WO2023053547A1 - 光学系、及び、画像表示装置 - Google Patents

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WO2023053547A1
WO2023053547A1 PCT/JP2022/017882 JP2022017882W WO2023053547A1 WO 2023053547 A1 WO2023053547 A1 WO 2023053547A1 JP 2022017882 W JP2022017882 W JP 2022017882W WO 2023053547 A1 WO2023053547 A1 WO 2023053547A1
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light
point
region
area
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PCT/JP2022/017882
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聡 葛原
和博 南
裕昭 岡山
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
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    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to optical systems and image display devices.
  • Patent Document 1 discloses an exit pupil dilator.
  • Each of the first through third layers has an entrance grating and an exit grating.
  • each diffraction grating in the first to third layers has a different diffraction period in order to bring the relative amounts of different color components of the emitted light closer to the relative amounts of the different color components of the incident light.
  • the diffraction period of the first layer is determined based on the wavelength of the red component.
  • the diffraction period of the second layer is determined based on the wavelength of the green component.
  • the diffraction period of the third layer is determined based on the wavelength of the blue component.
  • incident light has red, green, and blue components.
  • light with a shorter wavelength is more likely to be absorbed inside the optical member. This tendency becomes more pronounced as the refractive index of the optical member increases.
  • the blue component propagates through the optical member, the more it is absorbed inside the optical member than the red and green components, thereby making the exit grating closer to the entrance grating at the substrate.
  • the present disclosure provides an optical system and an image display device that enable improved color uniformity.
  • An optical system includes a light guide member that guides image light forming an image output from a display element to a user's visual field area as a virtual image.
  • the image light includes first light in a first wavelength band and second light in a second wavelength band having a shorter wavelength than the first wavelength band.
  • the light guide member has a first joint region, a first split region, a second joint region, and a second split region.
  • the first coupling region directs the first light into the light guide member such that the first light propagates through the light guide member.
  • the first split area has a plurality of first split points for splitting the first light incident into the light guide member from the first coupling area, and emits a plurality of first emitted lights to the viewing area.
  • the second coupling region allows the second light to enter the light guide member such that the second light propagates through the light guide member.
  • the second split area has a plurality of second split points for splitting the second light incident into the light guide member from the second coupling area, and emits a plurality of second emitted lights to the visual field area.
  • the viewing area has a first peripheral area at a first end in a predetermined direction in the plane of the viewing area and a second peripheral area at a second end in the predetermined direction.
  • the plurality of first splitting points includes first points and second points aligned in a first propagation direction so as to split the first light propagating in a first propagation direction corresponding to the predetermined direction.
  • the first point corresponds to a point within the first peripheral region and the second point is farther from the first coupling region than the first point and corresponds to a point within the second peripheral region.
  • the plurality of second splitting points includes third points and fourth points arranged in the second propagation direction so as to split the second light propagating in the second propagation direction corresponding to the predetermined direction.
  • a third point corresponds to a point in the first peripheral region and a fourth point is farther from the second coupling region than the third point and corresponds to a point in the second peripheral region.
  • E1 is the splitting efficiency for the first light at the first point
  • E2 is the splitting efficiency for the first light at the second point
  • E3 is the splitting efficiency for the second light at the third point
  • E3 is the splitting efficiency for the second light at the fourth point.
  • the split efficiencies E1, E2, E3, and E4 satisfy the following equation (1).
  • An image display device includes the optical system described above and a display element.
  • aspects of the present disclosure enable improved color uniformity.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the image display device of Embodiment 1
  • Explanatory diagram of the field of view 2 is a front view of the first substrate of the light guide member of the image display device of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a front view of the second substrate of the light guide member of the image display device of FIG.
  • expressions such as "directed in the direction of XX” and “propagated in the direction of XX” with respect to light mean that the light forming the image as a whole is directed in the direction of XX, and forms the image.
  • a ray included in the light may be tilted with respect to the ⁇ direction.
  • “light directed in the direction of XX” only requires that the principal ray of this light is directed in the direction of XX, and the secondary ray of light may be inclined with respect to the direction of XX.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration example of an image display device 1.
  • the image display device 1 is, for example, a head-mounted display (HMD) that is worn on the user's head and displays an image (video).
  • the image display device 1 includes a display element 2 and an optical system 3 .
  • the display element 2 outputs image light L1 forming an image in order to display an image (video).
  • FIG. 1 depicts the image light L1 as light having directivity.
  • the image light L1 includes light output from each point of the display element 2 .
  • the image light L1 includes the first light L11 in the first wavelength band and the second light L21 in the second wavelength band shorter than the first wavelength band. That is, the upper limit of the second wavelength band is smaller than the lower limit of the first wavelength band.
  • the first wavelength band is, for example, 510 nm or more and 780 nm or less.
  • the first light L11 includes, for example, red light and green light.
  • the first light L11 has, for example, a peak in the range of 495 nm to 570 nm and a peak in the range of 620 nm to 750 nm.
  • the first light L11 may be red light or green light.
  • the second wavelength band is, for example, 380 nm or more and 480 nm or less.
  • the second light L21 is blue light.
  • the second light L21 has a peak in the range of 450 nm to 495 nm, for example.
  • Each point of the display element 2 corresponds to each pixel (red, green, and blue pixels) of the display element 2, for example.
  • the optical axis of the display element 2 is the optical axis of the image light L1.
  • the optical axis of the image light L1 is the optical axis of the light output from the center of the display element 2, for example.
  • Examples of the display element 2 include known displays such as liquid crystal displays, organic EL displays, and scanning MEMS mirrors.
  • the optical system 3 guides the image light L1 output by the display element 2 to the viewing area 8 set for the user's eyes. In the viewing area 8, the user can visually recognize the image formed by the display element 2 without interruption.
  • the optical system 3 widens the viewing area 8 by pupil dilation. That is, the optical system 3 widens the field of view 8 by duplicating the pupil of the image light L1.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the viewing area 8.
  • FIG. A viewing area 8 is defined by a rectangular plane.
  • the visual field region 8 includes a plurality of points R21-R24, R31-R34, R41-R44 (hereinafter collectively denoted by symbol R).
  • a plurality of points R correspond to the pupil positions of the image light L1 replicated by the optical system 3 .
  • the viewing area 8 has a first peripheral area 81 on the side of the first end 8a in the predetermined direction A1 in the plane of the viewing area 8, and a second peripheral area 82 on the side of the second edge 8b in the predetermined direction A1.
  • the viewing area 8 has a third peripheral area 83 on the side of the third end 8c in a second predetermined direction A2 that intersects the first predetermined direction that is the predetermined direction A1, and and a fourth peripheral region 84 on the side of the fourth end 8d at A2.
  • the first predetermined direction A1 corresponds to the horizontal direction
  • the second predetermined direction A2 corresponds to the vertical direction.
  • the first peripheral area 81 is a rectangular area extending centrally from the first end 8a of the viewing area 8 .
  • the dimension of the first peripheral area 81 in the first predetermined direction A1 is 25% of the dimension of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the dimension of the first peripheral area 81 in the second predetermined direction A2 is equal to the dimension of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2. Therefore, the first peripheral area 81 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the first end 8a of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the second peripheral area 82 is a rectangular area extending from the second end 8b of the viewing area 8 to the center.
  • the dimension of the second peripheral area 82 in the first predetermined direction A1 is 25% of the dimension of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the dimension of the second peripheral area 82 in the second predetermined direction A2 is equal to the dimension of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2. Therefore, the second peripheral area 82 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the second end 8b of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the third peripheral area 83 is a rectangular area extending from the third end 8c of the viewing area 8 to the center.
  • the dimension of the third peripheral area 83 in the second predetermined direction A2 is 25% of the dimension of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2.
  • the dimension of the third peripheral area 83 in the first predetermined direction A1 is equal to the dimension of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1. Therefore, the third peripheral area 83 occupies 1/4 of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2 from the third end 8c of the viewing area 8. As shown in FIG.
  • the fourth peripheral area 84 is a rectangular area extending from the fourth end 8d of the viewing area 8 to the center.
  • the dimension of the fourth peripheral area 84 in the second predetermined direction A2 is 25% of the dimension of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2.
  • the dimension of the fourth peripheral area 84 in the first predetermined direction A1 is equal to the dimension of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1. Therefore, the fourth peripheral area 84 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the fourth end 8d of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2.
  • the optical system 3 includes a light guide member 4 and a projection optical system 7.
  • the light guide member 4 guides the image light L1 forming the image output from the display element 2 to the visual field area 8 of the user as a virtual image.
  • the light guide member 4 of FIG. 1 includes a first substrate 5 and a second substrate 6 . Since the first substrate 5 and the second substrate 6 constitute the light guide member 4 , the propagation of light through the first substrate 5 or the second substrate 6 is referred to as the propagation of light through the light guide member 4 . Sometimes.
  • FIG. 3 is a front view of the first substrate 5 viewed from the display element 2 side.
  • the first substrate 5 includes a body portion 50 , a first joint region 51 and a first division region 52 .
  • the main body part 50 is made of a material that is transparent in the visible light region, and has a first surface 50a and a second surface 50b in the thickness direction.
  • the refractive index of the body portion 50 for the d-line (wavelength 587.562 nm) is greater than 1.7.
  • the internal absorptance of the main body 50 for the first light L11 is substantially zero.
  • the body portion 50 has a rectangular plate shape. As shown in FIG. 1, the body portion 50 is arranged with the first surface 50a facing the display element 2 side and the second surface 50b facing the viewing area 8 side (the second substrate 6 side).
  • the first coupling region 51 allows the first light L11 to enter the light guide member 4 so that the first light L11 propagates through the light guide member 4 .
  • the first coupling region 51 allows the first light L11 to pass through the first substrate 5 (inside the main body portion 50) of the light guide member 4 in the thickness direction of the first substrate 5 (the thickness direction of the main body portion 50). ), the first light L11 is caused to enter the first substrate 5 so as to propagate in a first direction D1 (leftward direction in FIG. 3).
  • the image light L1 includes the first light L11 and the second light L21.
  • the first coupling region 51 is set to act more on the first light L11 than on the second light L21, allows the first light L11 of the image light L1 to enter the first substrate 5, and allows the first light L11 of the image light L1 to enter the first substrate 5.
  • the second light L21 is made to pass through the first substrate 5 .
  • part of the second light L ⁇ b>21 may inevitably enter the first substrate 5 .
  • the first coupling region 51 is used for coupling between the display element 2 and the light guide member 4 .
  • the first coupling region 51 causes the first light L11 of the image light L1 to enter the first substrate 5 so as to propagate through the first substrate 5 under the condition of total internal reflection.
  • the term “coupling” used herein refers to a state in which light propagates through the light guide member 4 under the condition of total reflection.
  • the first direction D ⁇ b>1 corresponds to the first predetermined direction of the viewing area 8 .
  • the first coupling region 51 is composed of a periodic structure that has a diffraction effect on the first light L11.
  • the periodic structure of the first coupling region 51 is, for example, a transmissive diffraction grating.
  • the first joint region 51 is formed, for example, on the first surface 50a of the body portion 50 .
  • the diffraction grating of the first coupling region 51 extends, for example, in a second direction D2 (downward direction in FIG. 3) orthogonal to the thickness direction of the body portion 50 of the first substrate 5 and crossing the first direction D1.
  • D1 may include a plurality of concave portions or convex portions arranged at predetermined intervals.
  • the second direction D2 is also orthogonal to the first direction D1.
  • the first coupling region 51 causes the first light L11 to enter the main body portion 50 under the condition of total reflection with respect to the first surface 50a and the second surface 50b by diffraction.
  • the first light L11 is totally reflected inside the first substrate 5 (that is, inside the main body portion 50) by the first surface 50a and the second surface 50b, and thus is reflected in the first direction D1. move on.
  • the size of the first coupling area 51 is set so that part or all of the first light L11 out of the image light L1 from the display element 2 that has passed through the projection optical system 7 enters the first coupling area 51. .
  • the first bonding area 51 is circular.
  • the first split region 52 splits the first light L11 that has entered the light guide member 4 from the first coupling region 51 into a plurality of first emitted light beams L13 and emits them to the visual field region 8, so that the image light L1 , the pupil of the first light L11 is duplicated and expanded.
  • the plurality of first emitted light beams L13 are parallel to each other. Strictly speaking, "the plurality of first emitted light beams L13 are parallel to each other" does not mean that the plurality of first emitted light beams L13 are parallel to each other.
  • the directions of the plurality of first emitted light beams L13 are such that the plurality of first emitted light beams L13 can be considered to be parallel from the viewpoint of optical design. It's fine as long as it's complete. Since the plurality of first emitted light beams L13 are parallel to each other, it is possible to improve the uniformity of the arrangement of the pupil of the image light L1 in the viewing area 8, thereby preventing the missing pupil of the image light L1 in the viewing area 8. reduced.
  • the first divided region 52 in FIG. 3 has a plurality of first division points P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44 (hereinafter collectively denoted by reference symbol P), which are parallel to each other. to the visual field region 8 .
  • the number of first division points P corresponds to the number of divisions of the first light L11.
  • the distance between the first division points P depends on the refractive index of the first substrate 5 . As the refractive index of the first substrate 5 increases, the distance between the first dividing points P decreases. Therefore, if the refractive index of the first substrate 5 is increased, the distance between the first division points P is decreased, and the dropout of the image light L1 in the visual field region 8 can be reduced.
  • the first segmented area 52 in FIG. 3 includes a first extension area 521 and a first emission area 522 .
  • the first expansion region 521 is arranged so as to be aligned with the first joint region 51 in the first direction D1.
  • the first expansion region 521 divides the first light L11 propagating through the light guide member 4 to direct the plurality of first lights L12 aligned in the first direction D1 toward the first emission region 522 .
  • the first extension region 521 has first division points P11 to P14 out of the plurality of first division points P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44.
  • the first dividing points P11 to P14 are arranged in the first direction D1.
  • the first extension region 521 propagates the first light L11 from the first coupling region 51 along the first direction D1, and converts a portion of the first light L11 into the first light at each of the first division points P11 to P14.
  • L12 is oriented in the second direction D2.
  • the first expansion region 521 expands the pupil of the first light L11 in the first direction D1. That is, as shown in FIG. 3 , the first extension region 521 divides the first light L11 into a plurality of parallel first light beams L12 directed toward the first emission region 522, thereby forming an image projected by the projection optical system 7.
  • the pupil of the first light L11 of the light L1 is duplicated and expanded in the first direction D1.
  • the first extended region 521 is composed of a periodic structure having a diffractive action on the first light L11.
  • the periodic structure of the first extended region 521 is, for example, a reflective diffraction grating.
  • the first expansion region 521 is formed, for example, on the first surface 50a of the body portion 50 .
  • the diffraction grating of the first extended region 521 extends, for example, in a plane orthogonal to the thickness direction of the main body 50 along a direction that is inclined 45 degrees with respect to the first direction D1 and extends at 135 degrees with respect to the first direction D1. It may include a plurality of concave portions or convex portions arranged at predetermined intervals in an inclined direction.
  • the size of the first expansion region 521 is set so that the first light L11 from the first coupling region 51 is all incident on the first expansion region 521.
  • the first expansion region 521 is square.
  • the length of the first expansion region 521 in the first direction D1 is, for example, 100 mm or longer.
  • the first emission area 522 is arranged so as to be aligned with the first extension area 521 in the second direction D2.
  • the first emission region 522 divides the plurality of first lights L12 from the first extended region 521 and emits the plurality of first lights aligned in the second direction D2 to the visual field region 8 as the plurality of first emission lights L13. do.
  • the first emission region 522 is defined by the first division points P21 to P24, P31 to P34, P41 among the plurality of first division points P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34, P41 to P44. ⁇ P44.
  • the first dividing points P21, P31, P41 are arranged in the second direction D2.
  • the first dividing points P22, P32, P42 are arranged in the second direction D2.
  • the first dividing points P23, P33, P43 are arranged in the second direction D2.
  • the first emission region 522 propagates the first light L12 from the first dividing point P11 of the first extended region 521 in the second direction D2, and the first light L12 propagates at each of the first dividing points P21, P31, and P41. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the first emitted light L13.
  • the first emission region 522 propagates the first light L12 from the first division point P12 of the first expansion region 521 in the second direction D2, and the first light L12 is propagated at each of the first division points P22, P32, and P42. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the first emitted light L13.
  • the first emission region 522 propagates the first light L12 from the first division point P13 of the first extended region 521 in the second direction D2, and the first light L12 is propagated at each of the first division points P23, P33, and P43. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the first emitted light L13.
  • the first emission region 522 expands the pupil of the first light L11 in the second direction D2. That is, as shown in FIG. 1 , the first emission region 522 divides the first light L11 into a plurality of parallel first emission lights L13 directed from the light guide member 4 toward the visual field region 8, so that the projection optical system 7 replicates and expands the pupil of the first light L11 projected by in the second direction D2.
  • Light divided by the first dividing points P21 to P24, P31 to P34, P41 to P44 of the first emission area 522 reaches a plurality of points R21 to R24, R31 to R34, R41 to R44 of the visual field area 8, respectively. . Therefore, the first dividing points P21-P24, P31-P34, P41-P44 correspond to the plurality of points R21-R24, R31-R34, R41-R44 of the visual field region 8, respectively.
  • the first emission region 522 is composed of a periodic structure that has a diffraction effect on the first light L11.
  • the periodic structure of the first emission region 522 is, for example, a reflective diffraction grating.
  • the first emission region 522 is formed, for example, on the first surface 50a of the body portion 50 .
  • the diffraction grating of the first emission region 522 may include, for example, a plurality of concave portions or convex portions extending in the first direction D1 and arranged at predetermined intervals in the second direction D2.
  • the size of the first emission area 522 is set so that the first light L12 from the first extended area 521 is all incident on the first emission area 522 .
  • the first emission area 522 is rectangular.
  • the length of the first emission region 522 in the first direction D1 is, for example, 100 mm or more.
  • the length of the first emission region 522 in the second direction D2 is, for example, 100 mm or more.
  • FIG. 4 is a front view of the second substrate 6 viewed from the display element 2 side.
  • the second substrate 6 includes a body portion 60 , a second joint region 61 and a second division region 62 .
  • the body portion 60 is made of a material transparent in the visible light region, and has a first surface 60a and a second surface 60b in the thickness direction.
  • the refractive index of the main body 60 for the d-line (wavelength 587.562 nm) is greater than 1.7.
  • the internal absorptance of the main body 60 for the second light L21 is greater than 0.05%/mm and less than 0.50%/mm.
  • the body portion 60 has a rectangular plate shape. As shown in FIG. 1, the body portion 60 is arranged with the first surface 60a facing the display element 2 side (the first substrate 5 side) and the second surface 60b facing the viewing area 8 side.
  • the second coupling region 61 allows the second light L21 to enter the light guide member 4 so that the second light L21 propagates through the light guide member 4.
  • the second coupling region 61 allows the second light L21 to pass through the second substrate 6 (inside the body portion 60) of the light guide member 4 in the thickness direction of the second substrate 6 (the thickness direction of the body portion 60). ) perpendicular to the second light L21 (the left direction in FIG. 4).
  • the second coupling region 61 is used for coupling between the display element 2 and the light guide member 4 .
  • the second coupling region 61 causes the second light L21 of the image light L1 to enter the second substrate 6 so as to propagate through the second substrate 6 under the condition of total internal reflection.
  • the third direction D3 corresponds to the first predetermined direction A1 of the viewing area 8. As shown in FIG. Therefore, the third direction D3 of the second substrate 6 corresponds to the first direction D1 of the first substrate 5.
  • the second coupling region 61 is composed of a periodic structure that has a diffraction effect on the second light L21.
  • the periodic structure of the second coupling region 61 is, for example, a transmissive diffraction grating.
  • the second coupling region 61 is formed, for example, on the first surface 60a of the body portion 60 .
  • the diffraction grating of the second coupling region 61 extends, for example, in a fourth direction D4 (downward direction in FIG. 4) orthogonal to the thickness direction of the body portion 60 of the second substrate 6 and intersecting the third direction D3.
  • D3 may include a plurality of concave portions or convex portions arranged at predetermined intervals.
  • the fourth direction D4 is also orthogonal to the third direction D3.
  • a fourth direction D ⁇ b>4 corresponds to the second predetermined direction A ⁇ b>2 of the viewing area 8 . Therefore, the fourth direction D ⁇ b>4 of the second substrate 6 corresponds to the second direction D ⁇ b>2 of the first substrate 5 .
  • the second coupling region 61 causes the second light L21 to enter the main body portion 60 under the condition of total reflection with respect to the first surface 60a and the second surface 60b by diffraction. By the second coupling region 61, the second light L21 is totally reflected inside the second substrate 6 (that is, inside the main body portion 60) by the first surface 60a and the second surface 60b, and thus travels in the third direction D3. move on.
  • the size of the second coupling area 61 is set so that part or all of the second light L21 out of the image light L1 from the display element 2 that has passed through the projection optical system 7 enters the second coupling area 61. .
  • the second bonding area 61 is circular.
  • the second split region 62 splits the second light L2 that has entered the light guide member 4 from the second coupling region 61 into a plurality of second emitted light beams L23, and emits the second light beams L23 to the visual field region 8, so that the image light L1 , the pupil of the second light L21 is duplicated and expanded.
  • the plurality of second emitted light beams L23 are parallel to each other.
  • the plurality of second emitted light beams L23 are parallel to each other is not limited to being parallel to each other in a strict sense, but includes being substantially parallel to each other.
  • the plurality of second emitted light beams L23 are arranged to the extent that the plurality of second emitted light beams L23 can be considered parallel from the viewpoint of optical design. direction should be aligned. Since the plurality of second emitted light beams L23 are parallel to each other, it is possible to improve the uniformity of the arrangement of the pupil of the image light L1 in the viewing area 8, thereby preventing the missing pupil of the image light L1 in the viewing area 8. reduced.
  • the second divided region 62 in FIG. 4 has a plurality of second divided points Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31 to Q34, and Q41 to Q44 (hereinafter collectively denoted by reference numeral Q), and a plurality of parallel points. to the visual field region 8 .
  • the number of second division points Q corresponds to the number of divisions of the second light L21.
  • the distance between the second division points Q depends on the refractive index of the second substrate 6 .
  • the distance between the second dividing points Q decreases as the refractive index of the second substrate 6 increases. Therefore, by increasing the refractive index of the second substrate 6, the distance between the second division points Q can be decreased, and the dropout of the image light L1 in the visual field region 8 can be reduced.
  • the second divided area 62 in FIG. 4 includes a second extension area 621 and a second emission area 622.
  • the second expansion region 621 is arranged so as to be aligned with the second joint region 61 in the third direction D3.
  • the second expansion region 621 divides the second light L21 propagating through the light guide member 4 to direct the plurality of second lights L22 aligned in the third direction D3 toward the second emission region 622 .
  • the second extension region 621 has second division points Q11 to Q14 out of the plurality of second division points Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31 to Q34, and Q41 to Q44.
  • the second dividing points Q11 to Q14 are arranged in the third direction D3.
  • the second extension region 621 propagates the second light L21 from the second coupling region 61 along the third direction D3, and converts a part of the second light L21 into the second light at each of the second division points Q11 to Q14.
  • L22 is oriented in the fourth direction D4.
  • the second expansion region 621 expands the pupil of the second light L21 in the third direction D3.
  • the second extension region 621 divides the second light L21 into a plurality of parallel second lights L22 directed toward the second emission region 622, so that the image projected by the projection optical system 7
  • the pupil of the second light L21 of the light L1 is duplicated and expanded in the third direction D3.
  • the second extended region 621 is composed of a periodic structure that has a diffractive effect on the second light L21.
  • the periodic structure of the second extended region 621 is, for example, a reflective diffraction grating.
  • the second expansion region 621 is formed on the first surface 60a of the main body 60, for example.
  • the diffraction grating of the second extended region 621 extends, for example, in a plane orthogonal to the thickness direction of the main body 60 along a direction inclined by 45 degrees with respect to the third direction D3, and extends at an angle of 135 degrees with respect to the third direction D3. It may include a plurality of concave portions or convex portions arranged at predetermined intervals in an inclined direction.
  • the size of the second expansion region 621 is set so that the second light L21 from the second coupling region 61 is all incident on the second expansion region 621.
  • the second expansion region 621 is square.
  • the length of the second expansion region 621 in the third direction D3 is, for example, 100 mm or longer.
  • the second emission area 622 is arranged so as to be aligned with the second extension area 621 in the fourth direction D4.
  • the second emission region 622 divides the plurality of second light beams L22 from the second extended region 621 to emit the plurality of second light beams arranged in the fourth direction D4 to the visual field region 8 as the plurality of second emission light beams L23. do.
  • the second emission region 622 is defined by the second division points Q21 to Q24, Q31 to Q34, Q41 among the plurality of second division points Q11 to Q14, Q21 to Q24, Q31 to Q34, Q41 to Q44. ⁇ Q44.
  • the second dividing points Q21, Q31, Q41 are arranged in the fourth direction D4.
  • the second dividing points Q22, Q32, Q42 are arranged in the fourth direction D4.
  • the second dividing points Q23, Q33, Q43 are arranged in the fourth direction D4.
  • the second emission region 622 propagates the second light L22 from the second dividing point Q11 of the second extended region 621 in the fourth direction D4, and the second light L22 propagates at each of the second dividing points Q21, Q31, Q41. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the second emitted light L23.
  • the second emission region 622 propagates the second light L22 from the second division point Q12 of the second extended region 621 in the fourth direction D4, and the second light L22 propagates at each of the second division points Q22, Q32, Q42. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the second emitted light L23.
  • the second emission region 622 propagates the second light L22 from the second dividing point Q13 of the second extended region 621 in the fourth direction D4, and the second light L22 propagates at each of the second dividing points Q23, Q33, Q43. A part of the light is emitted from the light guide member 4 to the visual field area 8 as the second emitted light L23.
  • the second emission area 622 expands the pupil of the second light L21 in the fourth direction D4.
  • the second emission area 622 divides the second light L21 into a plurality of parallel second emission lights L23 directed from the light guide member 4 toward the visual field area 8, so that the projection optical system 7 replicates and expands the pupil of the second light L21 projected by in the fourth direction D4.
  • the light split by the second dividing points Q21 to Q24, Q31 to Q34, and Q41 to Q44 of the second emission area 622 reaches a plurality of points R21 to R24, R31 to R34, and R41 to R44 of the viewing area 8, respectively.
  • the second division points Q21-Q24, Q31-Q34, Q41-Q44 correspond to the plurality of points R21-R24, R31-R34, R41-R44 of the visual field region 8, respectively.
  • the plurality of second division points Q11-Q14, Q21-Q24, Q31-Q34, Q41-Q44 and the plurality of first division points P11-P14, P21-P24, P31-P34, P41-P44 They correspond to the same points R21-R24, R31-R34 and R41-R44.
  • the second emission region 622 is composed of a periodic structure that has a diffraction effect on the second light L21.
  • the periodic structure of the second emission region 622 is, for example, a reflective diffraction grating.
  • the second emission area 622 is formed, for example, on the first surface 60a of the body portion 60 .
  • the diffraction grating of the second emission region 622 may include, for example, a plurality of concave portions or convex portions extending in the third direction D3 and arranged at predetermined intervals in the fourth direction D4.
  • the size of the second emission area 622 is set so that the second light L22 from the second extended area 621 is all incident on the second emission area 622.
  • the second emission area 622 is rectangular.
  • the length of the second emission region 622 in the third direction D3 is, for example, 100 mm or more.
  • the length of the second emission region 622 in the fourth direction D4 is, for example, 100 mm or more.
  • the first substrate 5 and the second substrate 6 face each other with the air layer 41 interposed therebetween. More specifically, the first substrate 5 and the second substrate 6 are arranged such that the thickness direction of the main body portion 50 of the first substrate 5 and the thickness direction of the main body portion 60 of the second substrate 6 are aligned, and the thickness direction of the main body portion 50 is aligned. The second surface 50b and the first surface 60a of the body portion 60 are arranged to face each other with the air layer 41 interposed therebetween. A direction coinciding with the thickness direction of the main body portion 50 of the first substrate 5 and the thickness direction of the main body portion 60 of the second substrate 6 is the thickness direction of the light guide member 4 .
  • the first coupling region 51 and the first divided region 52 (the first extension region 521 and the first emission region 522 ) of the first substrate 5 and the second coupling region of the second substrate 6
  • the region 61 and the second divided region 62 (the second extension region 621 and the second emission region 622) overlap each other.
  • the image light L1 from the display element 2 enters the first coupling region 51 of the first substrate 5 of the light guide member 4, and the first coupling region 51 first splits the first light L11 of the image light L1.
  • the first extension region 521 splits the first light L11 from the first coupling region 51 into a plurality of first light beams L12 at a plurality of first splitting points P11 to P14 to form first emission regions. Head to 522.
  • the first emission area 522 divides the plurality of first light beams L12 at the plurality of first division points P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44, and emits the plurality of first emission light beams L13 to the visual field region 8.
  • the image light L ⁇ b>1 that has passed through the first coupling area 51 enters the second coupling area 61 of the second substrate 6 .
  • the second coupling region 61 directs the second light L21 of the image light L1 toward the second split region 62 .
  • the second extension region 621 splits the second light L21 from the second coupling region 61 into a plurality of second light beams L22 at a plurality of second splitting points Q11 to Q14 to form second emission regions. Head to 622.
  • the second emission area 622 divides the plurality of second light beams L22 at the plurality of second division points Q21 to Q24, Q31 to Q34, Q41 to Q44, and emits the plurality of second emission light beams L23 to the visual field region 8.
  • the first emitted light L13 from the first division points P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44 of the first emission area 522 is emitted to the plurality of points R21 to R24 and R31 to R34 of the visual field area 8. , R41 to R44, respectively.
  • the second emitted light L23 from the second divided points Q21 to Q24, Q31 to Q34, and Q41 to Q44 of the second emission area 622 is directed to a plurality of points R21 to R24, R31 to R34, and R41 to R44 of the visual field area 8, respectively. reach. Therefore, at the plurality of points R21 to R24, R31 to R34, and R41 to R44 in the viewing area 8, virtual images are formed by the first emitted light L13 and the second emitted light L23.
  • the first dividing point P11 (first point) and the second dividing point Q11 (third point) correspond to the same points R21, R31, R41 in the first peripheral region 81 of the visual field region 8.
  • a first dividing point P14 (second point) and a second dividing point Q14 (fourth point) correspond to the same points R24, R34, R44 in the second peripheral region 82 of the visual field region 8.
  • FIG. A first division point P21 (fifth point) and a second division point Q21 (seventh point) correspond to the same point R21 in the third peripheral region 83 of the visual field region 8 .
  • a first division point P41 (sixth point) and a second division point Q41 (eighth point) correspond to the same point R41 in the fourth peripheral region 84 of the visual field region 8 .
  • a first division point P22 (fifth point) and a second division point Q22 (seventh point) correspond to the same point R22 in the third peripheral region 83 of the visual field region 8 .
  • a first division point P42 (sixth point) and a second division point Q42 (eighth point) correspond to the same point R42 in the fourth peripheral region 84 of the visual field region 8 .
  • a first division point P23 (fifth point) and a second division point Q23 (seventh point) correspond to the same point R23 in the third peripheral area 83 of the visual field area 8 .
  • a first division point P43 (sixth point) and a first division point Q43 (eighth point) correspond to the same point R43 in the fourth peripheral region 84 of the visual field region 8 .
  • a first division point P24 (fifth point) and a second division point Q24 (seventh point) correspond to the same point R24 in the third peripheral area 83 of the visual field area 8 .
  • a first division point P44 (sixth point) and a second division point Q44 (eighth point) correspond to the same point R44 in the fourth peripheral region 84 of the visual field region 8 .
  • the second wavelength band of the second light L21 from which the second emitted light L23 is based is shorter than the first wavelength band of the first light L11 from which the first emitted light L13 is generated. Light with a shorter wavelength is more likely to be absorbed inside the light guide member 4 .
  • the amount of light of the second emitted light L23 tends to be lower at the second division point away from the second coupling region 61, and as a result, the point corresponding to the second division point away from the second coupling region 61 In this case, the tint of the first emitted light L13 may become strong.
  • the first divided region 52 has different division efficiencies depending on the position of the first division point P
  • the second divided region 62 has It is configured to have different division efficiencies depending on the position of the second division point Q.
  • the splitting efficiency at the first splitting point P is defined as the ratio of the light amount of the light extracted at the first splitting point P to the light amount of the first light incident on the first splitting point P.
  • the splitting efficiency at the second splitting point Q is defined as the ratio of the light amount of the light extracted at the second splitting point Q to the light amount of the first light incident on the second splitting point Q.
  • the division efficiency at the first division point P is determined by the shape of the periodic structure in the region corresponding to the first division point P.
  • Factors that determine the shape of the periodic structure include the aspect ratio, height, and inclination of the diffraction grating.
  • the shape of the periodic structure may be set so that the target division efficiency is obtained at each division point P.
  • FIG. This point also applies to the division efficiency at the second division point Q of the second division region 62 .
  • the color uniformity in the first predetermined direction A1 of the visual field region 8 is defined as the dispersion efficiency at the first division point P of the first extended region 521 and the dispersion efficiency at the second division point Q of the second extended region 621.
  • the splitting efficiency E1 is the splitting efficiency for the first light L11 at the first point.
  • the splitting efficiency E2 is the splitting efficiency for the first light L11 at the second point.
  • the first point and the second point are arranged in the first propagation direction so as to split the first light L11 propagating in the first propagation direction corresponding to the first predetermined direction A1 among the plurality of first split points P.
  • One division point is selected from P11 to P14.
  • the first propagation direction coincides with the first direction D1.
  • the first point corresponds to the first peripheral region 81 and the second point is farther from the first bonding region 51 than the first point and corresponds to the second peripheral region 82 .
  • the first dividing point P11 corresponds to the first point
  • the first dividing point P14 corresponds to the second point.
  • the splitting efficiency E3 is the splitting efficiency for the second light L21 at the third point.
  • the splitting efficiency E4 is the splitting efficiency for the second light L21 at the fourth point.
  • the third point and the fourth point are arranged in the second propagation direction so as to split the second light L21 propagating in the second propagation direction corresponding to the first predetermined direction A1 among the plurality of second split points Q. It is selected from the two dividing points Q11 to Q14.
  • the second propagation direction coincides with the third direction D3.
  • a third point corresponds to the first peripheral region 81 and a fourth point is farther from the second bonding region 61 than the third point and corresponds to the second peripheral region 82 .
  • the second dividing point Q11 corresponds to the third point
  • the second dividing point Q14 corresponds to the fourth point.
  • the color uniformity in the second predetermined direction A2 of the viewing area 8 is defined by the dispersion efficiency at the first division point P of the first extended area 521 and the dispersion efficiency at the second division point Q of the second extended area 621. I changed it and evaluated it. As a result, it was confirmed that when the first extended region 521 and the second extended region 621 satisfy the following expression (3), the variation in color uniformity in the second predetermined direction A2 of the visual field region 8 can be reduced. . Therefore, in the present embodiment, the first expansion region 521 and the second expansion region 621 are configured to satisfy the following formula (3).
  • the splitting efficiency E5 is the splitting efficiency for the first light L11 at the fifth point.
  • the splitting efficiency E6 is the splitting efficiency for the first light L11 at the sixth point.
  • the fifth point and the sixth point are arranged in the third propagation direction so as to split the first light L12 propagating in the third propagation direction corresponding to the second predetermined direction A2 among the plurality of first split points P. It is selected from each of the first division points P21, P31, P41, the first division points P22, P32, P42, the first division points P23, P33, P43, and the first division points P24, P34, P44.
  • the third propagation direction coincides with the second direction D2.
  • a fifth point corresponds to the third peripheral region 83
  • a sixth point is farther from the first bonding region 51 than the fifth point and corresponds to the fourth peripheral region 84 .
  • the set of first dividing points P21 and P41, the set of first dividing points P22 and P42, the set of first dividing points P23 and P43, and the set of first dividing points P24 and P44 are the fifth points. and the set of the sixth point.
  • the splitting efficiency E7 is the splitting efficiency for the second light L21 at the seventh point.
  • the splitting efficiency E8 is the splitting efficiency for the second light L21 at the eighth point.
  • the seventh point and the eighth point are arranged in the fourth propagation direction so as to split the second light L22 propagating in the fourth propagation direction corresponding to the second predetermined direction A2 among the plurality of second division points Q. It is selected from two division points Q21, Q31, Q41, second division points Q22, Q32, Q42, second division points Q23, Q33, Q43, and second division points QP24, Q34, Q44.
  • the fourth propagation direction matches the fourth direction D4.
  • the seventh point corresponds to the third peripheral region 83 and the eighth point is farther from the second coupling region 61 than the seventh point and corresponds to the fourth peripheral region 84 .
  • the set of second division points Q21 and Q41, the set of second division points Q22 and Q42, the set of second division points Q23 and Q43, and the set of second division points Q24 and Q44 are the seventh points. and the set of the eighth points.
  • the projection optical system 7 projects image light L1 that forms an image output from the display element 2 . Thereby, the projection optical system 7 allows the image light L ⁇ b>1 from the display element 2 to enter the light guide member 4 . As shown in FIG. 1 , the projection optical system 7 is between the display element 2 and the first and second coupling regions 51 and 61 of the light guide member 4 . The projection optical system 7 , for example, collimates the image light L ⁇ b>1 from the display element 2 and makes it enter the first coupling area 51 and the second coupling area 61 . The projection optical system 7 makes the image light L1 incident on the first coupling region 51 and the second coupling region 61 as substantially collimated light.
  • the projection optical system 7 is, for example, a biconvex lens.
  • Examples of the light guide member 4 will be described below.
  • Examples 1 to 9 relate to the first expansion region 521 and the second expansion region 621.
  • FIG. Examples 1 to 9 are just some of the possible examples of the first expansion region 521 and the second expansion region 621 of the light guide member 4 .
  • Example 1 the extraction efficiency of the first expansion region 521 is 80%.
  • the extraction efficiency of the second expansion area 621 is 80%.
  • the number of divisions of the first light L11 in the first expansion region 521 and the number of divisions of the second light L21 in the second expansion region 621 are 10, and the number of the first division points P and the number of the second division points Q are also 10.
  • the internal absorption rate for the first light L11 is 0, and in the second expansion region 621, the internal absorption rate for the second light L21 is 0.2%/mm.
  • the distance between the first dividing points P and the distance between the second dividing points Q are set to 10 mm.
  • the splitting efficiency of the first splitting point P is such that the light extraction amounts at the first splitting points P are equal to each other (here, 0.08% of the incident light amount of the first light L11). is set.
  • the second expansion region 621 has a splitting efficiency of the second splitting point Q such that the light extraction amounts at the second splitting point Q are equal to each other (here, 0.08% of the incident light amount of the second light L21). is set.
  • the second emitted light L23 with respect to the light amount of the first emitted light L13 at a plurality of points in the visual field region 8 is Since the ratios of the amounts of light are equal to each other, the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 5 is a graph of the division efficiency of Example 1.
  • a curve F1 indicates the change in division efficiency with respect to the number of divisions in the first extended region 521.
  • FIG. A curve F2 shows the change in division efficiency with respect to the number of divisions in the second extended region 621 .
  • the division efficiency for the number of divisions "1" of the first extended region 521 corresponds to the division efficiency E1 for the first light L11 at the first point.
  • the division efficiency for the number of divisions "10" of the first extended region 521 corresponds to the division efficiency E2 for the first light L11 at the second point.
  • the division efficiency for the number of divisions "1" of the second extended region 621 corresponds to the division efficiency E3 for the second light L21 at the third point.
  • the splitting efficiency for the number of splits "10" of the second extended region 621 corresponds to the splitting efficiency E4 for the second light L21 at the fourth point. This point also applies to the second to fifth embodiments.
  • Example 1 the division efficiency of the second extension region 621 becomes higher than the division efficiency of the first extension region 521 as the number of divisions increases.
  • the division efficiency E1 is 0.08
  • the division efficiency E2 is 0.29
  • the division efficiency E3 is 0.08
  • the division efficiency E4 is 0.44.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3. Assuming that the left side of the above equation (2) is ⁇ , the left side ⁇ of the equation (2) is 0.65 and satisfies the above equation (2).
  • FIG. 6 is a graph of the extracted light amount of the comparative example.
  • a curve G1 shows the change in the amount of extracted light with respect to the number of divisions in the first expansion region 521.
  • FIG. A curve G2 shows the change in the amount of extracted light with respect to the number of divisions in the second expansion region 621 .
  • the numerical values on the vertical axis (extraction light amount) in FIG. As can be seen from FIG. 6, in the comparative example, the amount of extracted light from the first expansion region 521 and the second expansion region 621 decreases as the number of divisions increases.
  • FIG. 6 shows the amount of extracted light from the first expansion region 521 and the second expansion region 621 decreases as the number of divisions increases.
  • 4 is a graph showing changes in the ratio of the amount of light of the first light L11 to the amount of light;
  • the ratio of the light amount of the first emitted light L13 to the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 increases as the number of divisions increases. That is, as the number of divisions increases, the proportion of the second light L21 in the image light L1 decreases at each point in the visual field region 8, resulting in poor color uniformity.
  • Example 2 differs from Example 1 in that the extraction efficiency of the second expansion region 621 is 60%.
  • the second expansion region 621 is divided so that the amount of light extracted at the second division point Q is equal to each other (here, 0.06% of the amount of incident light of the second light L21).
  • the split efficiency for point Q is set.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, so that the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 8 is a graph of the division efficiency of Example 2.
  • the division efficiency of the second extension region 621 is generally lower than the division efficiency of the first extension region 521 .
  • the division efficiency E1 is 0.08
  • the division efficiency E2 is 0.29
  • the division efficiency E3 is 0.06
  • the division efficiency E4 is 0.17.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left side ⁇ of equation (2) is 0.69, which satisfies the above equation (2).
  • Example 3 differs from Example 1 in that the internal absorption rate for the second light L21 in the second extended region 621 is 0.1%/mm. In Example 3 as well, the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, so that the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 9 is a graph of the division efficiency of Example 3.
  • the division efficiency of the second extension region 621 becomes higher than the division efficiency of the first extension region 521 as the number of divisions increases, although not as much as in the first embodiment.
  • the division efficiency E1 is 0.08
  • the division efficiency E2 is 0.29
  • the division efficiency E3 is 0.08
  • the division efficiency E4 is 0.35.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left-hand side ⁇ of equation (2) is 0.82, which satisfies the above equation (2).
  • Example 4 differs from Example 1 in that the extraction efficiency of the first expansion region 521 is 60%.
  • the first expansion region 521 is configured so that the extracted light amount at the first division point P has an equal value (here, 0.06% of the incident light amount of the first light L11).
  • a split efficiency for point P is set.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, so that the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 10 is a graph of the division efficiency of Example 4.
  • the division efficiency of the second extension region 621 is higher than the division efficiency of the first extension region 521 as a whole.
  • the division efficiency E1 is 0.06
  • the division efficiency E2 is 0.13
  • the division efficiency E3 is 0.08
  • the division efficiency E4 is 0.35.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left-hand side ⁇ of equation (2) is 0.88, which satisfies the above equation (2).
  • Example 5 the extraction efficiency of each of the first expansion region 521 and the second expansion region 621 is 60%, and the internal absorption rate of the second light L21 in the second expansion region 621 is 0.3%/mm. This is different from the first embodiment.
  • the first expansion region 521 is configured so that the extracted light amount at the first division point P has an equal value (here, 0.06% of the incident light amount of the first light L11).
  • a split efficiency for point P is set.
  • the second expansion region 621 has a splitting efficiency of the second splitting point Q such that the light extraction amounts at the second splitting point Q are equal to each other (here, 0.06% of the incident light amount of the second light L21). is set.
  • Example 5 the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, so that the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 11 is a graph of the division efficiency of Example 5.
  • Example 5 as in Example 1, the division efficiency of the second extension region 621 becomes higher than the division efficiency of the first extension region 521 as the number of divisions increases.
  • the division efficiency E1 is 0.06
  • the division efficiency E2 is 0.13
  • the division efficiency E3 is 0.06
  • the division efficiency E4 is 0.20.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left side ⁇ of equation (2) is 0.64, which satisfies the above equation (2).
  • Example 6 the extraction efficiency of the first expansion region 521 is 60%.
  • the extraction efficiency of the second expansion area 621 is 60%.
  • the number of divisions of the first light L11 in the first expansion region 521 and the number of divisions of the second light L21 in the second expansion region 621 are 15, and the number of the first division points P and the number of the second division points Q are also 15. 15.
  • the internal absorption rate for the first light L11 is 0, and in the second expansion region 621, the internal absorption rate for the second light L21 is 0.1%/mm.
  • the distance between the first dividing points P and the distance between the second dividing points Q are set to 10 mm.
  • the splitting efficiency of the first splitting point P is adjusted so that the light extraction amounts at the first splitting points P are equal to each other (here, 0.04% of the incident light amount of the first light L11). is set.
  • the second expansion region 621 has a splitting efficiency of the second splitting point Q such that the light extraction amounts at the second splitting point Q are equal to each other (here, 0.04% of the incident light amount of the second light L21). is set.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, and the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 12 is a graph of the division efficiency of Example 1.
  • a curve F1 shows the change in division efficiency with respect to the number of divisions in the first extended region 521.
  • curve F2 shows the change in division efficiency with respect to the number of divisions in the second extended region 621 .
  • the division efficiency for the number of divisions "1" of the first extended region 521 corresponds to the division efficiency E1 for the first light L11 at the first point.
  • the division efficiency for the number of divisions "15" of the first extended region 521 corresponds to the division efficiency E2 for the first light L11 at the second point.
  • the division efficiency for the number of divisions "1" of the second extended region 621 corresponds to the division efficiency E3 for the second light L21 at the third point.
  • the splitting efficiency for the number of splits "15" of the second extended region 621 corresponds to the splitting efficiency E4 for the second light L21 at the fourth point. This point also applies to the seventh to ninth embodiments.
  • Example 6 the division efficiency of the second extension region 621 becomes higher than the division efficiency of the first extension region 521 as the number of divisions increases.
  • the division efficiency E1 is 0.04, the division efficiency E2 is 0.09, the division efficiency E3 is 0.04, and the division efficiency E4 is 0.11.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left-hand side ⁇ of equation (2) is 0.79, which satisfies the above equation (2).
  • Example 7 differs from Example 6 in that the internal absorption rate for the second light L21 in the second extended region 621 is 0.3%/mm.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, and the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 13 is a graph of the division efficiency of Example 7.
  • the division efficiency E1 is 0.04, the division efficiency E2 is 0.09, the division efficiency E3 is 0.04, and the division efficiency E4 is 0.20.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left-hand side ⁇ of equation (2) is 0.46, which satisfies the above equation (2).
  • Example 8 differs from Example 6 in that the extraction efficiency of the first expansion region 521 is 75%.
  • the first expansion region 521 is configured so that the light extraction amount at the first division point P is the same value (here, 0.05% of the incident light amount of the first light L11).
  • a split efficiency for point P is set.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, and the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 14 is a graph of the division efficiency of Example 8.
  • the division efficiency of the second extension region 621 is lower than the division efficiency of the first extension region 521 as a whole.
  • the division efficiency E1 is 0.05
  • the division efficiency E2 is 0.17
  • the division efficiency E3 is 0.04
  • the division efficiency E4 is 0.11.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left side ⁇ of equation (2) is 0.74, which satisfies the above equation (2).
  • Example 9 differs from Example 8 in that the internal absorption rate for the second light L21 in the second extended region 621 is 0.3%/mm.
  • the ratios of the light amount of the first emitted light L13 and the light amount of the second emitted light L23 at a plurality of points in the viewing area 8 are equal to each other, and the uniformity of color can be improved.
  • FIG. 15 is a graph of the division efficiency of Example 9.
  • the division efficiency of the second extension region 621 is lower than the division efficiency of the first extension region 521 while the number of divisions is small. It is higher than the division efficiency of H.521.
  • the division efficiency E1 is 0.05
  • the division efficiency E2 is 0.17
  • the division efficiency E3 is 0.04
  • the division efficiency E4 is 0.20.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3.
  • the left side ⁇ of equation (2) is 0.43, which satisfies the above equation (2).
  • Examples 1 to 9 all relate to the first expansion region 521 and the second expansion region 621.
  • the conditions of Examples 1 to 9 are applicable to the first emission region 522 and the second emission region 622 of the light guide member 4.
  • Examples 1 to 9 above can be applied to the first emission region 522 and the second emission region 622 by replacing the division efficiencies E1, E2, E3, and E4 with the division efficiencies E5, E6, E7, and E8, respectively. .
  • the division efficiency of the first extension region 521 and the second extension region 621 monotonously increases as the number of divisions increases.
  • the division efficiency does not necessarily have to continue to increase as the number of divisions increases, and may have an unchanged (flat) portion.
  • the optical system 3 described above includes a light guide member 4 that guides the image light L1 forming an image output from the display element 2 to the visual field area 8 of the user as a virtual image.
  • the image light L1 includes first light L11 in a first wavelength band and second light L21 in a second wavelength band shorter than the first wavelength band.
  • the light guide member 4 has a first joint region 51 , a first divided region 52 , a second joint region 61 and a second divided region 62 .
  • the first coupling region 51 causes the first light L11 of the image light L1 to enter the light guide member 4 so that the first light L11 propagates through the light guide member 4 .
  • the first split region 52 has a plurality of first splitting points P that split the first light L11 entering the light guide member 4 from the first coupling region 51 , and directs the plurality of first emitted light L13 to the visual field region 8 .
  • the second coupling region 61 allows the second light L21 of the image light L1 to enter the light guide member 4 so that the second light L21 propagates through the light guide member 4 .
  • the second split region 62 has a plurality of second splitting points Q that split the second light L21 entering the light guide member 4 from the second coupling region 61 , and directs the plurality of second emitted light L23 to the visual field region 8 .
  • the viewing area 8 has a first peripheral area 81 on the side of the first end 8a in the predetermined direction A1 in the plane of the viewing area 8, and a second peripheral area 82 on the side of the second end 8b in the predetermined direction A1.
  • the plurality of first dividing points P are aligned in a first direction D1 (first propagation direction) so as to divide the first light L11 propagating in a first direction D1 (first propagation direction) corresponding to the predetermined direction A1. It includes one division point P11 (first point) and a first division point P14 (second point).
  • a first division point P11 (first point) corresponds to points R21, R31, and R41 in the first peripheral region 81. As shown in FIG.
  • the first division point P14 (second point) is farther from the first joint region 51 than the first division point P11 (first point) and corresponds to points R24, R34, and R44 in the second peripheral region 82. do.
  • the plurality of second splitting points Q are aligned in a third direction D3 (second propagation direction) so as to split the second light L21 propagating in a third direction D3 (second propagation direction) corresponding to the predetermined direction A1. It includes a bisection point Q11 (third point) and a fourth point Q14 (fourth point).
  • a second division point Q11 (third point) corresponds to points R21, R31, and R41 in the first peripheral region 81. As shown in FIG.
  • the second division point Q14 (fourth point) is farther from the second joint region 61 than the second division point Q11 (third point) and corresponds to points R24, R34, and R44 in the second peripheral region 82. do.
  • the splitting efficiency for the first light L11 at the first splitting point P11 (first point) is E1
  • the splitting efficiency for the first light L11 at the first splitting point P14 (second point) is E2
  • the second splitting point Q11 Assuming that the splitting efficiency for the second light L21 at the second splitting point Q14 (the fourth point) is E3
  • the splitting efficiency for the second light L21 at the second splitting point Q14 (fourth point) is E4, satisfies the following equation (4). This aspect allows for improved color uniformity.
  • the division efficiency E2 is greater than the division efficiency E1.
  • the splitting efficiency E4 is greater than the splitting efficiency E3. This configuration allows for improved uniformity of luminance in the first predetermined direction A1 of the viewing area 8.
  • first division point P11 first point
  • second division point Q11 third point
  • first division point P14 second point
  • second division point Q14 fourth point
  • the first peripheral area 81 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the first end 8a of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the second peripheral area 82 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the second end 8b of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1. This configuration allows for a further improvement in color uniformity.
  • the first divided area 52 has a first extended area 521 and a first emission area 522 .
  • the first expansion region 521 divides the first light L11 propagating through the light guide member 4 to first emit a plurality of first light L12 arranged in a first direction D1 orthogonal to the thickness direction of the light guide member 4. Direct to area 522 .
  • the first emission region 522 divides the plurality of first light beams L12 from the first extended region 521 into a plurality of light beams arranged in a second direction D2 orthogonal to the thickness direction of the light guide member 4 and crossing the first direction D1.
  • the first light L12 is emitted to the viewing area 8 as a plurality of first emitted lights L13.
  • the second divided area 62 has a second extension area 621 and a second emission area 622 .
  • the second expansion region 621 divides the second light L21 propagating through the light guide member 4 to direct the plurality of second light L22 aligned in the third direction D3 corresponding to the first direction D1 to the second emission region 622. make it go
  • the second emission region 622 splits the plurality of second light beams L22 from the second extended region 621, thereby splitting the plurality of second light beams L22 aligned in the fourth direction D4 corresponding to the second direction D2 into a plurality of second emission regions. It is emitted to the visual field area 8 as incident light L23.
  • the first expansion region 521 has first and second points and the second expansion region 621 has third and fourth points. This configuration enables expansion of the pupil of the image light L1 in two directions.
  • the length of the first expansion region 521 in the first direction D1 is 100 mm or more. This configuration can provide a sufficiently large viewing area 8 for the user.
  • the viewing area 8 includes, in the plane of the viewing area 8, a third peripheral area 83 on the side of the third end 8c in the second predetermined direction A2 intersecting the first predetermined direction A1, which is the predetermined direction A1, and a fourth peripheral region 84 on the side of the fourth end 8d in the second predetermined direction A2.
  • the plurality of first splitting points P are arranged in a second direction D2 (third propagation direction) so as to split the first light L12 propagating in a second direction D2 (third propagation direction) corresponding to the second predetermined direction A2. It includes first dividing points P21 to P24 (fifth point) and first dividing points P41 to P44 (sixth point) that are aligned.
  • First division points P21 to P24 correspond to points R21, R22, R23, and R24 in the third peripheral region 83.
  • FIG. The first division points P41 to P44 (sixth points) are located farther from the first joint region 51 than the first division points P21 to P24 (fifth points), and the points R41 and R42 in the fourth peripheral region 84 , R43 and R44.
  • the plurality of second splitting points Q are arranged in a fourth direction D4 (fourth propagation direction) so as to split the second light L22 propagating in a fourth direction D4 (fourth propagation direction) corresponding to the second predetermined direction A2.
  • Second division points Q21 to Q24 correspond to points R21, R22, R23, and R24 in the third peripheral region 83.
  • FIG. The second division points Q41 to Q44 are farther from the second joint region 61 than the second division points Q21 to Q24 (seventh points), and the points R41 and R42 in the fourth peripheral region 84 , R43 and R44.
  • E5 is the splitting efficiency for the first light L12 at the first splitting points P21 to P24 (fifth point);
  • E6 is the splitting efficiency for the first light L12 at the first splitting points P41 to P44 (sixth point); If the splitting efficiency for the second light L22 at the splitting points Q21 to Q24 (seventh point) is E7, and the splitting efficiency for the second light L22 at the second splitting points Q41 to Q44 (eighth point) is E8, the splitting efficiency is E5, E6, E7, and E8 satisfy the following equation (5).
  • the first expansion region 521 has a first division point P11 (first point) and a first division point P14 (second point), and the second expansion region 621 has a second division point Q11 (third point) and a second division point.
  • the first emission area 522 has first division points P21 to P24 (fifth point) and first division points P41 to P44 (sixth point), and the second emission area 622 has second division points Q21 to Q24 (seventh point). point) and second division points Q41 to Q44 (eighth point). This configuration allows for improved color uniformity.
  • the division efficiency E6 is greater than the division efficiency E5.
  • the splitting efficiency E8 is greater than the splitting efficiency E7. This configuration allows for improved uniformity of luminance in the second predetermined direction A2 of the viewing area 8 .
  • the first division points P21 to P24 (fifth point) and the second division points Q21 to Q24 (seventh point) correspond to the same points R21 to R24 in the third peripheral region 83.
  • the first dividing points P41-P44 (sixth point) and the second dividing points Q41-Q44 (eighth point) correspond to the same points R41-R44 in the fourth peripheral region . This configuration allows for improved color uniformity.
  • the third peripheral area 83 occupies 1/4 of the visual field area 8 from the third end 8c of the visual field area 8 in the second predetermined direction A2.
  • the fourth peripheral area 84 occupies 1/4 of the viewing area 8 from the fourth end 8d of the viewing area 8 in the second predetermined direction A2. This configuration allows for improved color uniformity.
  • the light guide member 4 includes first and second substrates 5 and 6 facing each other with an air layer 41 interposed therebetween.
  • the first bonding region 51 and the first dividing region 52 are provided on the first substrate 5 .
  • a second bonding region 61 and a second dividing region 62 are provided on the second substrate 6 . This configuration allows for improved color uniformity.
  • the first segmented region 52 has a diffraction grating as a structure that defines a plurality of first segmented points P.
  • the second divided region 62 has a diffraction grating as a structure that defines the plurality of second division points Q. As shown in FIG. This configuration allows for improved color uniformity.
  • the first wavelength band is 510 nm or more and 780 nm or less.
  • the second wavelength band is from 380 nm to 480 nm. This configuration allows for improved color uniformity.
  • the refractive index for the d-line of the light guide member 4 is greater than 1.7. This configuration can reduce the dropout of the image light L1 in the viewing area 8 through the pupil.
  • the internal absorption rate of the light guide member 4 for the second light L21 is greater than 0.05%/mm and less than 0.50%. This configuration allows for improved color uniformity.
  • the optical system 3 further includes a projection optical system 7 that causes the image light L1 to enter the first coupling region 51 and the second coupling region 61 of the light guide member 4 as substantially collimated light. This configuration allows for improved color uniformity.
  • the multiple first emitted lights L13 are parallel to each other.
  • the plurality of second emitted light beams L23 are parallel to each other. This configuration can reduce the dropout of the image light L1 in the viewing area 8 through the pupil.
  • the image display device 1 described above includes an optical system 3 and a display element 2 . This configuration allows for improved color uniformity.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a configuration example of the image display device 1A.
  • the image display device 1A differs from the image display device 1 in that it includes an optical system 3A that differs from the optical system 3 of the image display device 1 .
  • the optical system 3A differs from the optical system 3 in that it includes a light guide member 4A that is different from the light guide member 4 of the optical system 3 .
  • the light guide member 4A like the light guide member 4, guides the image light L1 forming the image output from the display element 2 to the user's visual field area 8 as a virtual image.
  • the light guide member 4A of FIG. 16 is composed of a single substrate.
  • the light guide member 4A includes a main body portion 40, a first joint region 51, a first divided region 52, a second joint region 61, and a second divided region 62.
  • the main body part 40 is made of a material that is transparent in the visible light region, and has a first surface 40a and a second surface 40b in the thickness direction.
  • the first surface 40a is treated as the front surface of the light guide member 4A
  • the second surface 40b is treated as the rear surface of the light guide member 4A.
  • the refractive index of the main body 40 for the d-line (wavelength 587.562 nm) is greater than 1.7.
  • the internal absorptance of the main body 40 for the first light L11 is substantially zero.
  • the internal absorptance of the main body 40 for the second light L21 is greater than 0.05%/mm and less than 0.50%.
  • the body portion 40 has a rectangular plate shape. As shown in FIG. 16, the body portion 40 is arranged with the first surface 40a facing the display element 2 side and the second surface 40b facing the viewing area 8 side.
  • FIG. 17 is a front view of the light guide member 4A viewed from the display element 2 side.
  • the first joint region 51 and the first divided region 52 are provided on the first surface 40 a of the body portion 40 .
  • the first joint region 51 and the first divided region 52 are formed on the first surface 40 a of the body portion 40 .
  • the first joint region 51 and the first divided region 52 do not need to be formed by processing the first surface 40a of the body portion 40 itself, but are formed by joining a separate member to the first surface 40a of the body portion 40. may be provided.
  • FIG. 18 is a rear view of the light guide member 4A viewed from the viewing area 8 side.
  • the second joint region 61 and the second divided region 62 are provided on the second surface 40 b of the body portion 40 .
  • the second joint region 61 and the second divided region 62 are formed on the second surface 40b of the body portion 40.
  • the second joint region 61 and the second divided region 62 do not need to be formed by processing the second surface 40b of the main body 40 itself, but are formed by joining a separate member to the second surface 40b of the main body 40. may be provided.
  • the first joint region 51 and the first divided region 52 (the first extension region 521 and the first emission region 522)
  • the second joint region 61 and the second divided region 62 overlap with each other.
  • the image light L1 from the display element 2 enters the first coupling region 51 of the first surface 40a of the light guide member 4A, and the first coupling region 51 first splits the first light L11 of the image light L1.
  • the first extension region 521 splits the first light L11 from the first coupling region 51 into a plurality of first light beams L12 at a plurality of first splitting points P11 to P14 to form first emission regions. Head to 522.
  • the first emission area 522 divides the plurality of first light beams L12 at the plurality of first division points P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44, and emits the plurality of first emission light beams L13 to the visual field region 8.
  • the image light L1 that has passed through the first coupling area 51 enters the second coupling area 61 on the second surface 40b of the light guide member 4A.
  • the second coupling region 61 directs the second light L21 of the image light L1 toward the second split region 62 .
  • the second extension region 621 splits the second light L21 from the second coupling region 61 into a plurality of second light beams L22 at a plurality of second splitting points Q11 to Q14 to form second emission regions. Head to 622.
  • the second emission area 622 divides the plurality of second light beams L22 at the plurality of second division points Q21 to Q24, Q31 to Q34, Q41 to Q44, and emits the plurality of second emission light beams L23 to the visual field region 8.
  • the first emission light L13 from the first division points P21 to P24, P31 to P34, and P41 to P44 of the first emission region 522 is divided into a plurality of light beams in the visual field region 8. Points R21 to R24, R31 to R34 and R41 to R44 are reached respectively.
  • the second emitted light L23 from the second divided points Q21 to Q24, Q31 to Q34, and Q41 to Q44 of the second emission area 622 is directed to a plurality of points R21 to R24, R31 to R34, and R41 to R44 of the visual field area 8, respectively. reach. Therefore, at the plurality of points R21 to R24, R31 to R34, and R41 to R44 in the viewing area 8, virtual images are formed by the first emitted light L13 and the second emitted light L23.
  • the light guide member 4A is composed of a single substrate. This configuration enables miniaturization of the light guide member 4A.
  • the image display device 1A described above includes an optical system 3A and a display element 2. This configuration allows for improved color uniformity.
  • Embodiments of the present disclosure are not limited to the above embodiments.
  • the above-described embodiment can be modified in various ways according to the design, etc., as long as the subject of the present disclosure can be achieved. Modifications of the above embodiment are listed below. Modifications described below can be applied in combination as appropriate.
  • the first expansion region 521 and the second expansion region 621 satisfy the above formula (2), but the first emission region 522 and the second emission region 622 satisfy the above formula (3 ) does not have to be satisfied.
  • the first extension area 521 having the first and second points and the second extension area 621 having the third and fourth points the first emission area 522 has the first and second points and A second exit area 622 may have a third point and a fourth point. This is similar to the case where the first extension area 521 and the second extension area 621 do not satisfy the above formula (2), but the first emission area 522 and the second emission area 622 satisfy the above expression (3).
  • the number of first division points P and the number of second division points Q are not particularly limited.
  • each of the first division points P and the second division points Q are arranged in a 4 ⁇ 4 matrix, but this is merely an example.
  • the first divided region 52 may not have both the first emission region 522 and the first emission region 522 .
  • the first divided area 52 expands the pupil of the image light L1 only in one direction. This point is the same for the second divided area 62 as well.
  • the amount of light of the second light L21 may be greater than the amount of light of the first light L11.
  • the second light L21 is more easily absorbed by the light guide member 4 than the first light L11. Therefore, by making the light amount of the second light L21 larger than the light amount of the first light L11 in advance, the influence of internal absorption in the light guide member 4 can be reduced. This configuration allows for a further improvement in color uniformity.
  • the split efficiency E2 may be equal to or less than the split efficiency E1
  • the split efficiency E4 may be equal to or less than the split efficiency E3, as long as the above formula (2) is satisfied.
  • the split efficiency E6 may be equal to or less than the split efficiency E5
  • the split efficiency E8 may be equal to or less than the split efficiency E7.
  • the first division point P11 (first point) and the second division point Q11 (third point) do not necessarily correspond to the same points R21, R31, R41 in the first peripheral region 81. As long as it is within the first peripheral region 81, it may correspond to a different point.
  • the first division point P14 (second point) and the second division point Q14 (fourth point) may not correspond to the same points R24, R34, and R44 in the second peripheral region 82. Different points within 82 may correspond.
  • the first division points P21 to P24 (fifth point) and the second division points Q21 to Q24 (seventh point) may not correspond to the same points R21 to R24 in the third peripheral region 83. It may correspond to different points within the peripheral area 83 .
  • the first dividing points P41 to P44 (sixth point) and the second dividing points Q41 to Q44 (eighth point) may not correspond to the same points R41 to R44 in the fourth peripheral region 84. It may correspond to different points within the peripheral region 84 .
  • the first peripheral area 81 may occupy less than 1/4 of the viewing area 8 from the first end 8a of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1.
  • the first peripheral area 81 may occupy 1/8 of the viewing area 8 from the first end 8a of the viewing area 8 in the first predetermined direction A1 and may coincide with the first edge 8a of the viewing area 8 .
  • the length of the first extension region 521 in the first direction D1, the length of the first emission region 522 in the second direction D2, the length of the second extension region 621 in the third direction D3, All the lengths of the second expansion regions 621 in the fourth direction D4 may not be 100 mm or more, and at least one of them may be 100 mm or more.
  • the first divided region 52 may have a volume hologram element (holographic diffraction grating) or a half mirror instead of the diffraction grating as the structure defining the plurality of first division points P.
  • the first divided region 52 may have at least one selected from the group consisting of a diffraction grating, a volume hologram element, and a half mirror as a structure that defines the plurality of first division points P.
  • the second divided region 62 may have at least one of a diffraction grating, a volume hologram element, and a half mirror as a structure that defines the plurality of second division points Q.
  • the first wavelength band is not limited to 510 nm or more and 780 nm or less.
  • the second wavelength band is not limited to 380 nm or more and 480 nm or less.
  • the refractive index for the d-line of the light guide member 4 may be 1.7 or less.
  • the internal absorptance of the light guide member 4 for the second light L21 is not limited to a range of more than 0.05%/mm and less than 0.50%, as long as it is higher than the internal absorptance for the first light L11.
  • the light guide members 4 and 4A each have a plurality of sets of combined regions and divided regions corresponding to a plurality of lights of different wavelength bands (different colors) included in the image light L1.
  • the light guide member 4 includes a combination of a combination region and a division region for expanding the pupil of the red light in the image light L1 and a combination region for expanding the pupil of the green light in the image light L1. and a split region, and a combination region and split region pair for enlarging the pupil of the blue light in the image light L1. This configuration allows for a further improvement in color uniformity.
  • the light guide member may include first to third substrates.
  • the first substrate and the second substrate face each other with the first air layer interposed therebetween.
  • the second substrate and the third substrate face each other with the second air layer interposed therebetween.
  • the first substrate may have a combination of a combination area and a split area for enlarging the pupil of the red light in the image light L1.
  • the second substrate may have a combination of a combination area and a split area for enlarging the pupil of the green light in the image light L1.
  • the third substrate may have a combination of a combined area and a divided area for enlarging the pupil of the blue light in the image light L1.
  • the first to third substrates may be arranged such that the image light L1 is incident on the coupling region of the first substrate, the coupling region of the second substrate, and the coupling region of the third substrate in this order.
  • the light guide member may include, on a single substrate, a first set of coupling regions and split regions for expanding the pupil of red light of image light L1 and a first set of split regions for green light of image light L1. There may be a second set of combined regions and segmented regions for pupil dilation and a third set of combined regions and segmented regions for pupil dilation of blue light of image light L1.
  • the first set may be a diffraction grating composed of an uneven structure provided on the first surface in the thickness direction of the substrate.
  • a second set may be a volume hologram element provided inside the substrate.
  • the third set may be a diffraction grating composed of an uneven structure provided on the second surface in the thickness direction of the substrate.
  • the substrate may be arranged so that the first surface faces the projection optical system side.
  • the order in which the image light L1 is incident on the first joint region 51 and the second joint region 61 is not particularly limited.
  • the first substrate 5 is between the projection optical system 7 and the second substrate 6 in the optical path of the image light L1 from the projection optical system 7 .
  • the second substrate 6 may be between the first substrate 5 and the projection optical system 7 in the optical path of the image light L1 from the projection optical system 7 . In this case, loss of the second light L21 in the second wavelength band generated in the first substrate 5 can be reduced. This point is the same even when the light guide member has three or more coupling regions.
  • the projection optical system 7 may comprise the first optical element and the second optical element as a plurality of optical elements instead of a single optical element.
  • the first optical element is, for example, a cemented lens combining a negative meniscus lens and a biconvex lens
  • the second optical element is a cemented lens combining a positive meniscus lens and a negative meniscus lens.
  • the optical system 3 may not include the projection optical system 7 .
  • the projection optical system 7 and the first coupling region 51 and the second coupling region 61 are arranged on a straight line. do not necessarily have to be in a straight line. That is, the optical path of the image light L1 to the projection optical system 7, the first coupling area 51, and the second coupling area 61 is not necessarily straight.
  • the image light L1 from the projection optical system 7 may be reflected by a reflector and made incident on the first coupling area 51 and the second coupling area 61 .
  • the optical path of the image light L1 to the projection optical system 7 and the first coupling area 51 and the second coupling area 61 is not linear, but is L-shaped, for example.
  • a first aspect is an optical system (3; 3A), which is a light guide member that guides image light (L1) forming an image output from a display element (2) to a user's viewing area (8) as a virtual image. (4; 4A).
  • the image light (L1) includes first light (L11) in a first wavelength band and second light (L21) in a second wavelength band having a shorter wavelength than the first wavelength band.
  • the light guide member (4; 4A) has a first joint area (51), a first divided area (52), a second joint area (61), and a second divided area (62).
  • the first coupling region (51) transmits the first light (L11) to the light guide member (4; 4A) so that the first light (L11) propagates through the light guide member (4; 4A).
  • the first split region (52) has a plurality of first split points (P ) to emit a plurality of first emitted lights (L13) into the viewing area (8).
  • the second coupling region (61) transmits the second light (L21) to the light guide member (4; 4A) so that the second light (L21) propagates through the light guide member (4; 4A). be incident on the inside.
  • the second splitting region (62) has a plurality of second splitting points (Q ), and emits a plurality of second emitted lights (L23) to the viewing area (8).
  • the viewing area (8) includes a first peripheral area (81) on the first end (8a) side in the predetermined direction (A1) in the plane of the viewing area (8) and a second peripheral area (81) in the predetermined direction (A1). and a second peripheral region (82) on the side of the end (8b).
  • the plurality of first splitting points (P) split the first light (L11) propagating in a first propagation direction (D1) corresponding to the predetermined direction (A1). ) and includes a first point (P11) and a second point (P14) aligned with .
  • the first point (P11) corresponds to points (R21, R31, R41) in the first peripheral area (81).
  • Said second point (P14) is farther from said first bonding area (51) than said first point (P11) and is a point (R24, R34, R44) within said second peripheral area (82). corresponds to The plurality of second splitting points (Q) split the second light (L21) propagating in a second propagation direction (D3) corresponding to the predetermined direction (A1). ) and a third point (Q11) and a fourth point (Q14).
  • the third point (Q11) corresponds to points (R21, R31, R41) in the first peripheral area (81).
  • the fourth point (Q14) is farther from the second coupling area (61) than the third point (Q11) and is a point (R24, R34, R44) within the second peripheral area (82).
  • E1 is the splitting efficiency for the first light (L11) at the first point (P11)
  • E2 is the splitting efficiency for the first light (L11) at the second point (P14)
  • E2 is the splitting efficiency for the first light (L11) at the third point (P11).
  • ) is E3, and E4 is the splitting efficiency for the second light (L21) at the fourth point (Q14)
  • the splitting efficiencies E1, E2, E3, and E4 satisfies the following equation (6).
  • the second aspect is an optical system (3; 3A) based on the first aspect.
  • the amount of light of the second light (L21) is greater than the amount of light of the first light (L11). This aspect allows for a further improvement in color uniformity.
  • a third aspect is an optical system (3; 3A) based on the first or second aspect.
  • the splitting efficiency E2 is greater than the splitting efficiency E1.
  • the split efficiency E4 is greater than the split efficiency E3. This aspect allows for improved luminance uniformity in a given direction of the viewing area.
  • a fourth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to third aspects.
  • the first point (P11) and the third point (Q11) correspond to the same points (R21, R31, R41) within the first peripheral area (81).
  • the second point (P14) and the fourth point (Q14) correspond to the same points (R24, R34, R44) within the second peripheral area (82). This aspect allows for a further improvement in color uniformity.
  • a fifth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to fourth aspects.
  • said first peripheral area (81) occupies a quarter of said viewing area (8) from said first end (8a) of said viewing area (8) in said predetermined direction (A1) .
  • Said second peripheral area (82) occupies a quarter of said viewing area (8) from said second end (8b) of said viewing area (8) in said predetermined direction (A1). This aspect allows for a further improvement in color uniformity.
  • a sixth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to fifth aspects.
  • the first divided area (52) has a first extension area (521) and a first emission area (522).
  • the first expansion region (521) is orthogonal to the thickness direction of the light guide member (4; 4A) by splitting the first light (L11) propagating through the light guide member (4; 4A).
  • a plurality of first lights (L12) aligned in the first direction (D1) are directed to the first emission area (522).
  • the first emission region (522) divides the plurality of first lights (L12) from the first expansion region (521) so as to extend perpendicularly to the thickness direction of the light guide member (4; 4A).
  • a plurality of first lights (L13) aligned in a second direction (D2) intersecting the first direction (D1) are emitted as the plurality of first emitted lights (L13) to the viewing area (8).
  • the second divided area (62) has a second extension area (621) and a second emission area (622).
  • the second expansion region (621) divides the second light (L21) propagating in the light guide member (4; 4A) to form a third direction (D3) corresponding to the first direction (D1). ) are directed toward the second emission area (622).
  • the second emission area (622) divides the plurality of second lights (L22) from the second extension area (621) into a fourth direction (D4) corresponding to the second direction (D2).
  • a plurality of second lights (L23) arranged in a row are emitted to the field region (8) as the plurality of second emitted lights (L23).
  • the first expansion area (521) has the first point and the second point and the second expansion area (621) has the third point and the fourth point, or the first emission area ( 522) has said first point and said second point and said second exit area (622) has said third point and said fourth point.
  • This aspect enables expansion of the pupil of the image light (L13) in two directions.
  • a seventh aspect is an optical system (3; 3A) based on the sixth aspect.
  • the length of the first extension region (521) in the first direction (D1), the length of the first emission region (522) in the second direction (D2), and the length of the first emission region (522) in the second direction (D2) At least one of the length of the second expansion region (621) in the third direction (D3) and the length of the second expansion region (621) in the fourth direction (D4) is 100 mm or more.
  • This aspect can provide a sufficiently large viewing area (8) for the user.
  • An eighth aspect is an optical system (3;3A) according to the sixth or seventh aspect.
  • the viewing area (8) has a second predetermined direction (A2) different from the first predetermined direction (A1), which is the predetermined direction (A1), in the plane of the viewing area (8). and a fourth peripheral region (84) on the side of the fourth end (8d) in the second predetermined direction (A2).
  • the plurality of first splitting points (P) split the first light (L12) propagating in a third propagation direction (D2) corresponding to the second predetermined direction (A2) in the third propagation direction. It includes fifth points (P21 to P24) and sixth points (P41 to P44) aligned with (D2).
  • the fifth points (P21 to P24) correspond to points (R21, R22, R23, R24) in the third peripheral area (83).
  • the sixth points (P41-P44) are farther from the first binding area (51) than the fifth points (P21-P24) and are points (R41, R42, R43, R44).
  • the plurality of second splitting points (Q) split the second light (L22) propagating in a fourth propagation direction (D4) corresponding to the second predetermined direction (A2) in the fourth propagation direction. It includes the 7th points (Q21-Q24) and the 8th points (Q41-Q44) aligned with (D4).
  • the seventh points (Q21 to Q24) correspond to the points (R21, R22, R23, R24) in the third peripheral area (83).
  • the eighth points (Q41-Q44) are farther from the second coupling region (61) than the seventh points (Q21-Q24) and are points (R41, R42, R43, R44).
  • E5 is the splitting efficiency for the first light (L12) at the fifth point (P21 to P24);
  • E6 is the splitting efficiency for the first light (L12) at the sixth point (P41 to P44);
  • the first expansion area (521) has the first point (P11) and the second point (P14), and the second expansion area (621) has the third point (Q11) and the fourth point (Q14). ).
  • the first emission area (522) has the fifth points (P21 to P24) and the sixth points (P41 to P44), and the second emission area (622) has the seventh points (Q21 to Q24) and It has the eighth points (Q41 to Q44). This aspect allows for improved color uniformity.
  • a ninth aspect is an optical system (3; 3A) based on the eighth aspect.
  • the splitting efficiency E6 is greater than the splitting efficiency E5.
  • the splitting efficiency E8 is greater than the splitting efficiency E7. This configuration allows for improved brightness uniformity in the second predetermined direction of the viewing area.
  • a tenth aspect is an optical system (3; 3A) based on the eighth or ninth aspect.
  • the fifth points (P21-P24) and the seventh points (Q21-Q24) correspond to the same points (R21-R24) in the third peripheral area (83).
  • the sixth points (P41-P44) and the eighth points (Q41-Q44) correspond to the same points (R41-R44) in the fourth peripheral area (84). This aspect allows for improved color uniformity.
  • An eleventh aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the eighth to tenth aspects.
  • said third peripheral area (83) extends from said third end (8c) of said viewing area (8) to 1/4 of said viewing area (8) in said second predetermined direction (A2).
  • Said fourth peripheral area (84) occupies a quarter of said viewing area (8) from said fourth edge (8d) of said viewing area (8) in said second predetermined direction (A2). This aspect allows for improved color uniformity.
  • a twelfth aspect is an optical system (3) based on any one of the first to eleventh aspects.
  • the light guide member (4; 4A) comprises first and second substrates (5, 6) facing each other with an air layer (41) interposed therebetween.
  • the first bonding area (51) and the first dividing area (52) are provided on the first substrate (5).
  • the second bonding area (61) and the second dividing area (62) are provided on the second substrate (6).
  • a thirteenth aspect is an optical system (3A) based on any one of the first to twelfth aspects.
  • the light guide member (4A) is composed of a single substrate. This aspect enables miniaturization of the light guide member (4A).
  • a fourteenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to thirteenth aspects.
  • the first divided region (52) includes at least one of a diffraction grating, a volume hologram element, and a half mirror as a structure that defines the plurality of first division points (P).
  • the second divided area (62) has at least one of a diffraction grating, a volume hologram element, and a half mirror as a structure that defines the plurality of second divided points (Q). This aspect allows for improved color uniformity.
  • a fifteenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to fourteenth aspects.
  • the first wavelength band is from 510 nm to 780 nm.
  • the second wavelength band is from 380 nm to 480 nm. This aspect allows for improved color uniformity.
  • a sixteenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to fifteenth aspects.
  • the light guide member (4; 4A) has a refractive index greater than 1.7 for the d-line. This aspect can reduce the dropout of the image light (L1) in the viewing area (8).
  • a seventeenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to sixteenth aspects.
  • the light guide member (4; 4A) has an internal absorptivity of the second light (L21) greater than 0.05%/mm and less than 0.50%/mm. This aspect allows for improved color uniformity.
  • An eighteenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to seventeenth aspects.
  • the optical system (3; 3A) converts the image light (L1) into substantially collimated light, and converts the light guide member (4; 4A) into the first coupling region (51) and the second coupling region (51).
  • a projection optical system (7) is further provided for making the light incident on the area (61). This aspect allows for improved color uniformity.
  • a nineteenth aspect is an optical system (3; 3A) based on any one of the first to eighteenth aspects.
  • the multiple first emitted lights (L13) are parallel to each other.
  • the plurality of second emitted lights (L23) are parallel to each other. This aspect can reduce the dropout of the image light (L1) in the viewing area (8).
  • a twentieth aspect is an image display device (1; 1A), comprising an optical system (3; 3A) based on any one of the first to nineteenth aspects, and the display element (2) .
  • This aspect allows for improved color uniformity.
  • the present disclosure is applicable to optical systems and image display devices. Specifically, the present disclosure is applicable to an optical system for guiding image light from a display element to a user's field of view as a virtual image, and an image display device including this optical system.
  • Reference Signs List 1 1A image display device 2 display element 3, 3A optical system 4, 4A light guide member 41 air layer 5 first substrate 51 first coupling region 52 first divided region 521 first expansion region 522 first emission region 6 second second Substrate 61 Second coupling area 62 Second split area 621 Second extension area 622 Second emission area 7 Projection optical system 8 Visual field area 8a First end 8b Second end 8c Third end 8d Fourth end 81 First peripheral area 82 Second peripheral area 83 Third peripheral area 84 Fourth peripheral area L1 Image light L11, L12 First light L13 First emitted light (first light) L21, L22 Second light L23 Second emitted light (second light) P11-P14, P21-P24, P31-P34, P41-P44 1st division points Q11-Q14, Q21-Q24, Q31-Q34, Q41-Q44 2nd division points R21-R24, R31-R34, R41-R44 points D1 first direction (first propagation direction) D2 second direction (third propagation direction

Landscapes

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Abstract

色の均一性の向上を可能にする光学系、及び、画像表示装置を提供する。光学系（３）は、第１波長帯域の第１入射光（Ｌ１１）と、第１波長帯域より波長が短い第２波長帯域の第２入射光（Ｌ２１）とを含む画像光（Ｌ１）を視野領域（８）に虚像として導く導光部材（４）を備える。導光部材（４）は、入射した第１光（Ｌ１１）を分割する複数の第１分割点を有する第１分割領域（５２）と、入射した第２光（Ｌ２１）を分割する複数の第２分割点を有する第２分割領域（６２）とを有する。複数の第１分割点は、視野領域（８）の第１及び第２周辺領域（８１，８２）にそれぞれ対応する第１及び第２点（第１分割点（Ｐ１１，Ｐ１４））を含む。複数の第２分割点は、第１及び第２周辺領域（８１，８２）にそれぞれ対応する第３及び第４点（第２分割点（Ｑ１１，Ｑ１４））を含む。第１～第４点での分割効率Ｅ１～Ｅ４は、次式（１）を満たす。

Description

光学系、及び、画像表示装置
　本開示は、光学系、及び、画像表示装置に関する。
　特許文献１は、出射瞳拡張器を開示する。特許文献１に開示された出射瞳拡張器は、３層の光学部材を備える基板を用いる。第１～第３層の各々は、入射回折格子及び出射回折格子を有する。特許文献１では、出射光の異なる色成分の相対的な量を入射光の異なる色成分の相対的な量に近付けるために、第１～第３層の各々の回折格子は、異なる回折周期を有する。第１層の回折周期は、赤色成分の波長に基づいて決定される。第２層の回折周期は、緑色成分の波長に基づいて決定される。第３層の回折周期は、青色成分の波長に基づいて決定される。
米国特許第７２０６１０７号明細書
　特許文献１では、入射光は、赤、緑、青の成分を有している。ここで、波長が短い光ほど、光学部材の内部で吸収されやすい。この傾向は、光学部材の屈折率が大きくなるほど顕著になる。特許文献１では、青の成分が光学部材内を伝播すればするほど、赤及び緑の成分よりも、光学部材の内部で吸収され、これによって、基板において、出射回折格子において入射回折格子に近い部位と入射回折格子から遠い部位とで、色が異なる可能性がある。
　本開示は、色の均一性の向上を可能にする光学系、及び、画像表示装置を提供する。
　本開示の一態様にかかる光学系は、表示素子から出力される画像を形成する画像光をユーザの視野領域に虚像として導く導光部材を備える。画像光は、第１波長帯域の第１光と、第１波長帯域より波長が短い第２波長帯域の第２光とを含む。導光部材は、第１結合領域と、第１分割領域と、第２結合領域と、第２分割領域とを有する。第１結合領域は、第１光が導光部材内を伝播するように第１光を導光部材内に入射させる。第１分割領域は、第１結合領域から導光部材内に入射した第１光を分割する複数の第１分割点を有し、複数の第１出射光を視野領域に出射する。第２結合領域は、第２光が導光部材内を伝播するように第２光を導光部材内に入射させる。第２分割領域は、第２結合領域から導光部材内に入射した第２光を分割する複数の第２分割点を有し、複数の第２出射光を視野領域に出射する。視野領域は、視野領域の平面内の所定方向における第１端側の第１周辺領域と、所定方向における第２端側の第２周辺領域とを有する。複数の第１分割点は、所定方向に対応する第１伝播方向に伝播する第１光を分割するように第１伝播方向に並ぶ第１点及び第２点を含む。第１点は、第１周辺領域内の点に対応し、第２点は、第１点よりも第１結合領域から遠くにあって、第２周辺領域内の点に対応する。複数の第２分割点は、所定方向に対応する第２伝播方向に伝播する第２光を分割するように第２伝播方向に並ぶ第３点及び第４点を含む。第３点は、第１周辺領域内の点に対応し、第４点は、第３点よりも第２結合領域から遠くにあって、第２周辺領域内の点に対応する。第１点での第１光に対する分割効率をＥ１、第２点での第１光に対する分割効率をＥ２、第３点での第２光に対する分割効率をＥ３、第４点での第２光に対する分割効率をＥ４とすると、分割効率Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４は、次式（１）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本開示の一態様にかかる画像表示装置は、上記の光学系と、表示素子とを備える。
　本開示の態様は、色の均一性の向上を可能にする。
実施の形態１の画像表示装置の概略斜視図 視野領域の説明図 図１の画像表示装置の導光部材の第１基板の前面図 図１の画像表示装置の導光部材の第２基板の前面図 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例１の分割効率のグラフ 比較例の取り出し光量のグラフ 比較例の第１光に対する第２光の光量の比率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例２の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例３の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例４の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例５の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例６の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例７の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例８の分割効率のグラフ 実施の形態１の画像表示装置の導光部材の実施例９の分割効率のグラフ 実施の形態２の画像表示装置の概略斜視図 図１６の画像表示装置の導光部材の前面図 図１６の画像表示装置の導光部材の後面図
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。以下の実施の形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、各要素の寸法比率は図面に図示された比率に限られるものではない。
　本開示において、光に関して「〇〇方向に向かわせる」及び「〇〇方向に伝播させる」等の表現は、画像を形成する光が全体として〇〇方向に向かうことを意味し、画像を形成する光に含まれる光線は〇〇方向に対して傾いていてもよい。例えば、「〇〇方向に向かう光」は、この光の主光線が〇〇方向に向いていればよく、光の副光線は〇〇方向に対して傾いていてもよい。
　［１．実施の形態］
　［１．１　実施の形態１］
　［１．１．１　構成］
　図１は、画像表示装置１の構成例の概略図である。画像表示装置１は、例えば、ユーザの頭部に装着され、画像（映像）を表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）である。図１に示すように、画像表示装置１は、表示素子２と、光学系３とを備える。
　表示素子２は、画像（映像）を表示するために、画像を形成する画像光Ｌ１を出力する。ここで、図１は簡単のために、画像光Ｌ１を、指向性を持った光として描画しているが、実際は視野角に相当する角度をもつ光として光学系３に入射する。画像光Ｌ１は、表示素子２の各点から出力される光を含む。本実施の形態において、画像光Ｌ１は、第１波長帯域の第１光Ｌ１１と、第１波長帯域より波長が短い第２波長帯域の第２光Ｌ２１とを含む。つまり、第２波長帯域の上限値は、第１波長帯域の下限値より小さい。第１波長帯域は、例えば、５１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である。第１光Ｌ１１は、例えば、赤色光と緑色光とを含む。第１光Ｌ１１は、例えば、４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲にピークを有するとともに、６２０ｎｍ～７５０ｎｍの範囲にピークを有する。第１光Ｌ１１は、赤色光又は緑色光であってもよい。第２波長帯域は、例えば、３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。第２光Ｌ２１は、青色光である。第２光Ｌ２１は、例えば、４５０ｎｍ～４９５ｎｍの範囲にピークを有する。表示素子２の各点は、例えば、表示素子２の各画素（赤色、緑色、青色の画素）に対応する。表示素子２の光軸は、画像光Ｌ１の光軸である。画像光Ｌ１の光軸は、例えば、表示素子２の中心から出力される光の光軸である。表示素子２の例としては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、走査型ＭＥＭＳミラー等の既知のディスプレイが挙げられる。
　光学系３は、表示素子２が出力する画像光Ｌ１を、ユーザの目に対して設定される視野領域８に導く。視野領域８では、表示素子２が形成する画像をユーザが自身の目で途切れることなく視認できる。特に、本実施の形態において、光学系３は、瞳拡張の作用により、視野領域８を広げる。つまり、光学系３は、画像光Ｌ１の瞳を複製することによって、視野領域８を広げる。
　図２は視野領域８の説明図である。視野領域８は、矩形状の平面で規定される。視野領域８は、複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４（以下、総称して符号Ｒを付す）を含む。複数の点Ｒは、光学系３により複製される画像光Ｌ１の瞳の位置に対応する。視野領域８は、視野領域８の平面内の所定方向Ａ１の第１端８ａ側の第１周辺領域８１と、所定方向Ａ１における第２端８ｂ側の第２周辺領域８２とを有する。さらに、視野領域８は、視野領域８の平面内において、所定方向Ａ１である第１所定方向と交差する第２所定方向Ａ２における第３端８ｃ側の第３周辺領域８３と、第２所定方向Ａ２における第４端８ｄ側の第４周辺領域８４とを有する。例えば、第１所定方向Ａ１は、水平方向に対応し、第２所定方向Ａ２は、鉛直方向に対応する。第１周辺領域８１は、視野領域８の第１端８ａから中央に延びる矩形状の領域である。
　第１周辺領域８１の第１所定方向Ａ１での寸法は、視野領域８の第１所定方向Ａ１での寸法の２５％である。第１周辺領域８１の第２所定方向Ａ２での寸法は、視野領域８の第２所定方向Ａ２での寸法と等しい。よって、第１周辺領域８１は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第１端８ａから視野領域８の１／４を占める。
　第２周辺領域８２は、視野領域８の第２端８ｂから中央に延びる矩形状の領域である。第２周辺領域８２の第１所定方向Ａ１での寸法は、視野領域８の第１所定方向Ａ１での寸法の２５％である。第２周辺領域８２の第２所定方向Ａ２での寸法は、視野領域８の第２所定方向Ａ２での寸法と等しい。よって、第２周辺領域８２は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第２端８ｂから視野領域８の１／４を占める。
　第３周辺領域８３は、視野領域８の第３端８ｃから中央に延びる矩形状の領域である。第３周辺領域８３の第２所定方向Ａ２での寸法は、視野領域８の第２所定方向Ａ２での寸法の２５％である。第３周辺領域８３の第１所定方向Ａ１での寸法は、視野領域８の第１所定方向Ａ１での寸法と等しい。よって、第３周辺領域８３は、視野領域８の第３端８ｃから第２所定方向Ａ２において視野領域８の１／４を占める。
　第４周辺領域８４は、視野領域８の第４端８ｄから中央に延びる矩形状の領域である。第４周辺領域８４の第２所定方向Ａ２での寸法は、視野領域８の第２所定方向Ａ２での寸法の２５％である。第４周辺領域８４の第１所定方向Ａ１での寸法は、視野領域８の第１所定方向Ａ１での寸法と等しい。よって、第４周辺領域８４は、第２所定方向Ａ２において視野領域８の第４端８ｄから視野領域８の１／４を占める。
　図１に示すように、光学系３は、導光部材４と、投射光学系７とを備える。
　導光部材４は、表示素子２から出力される画像を形成する画像光Ｌ１をユーザの視野領域８に虚像として導く。図１の導光部材４は、第１基板５と、第２基板６とを備える。第１基板５と第２基板６とは導光部材４を構成するから、第１基板５内又は第２基板６内を光が伝播することを、導光部材４内を光が伝播するという場合がある。
　図３は、表示素子２側から見た第１基板５の前面図ある。第１基板５は、本体部５０と、第１結合領域５１と、第１分割領域５２とを備える。
　本体部５０は、可視光領域において透明な材料で形成され、厚み方向の第１面５０ａ及び第２面５０ｂを有する。本体部５０のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率は、１．７より大きい。本体部５０の第１光Ｌ１１に対する内部吸収率は、実質的に０である。本実施の形態では、本体部５０は、矩形の板状である。図１に示すように、本体部５０は、第１面５０ａを表示素子２側に、第２面５０ｂを視野領域８側（第２基板６側）に向けて配置される。
　第１結合領域５１は、第１光Ｌ１１が導光部材４内を伝播するように第１光Ｌ１１を導光部材４内に入射させる。本実施の形態において、第１結合領域５１は、第１光Ｌ１１が導光部材４の第１基板５内（本体部５０内）を、第１基板５の厚み方向（本体部５０の厚み方向）に直交する第１方向Ｄ１（図３の左方向）に伝播するように第１光Ｌ１１を第１基板５内に入射させる。本実施の形態では、画像光Ｌ１は、第１光Ｌ１１と第２光Ｌ２１とを含む。第１結合領域５１は、第２光Ｌ２１よりも第１光Ｌ１１に作用するように設定され、画像光Ｌ１のうち第１光Ｌ１１を第１基板５内に入射させ、画像光Ｌ１のうち第２光Ｌ２１に第１基板５を透過させる。ただし、第２光Ｌ２１の一部は、不可避的に第１基板５内に入射する場合がある。第１結合領域５１は、表示素子２と導光部材４との結合（カップリング）に用いられる。第１結合領域５１は、画像光Ｌ１の第１光Ｌ１１を全反射条件で第１基板５内を伝播するように第１基板５内に入射させる。ここでいう「結合」とは、全反射条件で導光部材４内を伝播する状態である。本実施の形態において、第１方向Ｄ１は、視野領域８の第１所定方向に対応する。
　第１結合領域５１は、第１光Ｌ１１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第１結合領域５１の周期構造体は、例えば、透過型の回折格子である。第１結合領域５１は、例えば、本体部５０の第１面５０ａに形成される。第１結合領域５１の回折格子は、例えば、第１基板５の本体部５０の厚み方向に直交し第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２（図３の下方向）に延びて第１方向Ｄ１に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。本実施の形態において、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１とも直交する。第１結合領域５１は、回折作用によって、第１光Ｌ１１を、本体部５０内に、第１面５０ａ及び第２面５０ｂに対して全反射する条件で入射させる。第１結合領域５１によって、第１光Ｌ１１は、第１基板５内（つまりは本体部５０内）を、第１面５０ａ及び第２面５０ｂで全反射されることで、第１方向Ｄ１に進む。
　第１結合領域５１の大きさは、投射光学系７を経た表示素子２からの画像光Ｌ１のうちの第１光Ｌ１１の一部又は全てが第１結合領域５１に入射するように設定される。本実施の形態において、図３に示すように、第１結合領域５１は、円形状である。
　第１分割領域５２は、第１結合領域５１から導光部材４内に入射した第１光Ｌ１１を、複数の第１出射光Ｌ１３に分割して視野領域８に出射することで、画像光Ｌ１の第１光Ｌ１１の瞳を複製して拡張する。本実施の形態では、複数の第１出射光Ｌ１３は、互いに平行である。「複数の第１出射光Ｌ１３は、互いに平行である」ことは、厳密な意味で複数の第１出射光Ｌ１３が互いに平行であることに限らず、複数の第１出射光Ｌ１３が互いに略平行であることを含む。複数の第１出射光Ｌ１３は、厳密な意味で互いに平行でなくても、光学設計上、複数の第１出射光Ｌ１３が平行であると考えられる程度に複数の第１出射光Ｌ１３の向きが揃っていればよい。複数の第１出射光Ｌ１３が互いに平行であることで、視野領域８において画像光Ｌ１の瞳の配置の均一性の向上が可能となり、これによって、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けが低減される。
　図３の第１分割領域５２は、複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４，Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４（以下、総称して符号Ｐを付す）を有し、互いに平行な複数の第１出射光Ｌ１３を視野領域８に出射する。第１分割点Ｐの数は、第１光Ｌ１１の分割回数に対応する。第１分割点Ｐ間の距離は、第１基板５の屈折率に依存する。第１基板５の屈折率が大きいほど第１分割点Ｐ間の距離は小さくなる。したがって、第１基板５の屈折率を大きくすると、第１分割点Ｐ間の距離を小さくして、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けを低減できる。
　図３の第１分割領域５２は、第１拡張領域５２１と、第１出射領域５２２とを含む。
　第１拡張領域５２１は、第１方向Ｄ１において、第１結合領域５１と並ぶように配置される。第１拡張領域５２１は、導光部材４内を伝播する第１光Ｌ１１を分割することによって第１方向Ｄ１に並ぶ複数の第１光Ｌ１２を第１出射領域５２２に向かわせる。本実施の形態において、第１拡張領域５２１は、複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４，Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４のうち、第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４を有する。第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４は、第１方向Ｄ１に並ぶ。第１拡張領域５２１は、第１結合領域５１からの第１光Ｌ１１を第１方向Ｄ１に沿って伝播させ、第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４の各々において第１光Ｌ１１の一部を第１光Ｌ１２として第２方向Ｄ２に向かわせる。このようにして、第１拡張領域５２１は、第１方向Ｄ１において第１光Ｌ１１の瞳の拡張を行う。つまり、図３に示すように、第１拡張領域５２１は、第１光Ｌ１１を第１出射領域５２２に向かう平行な複数の第１光Ｌ１２に分割することで、投射光学系７が投射した画像光Ｌ１の第１光Ｌ１１の瞳を、第１方向Ｄ１において複製して拡張する。
　第１拡張領域５２１は、第１光Ｌ１１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第１拡張領域５２１の周期構造体は、例えば、反射型の回折格子である。第１拡張領域５２１は、例えば、本体部５０の第１面５０ａに形成される。第１拡張領域５２１の回折格子は、例えば、本体部５０の厚み方向に直交する面内において第１方向Ｄ１に対して４５度傾斜した方向に沿って延びて第１方向Ｄ１に対して１３５度傾斜した方向に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。
　第１拡張領域５２１の大きさは、第１結合領域５１からの第１光Ｌ１１がすべて第１拡張領域５２１に入射するように設定される。本実施の形態において、図３に示すように、第１拡張領域５２１は、四角形状である。第１拡張領域５２１の第１方向Ｄ１での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。
　第１出射領域５２２は、第２方向Ｄ２において、第１拡張領域５２１と並ぶように配置される。第１出射領域５２２は、第１拡張領域５２１からの複数の第１光Ｌ１２を分割することによって第２方向Ｄ２に並ぶ複数の第１光を複数の第１出射光Ｌ１３として視野領域８に出射する。本実施の形態において、第１出射領域５２２は、複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４，Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４のうち、第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４を有する。第１分割点Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１は、第２方向Ｄ２に並ぶ。第１分割点Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２は、第２方向Ｄ２に並ぶ。第１分割点Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３は、第２方向Ｄ２に並ぶ。
　第１出射領域５２２は、第１拡張領域５２１の第１分割点Ｐ１１からの第１光Ｌ１２を第２方向Ｄ２に伝播させ、第１分割点Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１の各々において第１光Ｌ１２の一部を第１出射光Ｌ１３として導光部材４から視野領域８に出射する。第１出射領域５２２は、第１拡張領域５２１の第１分割点Ｐ１２からの第１光Ｌ１２を第２方向Ｄ２に伝播させ、第１分割点Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２の各々において第１光Ｌ１２の一部を第１出射光Ｌ１３として導光部材４から視野領域８に出射する。第１出射領域５２２は、第１拡張領域５２１の第１分割点Ｐ１３からの第１光Ｌ１２を第２方向Ｄ２に伝播させ、第１分割点Ｐ２３，Ｐ３３，Ｐ４３の各々において第１光Ｌ１２の一部を第１出射光Ｌ１３として導光部材４から視野領域８に出射する。
　このようにして、第１出射領域５２２は、第２方向Ｄ２において第１光Ｌ１１の瞳の拡張を行う。つまり、図１に示すように、第１出射領域５２２は、第１光Ｌ１１を導光部材４から視野領域８に向かう平行な複数の第１出射光Ｌ１３に分割することで、投射光学系７が投射した第１光Ｌ１１の瞳を、第２方向Ｄ２において複製して拡張する。第１出射領域５２２の第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４で分割された光は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。したがって、第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ対応する。
　第１出射領域５２２は、第１光Ｌ１１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第１出射領域５２２の周期構造体は、例えば、反射型の回折格子である。第１出射領域５２２は、例えば、本体部５０の第１面５０ａに形成される。第１出射領域５２２の回折格子は、例えば、第１方向Ｄ１に延びて第２方向Ｄ２に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。
　第１出射領域５２２の大きさは、第１拡張領域５２１からの第１光Ｌ１２がすべて第１出射領域５２２に入射するように設定される。本実施の形態において、図３に示すように、第１出射領域５２２は、四角形状である。第１出射領域５２２の第１方向Ｄ１での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。第１出射領域５２２の第２方向Ｄ２での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。
　図４は、表示素子２側から見た第２基板６の前面図である。第２基板６は、本体部６０と、第２結合領域６１と、第２分割領域６２とを備える。
　本体部６０は、可視光領域において透明な材料で形成され、厚み方向の第１面６０ａ及び第２面６０ｂを有する。本体部６０のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率は、１．７より大きい。本体部６０の第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく、０．５０％／ｍｍより小さい。本実施の形態では、本体部６０は、矩形の板状である。図１に示すように、本体部６０は、第１面６０ａを表示素子２側（第１基板５側）に、第２面６０ｂを視野領域８側に向けて配置される。
　第２結合領域６１は、第２光Ｌ２１が導光部材４内を伝播するように第２光Ｌ２１を導光部材４内に入射させる。本実施の形態において、第２結合領域６１は、第２光Ｌ２１が導光部材４の第２基板６内（本体部６０内）を、第２基板６の厚み方向（本体部６０の厚み方向）に直交する第３方向Ｄ３（図４の左方向）に伝播するように第２光Ｌ２１を第２基板６内に入射させる。第２結合領域６１は、表示素子２と導光部材４との結合（カップリング）に用いられる。第２結合領域６１は、画像光Ｌ１の第２光Ｌ２１を全反射条件で第２基板６内を伝播するように第２基板６内に入射させる。本実施の形態において、第３方向Ｄ３は、視野領域８の第１所定方向Ａ１に対応する。よって、第２基板６の第３方向Ｄ３は、第１基板５の第１方向Ｄ１に対応する。
　第２結合領域６１は、第２光Ｌ２１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第２結合領域６１の周期構造体は、例えば、透過型の回折格子である。第２結合領域６１は、例えば、本体部６０の第１面６０ａに形成される。第２結合領域６１の回折格子は、例えば、第２基板６の本体部６０の厚み方向に直交し第３方向Ｄ３に交差する第４方向Ｄ４（図４の下方向）に延びて第３方向Ｄ３に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。本実施の形態において、第４方向Ｄ４は、第３方向Ｄ３とも直交する。第４方向Ｄ４は、視野領域８の第２所定方向Ａ２に対応する。よって、第２基板６の第４方向Ｄ４は、第１基板５の第２方向Ｄ２に対応する。第２結合領域６１は、回折作用によって、第２光Ｌ２１を、本体部６０内に、第１面６０ａ及び第２面６０ｂに対して全反射する条件で入射させる。第２結合領域６１によって、第２光Ｌ２１は、第２基板６内（つまりは本体部６０内）を、第１面６０ａ及び第２面６０ｂで全反射されることで、第３方向Ｄ３に進む。
　第２結合領域６１の大きさは、投射光学系７を経た表示素子２からの画像光Ｌ１のうちの第２光Ｌ２１の一部又は全てが第２結合領域６１に入射するように設定される。本実施の形態において、図４に示すように、第２結合領域６１は、円形状である。
　第２分割領域６２は、第２結合領域６１から導光部材４内に入射した第２光Ｌ２を、複数の第２出射光Ｌ２３に分割して視野領域８に出射することで、画像光Ｌ１の第２光Ｌ２１の瞳を複製して拡張する。本実施の形態では、複数の第２出射光Ｌ２３は、互いに平行である。「複数の第２出射光Ｌ２３は、互いに平行である」ことは、厳密な意味で互いに平行であることに限らず、互いに略平行であることを含む。換言すれば、複数の第２出射光Ｌ２３が厳密な意味で互いに平行でなくても、光学設計上、複数の第２出射光Ｌ２３が平行であると考えられる程度に複数の第２出射光Ｌ２３の向きが揃っていればよい。複数の第２出射光Ｌ２３が互いに平行であることで、視野領域８において画像光Ｌ１の瞳の配置の均一性の向上が可能となり、これによって、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けが低減される。
　図４の第２分割領域６２は、複数の第２分割点Q１１～Q１４，Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４（以下、総称して符号Ｑを付す）を有し、互いに平行な複数の第２出射光Ｌ２３を視野領域８に出射する。第２分割点Ｑの数は、第２光Ｌ２１の分割回数に対応する。第２分割点Ｑ間の距離は、第２基板６の屈折率に依存する。第２基板６の屈折率が大きいほど第２分割点Ｑ間の距離は小さくなる。したがって、第２基板６の屈折率を大きくすると、第２分割点Ｑ間の距離を小さくして、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けを低減できる。
　図４の第２分割領域６２は、第２拡張領域６２１と、第２出射領域６２２とを含む。
　第２拡張領域６２１は、第３方向Ｄ３において、第２結合領域６１と並ぶように配置される。第２拡張領域６２１は、導光部材４内を伝播する第２光Ｌ２１を分割することによって第３方向Ｄ３に並ぶ複数の第２光Ｌ２２を第２出射領域６２２に向かわせる。本実施の形態において、第２拡張領域６２１は、複数の第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４，Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４のうち、第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４を有する。第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４は、第３方向Ｄ３に並ぶ。第２拡張領域６２１は、第２結合領域６１からの第２光Ｌ２１を第３方向Ｄ３に沿って伝播させ、第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４の各々において第２光Ｌ２１の一部を第２光Ｌ２２として第４方向Ｄ４に向かわせる。このようにして、第２拡張領域６２１は、第３方向Ｄ３において第２光Ｌ２１の瞳の拡張を行う。つまり、図４に示すように、第２拡張領域６２１は、第２光Ｌ２１を第２出射領域６２２に向かう平行な複数の第２光Ｌ２２に分割することで、投射光学系７が投射した画像光Ｌ１の第２光Ｌ２１の瞳を、第３方向Ｄ３において複製して拡張する。
　第２拡張領域６２１は、第２光Ｌ２１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第２拡張領域６２１の周期構造体は、例えば、反射型の回折格子である。第２拡張領域６２１は、例えば、本体部６０の第１面６０ａに形成される。第２拡張領域６２１の回折格子は、例えば、本体部６０の厚み方向に直交する面内において第３方向Ｄ３に対して４５度傾斜した方向に沿って延びて第３方向Ｄ３に対して１３５度傾斜した方向に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。
　第２拡張領域６２１の大きさは、第２結合領域６１からの第２光Ｌ２１がすべて第２拡張領域６２１に入射するように設定される。本実施の形態において、図４に示すように、第２拡張領域６２１は、四角形状である。第２拡張領域６２１の第３方向Ｄ３での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。
　第２出射領域６２２は、第４方向Ｄ４において、第２拡張領域６２１と並ぶように配置される。第２出射領域６２２は、第２拡張領域６２１からの複数の第２光Ｌ２２を分割することによって第４方向Ｄ４に並ぶ複数の第２光を複数の第２出射光Ｌ２３として視野領域８に出射する。本実施の形態において、第２出射領域６２２は、複数の第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４，Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４のうち、第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４を有する。第２分割点Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１は、第４方向Ｄ４に並ぶ。第２分割点Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２は、第４方向Ｄ４に並ぶ。第２分割点Ｑ２３，Ｑ３３，Ｑ４３は、第４方向Ｄ４に並ぶ。
　第２出射領域６２２は、第２拡張領域６２１の第２分割点Ｑ１１からの第２光Ｌ２２を第４方向Ｄ４に伝播させ、第２分割点Ｑ２１，Ｑ３１，Ｑ４１の各々において第２光Ｌ２２の一部を第２出射光Ｌ２３として導光部材４から視野領域８に出射する。第２出射領域６２２は、第２拡張領域６２１の第２分割点Ｑ１２からの第２光Ｌ２２を第４方向Ｄ４に伝播させ、第２分割点Ｑ２２，Ｑ３２，Ｑ４２の各々において第２光Ｌ２２の一部を第２出射光Ｌ２３として導光部材４から視野領域８に出射する。第２出射領域６２２は、第２拡張領域６２１の第２分割点Ｑ１３からの第２光Ｌ２２を第４方向Ｄ４に伝播させ、第２分割点Ｑ２３，Ｑ３３，Ｑ４３の各々において第２光Ｌ２２の一部を第２出射光Ｌ２３として導光部材４から視野領域８に出射する。
　このようにして、第２出射領域６２２は、第４方向Ｄ４において第２光Ｌ２１の瞳の拡張を行う。つまり、図１に示すように、第２出射領域６２２は、第２光Ｌ２１を導光部材４から視野領域８に向かう平行な複数の第２出射光Ｌ２３に分割することで、投射光学系７が投射した第２光Ｌ２１の瞳を、第４方向Ｄ４において複製して拡張する。第２出射領域６２２の第２分割点Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４で分割された光は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。したがって、第２分割点Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ対応する。複数の第２分割点Q１１～Q１４，Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４と複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４，Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４とは、視野領域８の同じ点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４に対応する。
　第２出射領域６２２は、第２光Ｌ２１に対する回折作用を有する周期構造体により構成される。第２出射領域６２２の周期構造体は、例えば、反射型の回折格子である。第２出射領域６２２は、例えば、本体部６０の第１面６０ａに形成される。第２出射領域６２２の回折格子は、例えば、第３方向Ｄ３に延びて第４方向Ｄ４に所定間隔で並ぶ複数の凹部又は凸部を含んでよい。
　第２出射領域６２２の大きさは、第２拡張領域６２１からの第２光Ｌ２２がすべて第２出射領域６２２に入射するように設定される。本実施の形態において、図４に示すように、第２出射領域６２２は、四角形状である。第２出射領域６２２の第３方向Ｄ３での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。第２出射領域６２２の第４方向Ｄ４での長さは、例えば、１００ｍｍ以上である。
　図１の導光部材４では、第１基板５と第２基板６とが空気層４１を挟んで互いに対向する。より詳細には、第１基板５と第２基板６とは、第１基板５の本体部５０の厚み方向と第２基板６の本体部６０の厚み方向とが一致するとともに、本体部５０の第２面５０ｂと本体部６０の第１面６０ａとが空気層４１を挟んで対向するように配置される。第１基板５の本体部５０の厚み方向及び第２基板６の本体部６０の厚み方向と一致する方向が、導光部材４の厚み方向である。導光部材４の厚み方向から見て、第１基板５の第１結合領域５１及び第１分割領域５２（第１拡張領域５２１及び第１出射領域５２２）と、第２基板６の第２結合領域６１及び第２分割領域６２（第２拡張領域６２１及び第２出射領域６２２）とがそれぞれ重なる。
　表示素子２からの画像光Ｌ１は、導光部材４の第１基板５の第１結合領域５１に入射し、第１結合領域５１は、画像光Ｌ１のうちの第１光Ｌ１１を第１分割領域５２に向かわせる。第１分割領域５２では、第１拡張領域５２１が、第１結合領域５１からの第１光Ｌ１１を複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４で複数の第１光Ｌ１２に分割して第１出射領域５２２に向かわせる。第１出射領域５２２は、複数の第１光Ｌ１２を複数の第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４で分割し、複数の第１出射光Ｌ１３を視野領域８に出射する。第１結合領域５１を通過した画像光Ｌ１は、第２基板６の第２結合領域６１に入射する。第２結合領域６１は、画像光Ｌ１のうちの第２光Ｌ２１を第２分割領域６２に向かわせる。第２分割領域６２では、第２拡張領域６２１が、第２結合領域６１からの第２光Ｌ２１を複数の第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４で複数の第２光Ｌ２２に分割して第２出射領域６２２に向かわせる。第２出射領域６２２は、複数の第２光Ｌ２２を複数の第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４で分割し、複数の第２出射光Ｌ２３を視野領域８に出射する。
　導光部材４では、第１出射領域５２２の第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４からの第１出射光Ｌ１３は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。第２出射領域６２２の第２分割点Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４からの第２出射光Ｌ２３は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。したがって、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４では、第１出射光Ｌ１３及び第２出射光Ｌ２３による虚像が形成される。
　導光部材４において、第１分割点Ｐ１１（第１点）及び第２分割点Ｑ１１（第３点）は、視野領域８の第１周辺領域８１内の同じ点Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１に対応する。第１分割点Ｐ１４（第２点）及び第第２分割点Ｑ１４（第４点）は、視野領域８の第２周辺領域８２内の同じ点Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４に対応する。第１分割点Ｐ２１（第５点）及び第２分割点Ｑ２１（第７点）は、視野領域８の第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２１に対応する。第１分割点Ｐ４１（第６点）及び第２分割点Ｑ４１（第８点）は、視野領域８の第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４１に対応する。第１分割点Ｐ２２（第５点）及び第２分割点Ｑ２２（第７点）は、視野領域８の第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２２に対応する。第１分割点Ｐ４２（第６点）及び第２分割点Ｑ４２（第８点）は、視野領域８の第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４２に対応する。第１分割点Ｐ２３（第５点）及び第２分割点Ｑ２３（第７点）は、視野領域８の第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２３に対応する。第１分割点Ｐ４３（第６点）及び第１分割点Ｑ４３（第８点）は、視野領域８の第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４３に対応する。第１分割点Ｐ２４（第５点）及び第２分割点Ｑ２４（第７点）は、視野領域８の第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２４に対応する。第１分割点Ｐ４４（第６点）及び第２分割点Ｑ４４（第８点）は、視野領域８の第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４４に対応する。
　視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しいほど、色の均一性が高い。逆に言えば、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率がばらつくほど色の均一性が低い。つまり、視野領域８の複数の点での画像光Ｌ１における第１光Ｌ１１の光量に対する第２光Ｌ２１の光量の比率がばらつくほど色の均一性が低い。色の均一性の程度は、例えば、視野領域８の複数の点での画像光Ｌ１における第１光Ｌ１１の光量に対する第２光Ｌ２１の光量の比率についての標準偏差により評価可能である。本実施の形態では、第２出射光Ｌ２３のもとになる第２光Ｌ２１の第２波長帯域は、第１出射光Ｌ１３のもとになる第１光Ｌ１１の第１波長帯域よりも短い。波長が短い光ほど、導光部材４の内部で吸収されやすい。この傾向は、導光部材４の材料の屈折率が大きくなるほど顕著になる。そのため、第２出射光Ｌ２３の光量は、第２結合領域６１から離れた第２分割点においてより低下する傾向があり、その結果、第２結合領域６１から離れた第２分割点に対応する点では、第１出射光Ｌ１３による色味が強くなる場合がある。
　本実施の形態では、色の均一性を考慮して、導光部材４では、第１分割領域５２が第１分割点Ｐの位置に応じて異なる分割効率を有し、第２分割領域６２が第２分割点Ｑの位置に応じて異なる分割効率を有するように構成されている。第１分割点Ｐでの分割効率は、第１分割点Ｐに入射する第１光の光量に対する第１分割点Ｐで取り出される光の光量の割合で定義される。第２分割点Ｑでの分割効率は、第２分割点Ｑに入射する第１光の光量に対する第２分割点Ｑで取り出される光の光量の割合で定義される。第１分割領域５２において、第１分割点Ｐでの分割効率は、第１分割点Ｐに対応する領域での周期構造体の形状で決まる。周期構造体の形状を決める要因としては、回折格子のアスペクト比、高さ、傾き等が挙げられる。各分割点Ｐにおいて目的の分割効率が得られるように、周期構造体の形状が設定されればよい。この点は、第２分割領域６２の第２分割点Ｑでの分割効率についても同様である。
　そこで、視野領域８の第１所定方向Ａ１での色の均一性を、第１拡張領域５２１の第１分割点Ｐでの分散効率と第２拡張領域６２１の第２分割点Ｑでの分散効率とを変化させて評価をした。その結果、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１が、次式（２）を満たす場合に、視野領域８の第１所定方向Ａ１での色の均一性のばらつきを低減できることが確認された。したがって、本実施の形態において、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１は、次式（２）を満たすように、構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　分割効率Ｅ１は、第１点での第１光Ｌ１１に対する分割効率である。分割効率Ｅ２は、第２点での第１光Ｌ１１に対する分割効率である。第１点及び第２点は、複数の第１分割点Ｐのうち、第１所定方向Ａ１に対応する第１伝播方向に伝播する第１光Ｌ１１を分割するように第１伝播方向に並ぶ第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４から選択される。第１伝播方向は、第１方向Ｄ１に一致する。第１点は、第１周辺領域８１に対応し、第２点は、第１点よりも第１結合領域５１から遠くにあって、第２周辺領域８２に対応する。本実施の形態では、第１分割点Ｐ１１が第１点に、第１分割点Ｐ１４が第２点に相当する。
　分割効率Ｅ３は、第３点での第２光Ｌ２１に対する分割効率である。分割効率Ｅ４は、第４点での第２光Ｌ２１に対する分割効率である。第３点及び第４点は、複数の第２分割点Ｑのうち、第１所定方向Ａ１に対応する第２伝播方向に伝播する第２光Ｌ２１を分割するように第２伝播方向に並ぶ第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４から選択される。第２伝播方向は、第３方向Ｄ３に一致する。第３点は、第１周辺領域８１に対応し、第４点は、第３点よりも第２結合領域６１から遠くにあって、第２周辺領域８２に対応する。本実施の形態では、第２分割点Ｑ１１が第３点に、第２分割点Ｑ１４が第４点に相当する。
　上式（２）を満たすことで、視野領域８の第１所定方向Ａ１での色の均一性のばらつきの低減が図れる。さらに、分割効率Ｅ２が分割効率Ｅ１より大きく、分割効率Ｅ４が分割効率Ｅ３より大きいと、視野領域８の第１所定方向Ａ１での輝度のばらつきの低減が図れる。
　視野領域８の第２所定方向Ａ２での色の均一性を、第１拡張領域５２１の第１分割点Ｐでの分散効率と第２拡張領域６２１の第２分割点Ｑでの分散効率とを変化させて評価をした。その結果、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１が、次式（３）を満たす場合に、視野領域８の第２所定方向Ａ２での色の均一性のばらつきを低減できることが確認された。したがって、本実施の形態において、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１は、次式（３）を満たすように、構成されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　分割効率Ｅ５は、第５点での第１光Ｌ１１に対する分割効率である。分割効率Ｅ６は、第６点での第１光Ｌ１１に対する分割効率である。第５点及び第６点は、複数の第１分割点Ｐのうち、第２所定方向Ａ２に対応する第３伝播方向に伝播する第１光Ｌ１２を分割するように第３伝播方向に並ぶ第１分割点Ｐ２１、Ｐ３１，Ｐ４１、第１分割点Ｐ２２、Ｐ３２，Ｐ４２、第１分割点Ｐ２３、Ｐ３３，Ｐ４３、及び第１分割点Ｐ２４、Ｐ３４，Ｐ４４のそれぞれから選択される。第３伝播方向は、第２方向Ｄ２に一致する。第５点は、第３周辺領域８３に対応し、第６点は、第５点よりも第１結合領域５１から遠くにあって、第４周辺領域８４に対応する。本実施の形態では、第１分割点Ｐ２１，Ｐ４１の組、第１分割点Ｐ２２，Ｐ４２の組、第１分割点Ｐ２３，Ｐ４３の組、第１分割点Ｐ２４，Ｐ４４の組がそれぞれ第５点及び第６点の組に相当する。
　分割効率Ｅ７は、第７点での第２光Ｌ２１に対する分割効率である。分割効率Ｅ８は、第８点での第２光Ｌ２１に対する分割効率である。第７点及び第８点は、複数の第２分割点Ｑのうち、第２所定方向Ａ２に対応する第４伝播方向に伝播する第２光Ｌ２２を分割するように第４伝播方向に並ぶ第２分割点Ｑ２１、Ｑ３１，Ｑ４１、第２分割点Ｑ２２、Ｑ３２，Ｑ４２、第２分割点Ｑ２３、Ｑ３３，Ｑ４３、及び第２分割点ＱＰ２４、Ｑ３４，Ｑ４４のそれぞれから選択される。第４伝播方向は、第４方向Ｄ４に一致する。第７点は、第３周辺領域８３に対応し、第８点は、第７点よりも第２結合領域６１から遠くにあって、第４周辺領域８４に対応する。本実施の形態では、第２分割点Ｑ２１，Ｑ４１の組、第２分割点Ｑ２２，Ｑ４２の組、第２分割点Ｑ２３，Ｑ４３の組、第２分割点Ｑ２４，Ｑ４４の組がそれぞれ第７点及び第８点の組に相当する。
　上式（３）を満たすことで、視野領域８の第２所定方向Ａ２での色の均一性のばらつきの低減が図れる。さらに、分割効率Ｅ６が分割効率Ｅ５より大きく、分割効率Ｅ８が分割効率Ｅ７より大きいと、視野領域８の第２所定方向Ａ２での輝度のばらつきの低減が図れる。
　投射光学系７は、表示素子２から出力される画像を形成する画像光Ｌ１を投射する。これによって、投射光学系７は、表示素子２からの画像光Ｌ１を導光部材４に入射させる。図１に示すように、投射光学系７は、表示素子２と導光部材４の第１結合領域５１及び第２結合領域６１との間にある。投射光学系７は、例えば、表示素子２からの画像光Ｌ１をコリメートして第１結合領域５１及び第２結合領域６１に入射させる。投射光学系７は、画像光Ｌ１を略コリメート光として第１結合領域５１及び第２結合領域６１に入射させる。投射光学系７は、例えば、両凸レンズである。
　［１．１．２　実施例］
　以下、導光部材４の実施例について説明する。実施例１～実施例９は、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１に関する。実施例１～実施例９は、あくまでも導光部材４の第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１の実現可能な実施例の一部に過ぎない。
　［１．１．２．１　実施例１］
　実施例１では、第１拡張領域５２１の取り出し効率は８０％である。第２拡張領域６２１の取り出し効率は、８０％である。第１拡張領域５２１での第１光Ｌ１１の分割回数及び第２拡張領域６２１での第２光Ｌ２１の分割回数は１０であり、第１分割点Ｐの数及び第２分割点Ｑの数も１０である。第１拡張領域５２１において、第１光Ｌ１１に対する内部吸収率は０、第２拡張領域６２１において、第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は０．２％／ｍｍである。簡略化のために第１分割点Ｐ間の距離及び第２分割点Ｑ間の距離は１０ｍｍとした。
　第１拡張領域５２１では、第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第１光Ｌ１１の入射光量の０．０８％）になるように、第１分割点Ｐの分割効率が設定される。第２拡張領域６２１は、第２分割点Ｑでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第２光Ｌ２１の入射光量の０．０８％）になるように、第２分割点Ｑの分割効率が設定される。第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しく、第２分割点Ｑでの取り出し光量が互いに等しいと、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量に対する第２出射光Ｌ２３の光量の比率が互いに等しくなるから、色の均一性の向上が図れる。
　図５は、実施例１の分割効率のグラフである。図５において、曲線Ｆ１は、第１拡張領域５２１での分割回数に対する分割効率の変化を示す。曲線Ｆ２は、第２拡張領域６２１での分割回数に対する分割効率の変化を示す。第１拡張領域５２１の分割回数「１」に対する分割効率が、第１点での第１光Ｌ１１に対する分割効率Ｅ１に対応する。第１拡張領域５２１の分割回数「１０」に対する分割効率が、第２点での第１光Ｌ１１に対する分割効率Ｅ２に対応する。第２拡張領域６２１の分割回数「１」に対する分割効率が、第３点での第２光Ｌ２１に対する分割効率Ｅ３に対応する。第２拡張領域６２１の分割回数「１０」に対する分割効率が、第４点での第２光Ｌ２１に対する分割効率Ｅ４に対応する。この点は、実施例２～実施例５においても同様である。
　実施例１では、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例１では、分割効率Ｅ１は０．０８、分割効率Ｅ２は０．２９、分割効率Ｅ３は０．０８、分割効率Ｅ４は０．４４である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。上式（２）の左辺をεとすると、式（２）の左辺εは０．６５であり、上式（２）を満たす。
　ここで、比較例として、第１分割点Ｐでの分割効率が互いに等しく、第２分割点Ｑでの分割効率が互いに等しい場合を考慮する。比較例において、第１拡張領域５２１の取り出し効率を８０％にする第１分割点Ｐでの分割効率は０．１５であり、第２拡張領域６２１の取り出し効率を８０％にする分割効率は０．１７である。この場合、式（２）の左辺εは、１．２８であり、上式（２）を満たさない。
　図６は、比較例の取り出し光量のグラフである。図６において、曲線Ｇ１は、第１拡張領域５２１での分割回数に対する取り出し光量の変化を示す。曲線Ｇ２は、第２拡張領域６２１での分割回数に対する取り出し光量の変化を示す。図６における縦軸（取り出し光量）の数値は、第１光Ｌ１１の入射光量及び第２光Ｌ２１の入射光量をそれぞれ１とした場合の数値である。図６から、比較例では、分割回数が増えるにつれて第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１の取り出し光量が減少する。図７は、視野領域８の複数の点での第２出射光Ｌ２３の光量に対する第１出射光Ｌ１３の光量の比率、つまり、視野領域８の各点での画像光Ｌ１における第２光Ｌ２１の光量に対する第１光Ｌ１１の光量の比率の変化を示すグラフである。図７から明らかなように、視野領域８の複数の点での第２出射光Ｌ２３の光量に対する第１出射光Ｌ１３の光量の比率は、分割回数が増えるほど増加している。つまり、分割回数が増えるほど、視野領域８の各点においては画像光Ｌ１中の第２光Ｌ２１の割合が減少するから、色の均一性が悪化する。
　［１．１．２．２　実施例２］
　実施例２は、第２拡張領域６２１の取り出し効率が６０％である点で、実施例１と異なる。実施例２では、第２拡張領域６２１は、第２分割点Ｑでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第２光Ｌ２１の入射光量の０．０６％）になるように、第２分割点Ｑの分割効率が設定される。実施例２でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図８は、実施例２の分割効率のグラフである。実施例２では、第２拡張領域６２１の分割効率が全体的に第１拡張領域５２１の分割効率よりも低い。実施例２では、分割効率Ｅ１は０．０８、分割効率Ｅ２は０．２９、分割効率Ｅ３は０．０６、分割効率Ｅ４は０．１７である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．６９であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．３　実施例３］
　実施例３は、第２拡張領域６２１における第２光Ｌ２１に対する内部吸収率が０．１％／ｍｍである点で、実施例１と異なる。実施例３でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図９は、実施例３の分割効率のグラフである。実施例３では、実施例１ほどではないが、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例３では、分割効率Ｅ１は０．０８、分割効率Ｅ２は０．２９、分割効率Ｅ３は０．０８、分割効率Ｅ４は０．３５である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．８２であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．４　実施例４］
　実施例４は、第１拡張領域５２１の取り出し効率が６０％である点で、実施例１と異なる。実施例４では、第１拡張領域５２１は、第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第１光Ｌ１１の入射光量の０．０６％）になるように、第１分割点Ｐの分割効率が設定される。実施例４でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１０は、実施例４の分割効率のグラフである。実施例４では、第２拡張領域６２１の分割効率が全体的に第１拡張領域５２１の分割効率よりも高い。実施例４では、分割効率Ｅ１は０．０６、分割効率Ｅ２は０．１３、分割効率Ｅ３は０．０８、分割効率Ｅ４は０．３５である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．８８であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．５　実施例５］
　実施例５は、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１の取り出し効率がそれぞれ６０％であり、第２拡張領域６２１における第２光Ｌ２１に対する内部吸収率が０．３％／ｍｍである点で、実施例１と異なる。実施例５では、第１拡張領域５２１は、第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第１光Ｌ１１の入射光量の０．０６％）になるように、第１分割点Ｐの分割効率が設定される。第２拡張領域６２１は、第２分割点Ｑでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第２光Ｌ２１の入射光量の０．０６％）になるように、第２分割点Ｑの分割効率が設定される。実施例５でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１１は、実施例５の分割効率のグラフである。実施例５では、実施例１と同様に、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例５では、分割効率Ｅ１は０．０６、分割効率Ｅ２は０．１３、分割効率Ｅ３は０．０６、分割効率Ｅ４は０．２０である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．６４であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．６　実施例６］
　実施例６では、第１拡張領域５２１の取り出し効率は６０％である。第２拡張領域６２１の取り出し効率は、６０％である。第１拡張領域５２１での第１光Ｌ１１の分割回数及び第２拡張領域６２１での第２光Ｌ２１の分割回数は１５であり、第１分割点Ｐの数及び第２分割点Ｑの数も１５である。第１拡張領域５２１において、第１光Ｌ１１に対する内部吸収率は０、第２拡張領域６２１において、第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は０．１％／ｍｍである。簡略化のために第１分割点Ｐ間の距離及び第２分割点Ｑ間の距離は１０ｍｍとした。
　第１拡張領域５２１では、第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第１光Ｌ１１の入射光量の０．０４％）になるように、第１分割点Ｐの分割効率が設定される。第２拡張領域６２１は、第２分割点Ｑでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第２光Ｌ２１の入射光量の０．０４％）になるように、第２分割点Ｑの分割効率が設定される。実施例６でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１２は、実施例１の分割効率のグラフである。図１２において、曲線Ｆ１は、第１拡張領域５２１での分割回数に対する分割効率の変化を示す。曲線Ｆ２は、第２拡張領域６２１での分割回数に対する分割効率の変化を示す。第１拡張領域５２１の分割回数「１」に対する分割効率が、第１点での第１光Ｌ１１に対する分割効率Ｅ１に対応する。第１拡張領域５２１の分割回数「１５」に対する分割効率が、第２点での第１光Ｌ１１に対する分割効率Ｅ２に対応する。第２拡張領域６２１の分割回数「１」に対する分割効率が、第３点での第２光Ｌ２１に対する分割効率Ｅ３に対応する。第２拡張領域６２１の分割回数「１５」に対する分割効率が、第４点での第２光Ｌ２１に対する分割効率Ｅ４に対応する。この点は、実施例７～実施例９においても同様である。
　実施例６では、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例１では、分割効率Ｅ１は０．０４、分割効率Ｅ２は０．０９、分割効率Ｅ３は０．０４、分割効率Ｅ４は０．１１である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．７９であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．７　実施例７］
　実施例７は、第２拡張領域６２１における第２光Ｌ２１に対する内部吸収率が０．３％／ｍｍである点で、実施例６と異なる。実施例７でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１３は、実施例７の分割効率のグラフである。実施例７では、実施例６よりも、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例７では、分割効率Ｅ１は０．０４、分割効率Ｅ２は０．０９、分割効率Ｅ３は０．０４、分割効率Ｅ４は０．２０である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．４６であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．８　実施例８］
　実施例８は、第１拡張領域５２１の取り出し効率が７５％である点で、実施例６と異なる。実施例８では、第１拡張領域５２１は、第１分割点Ｐでの取り出し光量が互いに等しい値（ここでは、第１光Ｌ１１の入射光量の０．０５％）になるように、第１分割点Ｐの分割効率が設定される。実施例８でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１４は、実施例８の分割効率のグラフである。実施例８では、第２拡張領域６２１の分割効率が全体的に第１拡張領域５２１の分割効率よりも低い。実施例８では、分割効率Ｅ１は０．０５、分割効率Ｅ２は０．１７、分割効率Ｅ３は０．０４、分割効率Ｅ４は０．１１である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．７４であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．９　実施例９］
　実施例９は、第２拡張領域６２１における第２光Ｌ２１に対する内部吸収率が０．３％／ｍｍである点で、実施例８と異なる。実施例９でも、視野領域８の複数の点での第１出射光Ｌ１３の光量と第２出射光Ｌ２３の光量との比率が互いに等しく、色の均一性の向上が図れる。
　図１５は、実施例９の分割効率のグラフである。実施例９では、分割回数が少ないうちは第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率より低いが、分割回数が増えるにつれて第２拡張領域６２１の分割効率が第１拡張領域５２１の分割効率よりも高くなる。実施例９では、分割効率Ｅ１は０．０５、分割効率Ｅ２は０．１７、分割効率Ｅ３は０．０４、分割効率Ｅ４は０．２０である。分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。式（２）の左辺εは０．４３であり、上式（２）を満たす。
　［１．１．２．１０　その他の実施例］
　実施例１～実施例９は、いずれも第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１に関する。しかしながら実施例１～実施例９の条件は、導光部材４の第１出射領域５２２及び第２出射領域６２２に適用可能である。つまり、第１出射領域５２２及び第２出射領域６２２
は、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１と同様に設計されてよい。上記の実施例１～実施例９は、分割効率Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を、分割効率Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８にそれぞれ読み替えて、第１出射領域５２２及び第２出射領域６２２に適用できる。
　実施例１～実施例９では、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１の分割効率は、分割回数が増えるにつれて単調に増加する。しかしながら、分割効率は、必ずしも分割回数の増加に対して増加し続ける必要はなく、変化しない（フラットな）部分を有してもよい。
　［１．１．３　効果等］
　以上述べた光学系３は、表示素子２から出力される画像を形成する画像光Ｌ１をユーザの視野領域８に虚像として導く導光部材４を備える。画像光Ｌ１は、第１波長帯域の第１光Ｌ１１と、第１波長帯域より短い第２波長帯域の第２光Ｌ２１とを含む。導光部材４は、第１結合領域５１と、第１分割領域５２と、第２結合領域６１と、第２分割領域６２とを有する。第１結合領域５１は、第１光Ｌ１１が導光部材４内を伝播するように画像光Ｌ１のうち第１光Ｌ１１を導光部材４内に入射させる。第１分割領域５２は、第１結合領域５１から導光部材４内に入射した第１光Ｌ１１を分割する複数の第１分割点Ｐを有し、複数の第１出射光Ｌ１３を視野領域８に出射する。第２結合領域６１は、第２光Ｌ２１が導光部材４内を伝播するように画像光Ｌ１のうち第２光Ｌ２１を導光部材４内に入射させる。第２分割領域６２は、第２結合領域６１から導光部材４内に入射した第２光Ｌ２１を分割する複数の第２分割点Ｑを有し、複数の第２出射光Ｌ２３を視野領域８に出射する。視野領域８は、視野領域８の平面内の所定方向Ａ１における第１端８ａ側の第１周辺領域８１と、所定方向Ａ１における第２端８ｂ側の第２周辺領域８２とを有する。複数の第１分割点Ｐは、所定方向Ａ１に対応する第１方向Ｄ１（第１伝播方向）に伝播する第１光Ｌ１１を分割するように第１方向Ｄ１（第１伝播方向）に並ぶ第１分割点Ｐ１１（第１点）及び第１分割点Ｐ１４（第２点）を含む。第１分割点Ｐ１１（第１点）は、第１周辺領域８１内の点Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１に対応する。第１分割点Ｐ１４（第２点）は、第１分割点Ｐ１１（第１点）よりも第１結合領域５１から遠くにあって、第２周辺領域８２内の点Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４に対応する。複数の第２分割点Ｑは、所定方向Ａ１に対応する第３方向Ｄ３（第２伝播方向）に伝播する第２光Ｌ２１を分割するように第３方向Ｄ３（第２伝播方向）に並ぶ第２分割点Ｑ１１（第３点）及び第４点Ｑ１４（第４点）を含む。第２分割点Ｑ１１（第３点）は、第１周辺領域８１内の点Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１に対応する。第２分割点Ｑ１４（第４点）は、第２分割点Ｑ１１（第３点）よりも第２結合領域６１から遠くにあって、第２周辺領域８２内の点Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４に対応する。第１分割点Ｐ１１（第１点）での第１光Ｌ１１に対する分割効率をＥ１、第１分割点Ｐ１４（第２点）での第１光Ｌ１１に対する分割効率をＥ２、第２分割点Ｑ１１（第３点）での第２光Ｌ２１に対する分割効率をＥ３、第２分割点Ｑ１４（第４点）での第２光Ｌ２１に対する分割効率をＥ４とすると、分割効率Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４は、次式（４）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１より大きい。分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３より大きい。この構成は、視野領域８の第１所定方向Ａ１での輝度の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、第１分割点Ｐ１１（第１点）及び第２分割点Ｑ１１（第３点）は、第１周辺領域８１内の同じ点Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１に対応する。第１分割点Ｐ１４（第２点）及び第２分割点Ｑ１４（第４点）は、第２周辺領域８２内の同じ点Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４に対応する。この構成は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　光学系３において、第１周辺領域８１は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第１端８ａから視野領域８の１／４を占める。第２周辺領域８２は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第２端８ｂから視野領域８の１／４を占める。この構成は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　光学系３において、第１分割領域５２は、第１拡張領域５２１と、第１出射領域５２２とを有する。第１拡張領域５２１は、導光部材４内を伝播する第１光Ｌ１１を分割することによって導光部材４の厚み方向に直交する第１方向Ｄ１に並ぶ複数の第１光Ｌ１２を第１出射領域５２２に向かわせる。第１出射領域５２２は、第１拡張領域５２１からの複数の第１光Ｌ１２を分割することによって導光部材４の厚み方向に直交し第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に並ぶ複数の第１光Ｌ１２を複数の第１出射光L１３として視野領域８に出射する。第２分割領域６２は、第２拡張領域６２１と、第２出射領域６２２とを有する。第２拡張領域６２１は、導光部材４内を伝播する第２光Ｌ２１を分割することによって第１方向Ｄ１に対応する第３方向Ｄ３に並ぶ複数の第２光Ｌ２２を第２出射領域６２２に向かわせる。第２出射領域６２２は、第２拡張領域６２１からの複数の第２光Ｌ２２を分割することによって第２方向Ｄ２に対応する第４方向Ｄ４に並ぶ複数の第２光Ｌ２２を複数の第２出射光Ｌ２３として視野領域８に出射する。第１拡張領域５２１が第１点及び第２点を有するとともに第２拡張領域６２１が第３点及び第４点を有する。この構成は、画像光Ｌ１の瞳の２方向への拡張を可能とする。
　光学系３において、第１拡張領域５２１の第１方向Ｄ１での長さと、第１出射領域５２２の第２方向Ｄ２での長さと、第２拡張領域６２１の第３方向Ｄ３での長さと、第２拡張領域６２１の第４方向Ｄ４での長さとは、１００ｍｍ以上である。この構成は、ユーザに対して十分な大きさの視野領域８を提供できる。
　光学系３において、視野領域８は、視野領域８の平面内において、所定方向Ａ１である第１所定方向Ａ１と交差する第２所定方向Ａ２における第３端８ｃ側の第３周辺領域８３と、第２所定方向Ａ２における第４端８ｄ側の第４周辺領域８４とを有する。複数の第１分割点Ｐは、第２所定方向Ａ２に対応する第２方向Ｄ２（第３伝播方向）に伝播する第１光Ｌ１２を分割するように第２方向Ｄ２（第３伝播方向）に並ぶ第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）及び第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）を含む。第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）は、第３周辺領域８３内の点Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４に対応する。第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）は、第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）よりも第１結合領域５１から遠くにあって、第４周辺領域８４内の点Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４に対応する。複数の第２分割点Ｑは、第２所定方向Ａ２に対応する第４方向Ｄ４（第４伝播方向）に伝播する第２光Ｌ２２を分割するように第４方向Ｄ４（第４伝播方向）に並ぶ第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）及び第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）を含む。第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）は、第３周辺領域８３内の点Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４に対応する。第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）は、第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）よりも第２結合領域６１から遠くにあって、第４周辺領域８４内の点Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４に対応する。第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）での第１光Ｌ１２に対する分割効率をＥ５、第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）での第１光Ｌ１２に対する分割効率をＥ６、第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）での第２光Ｌ２２に対する分割効率をＥ７、第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）での第２光Ｌ２２に対する分割効率をＥ８とすると、分割効率Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、及びＥ８は、次式（５）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　第１拡張領域５２１が第１分割点Ｐ１１（第１点）及び第１分割点Ｐ１４（第２点）を有するとともに第２拡張領域６２１が第２分割点Ｑ１１（第３点）及び第２分割点Ｑ１４（第４点）を有する。第１出射領域５２２が第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）及び第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）を有するとともに第２出射領域６２２が第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）及び第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）を有する。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、分割効率Ｅ６は、分割効率Ｅ５より大きい。分割効率Ｅ８は、分割効率Ｅ７より大きい。この構成は、視野領域８の第２所定方向Ａ２での輝度の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）及び第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）は、第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２１～Ｒ２４に対応する。第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）及び第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）は、第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４１～Ｒ４４に対応する。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、第３周辺領域８３は、第２所定方向Ａ２において視野領域８の第３端８ｃから視野領域８の１／４を占める。第４周辺領域８４は、第２所定方向Ａ２において視野領域８の第４端８ｄから視野領域８の１／４を占める。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、導光部材４は、空気層４１を挟んで対向する第１及び第２基板５，６を備える。第１結合領域５１及び第１分割領域５２は、第１基板５に設けられる。第２結合領域６１及び第２分割領域６２は、第２基板６に設けられる。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、第１分割領域５２は、複数の第１分割点Ｐを規定する構造として、回折格子を有する。第２分割領域６２は、複数の第２分割点Ｑを規定する構造として、回折格子を有する。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、第１波長帯域は、５１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である。第２波長帯域は、３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、導光部材４のｄ線に対する屈折率は、１．７より大きい。この構成は、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けを低減できる。
　光学系３において、導光部材４の第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく、０．５０％より小さい。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３は、画像光Ｌ１を略コリメート光として導光部材４の第１結合領域５１及び第２結合領域６１に入射させる投射光学系７を、さらに備える。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　光学系３において、複数の第１出射光Ｌ１３は、互いに平行である。複数の第２出射光Ｌ２３は、互いに平行である。この構成は、視野領域８における画像光Ｌ１の瞳の抜けを低減できる。
　以上述べた画像表示装置１は、光学系３と、表示素子２とを備える。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　［１．２　実施の形態２］
　［１．２．１　構成］
　図１６は、画像表示装置１Ａの構成例の概略図である。画像表示装置１Ａは、画像表示装置１の光学系３と異なる光学系３Ａを備える点で、画像表示装置１と異なる。光学系３Ａは、光学系３の導光部材４と異なる導光部材４Ａを備える点で、光学系３と異なる。
　導光部材４Ａは、導光部材４と同様に、表示素子２から出力される画像を形成する画像光Ｌ１をユーザの視野領域８に虚像として導く。図１６の導光部材４Ａは、単一の基板で構成される。
　導光部材４Ａは、本体部４０と、第１結合領域５１と、第１分割領域５２と、第２結合領域６１と、第２分割領域６２とを備える。
　本体部４０は、可視光領域において透明な材料で形成され、厚み方向の第１面４０ａ及び第２面４０ｂを有する。本実施の形態において、第１面４０ａが導光部材４Ａの前面、第２面４０ｂが導光部材４Ａの後面として扱われる。本体部４０のｄ線（波長５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率は、１．７より大きい。本体部４０の第１光Ｌ１１に対する内部吸収率は、実質的に０である。本体部４０の第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく、０．５０％より小さい。本実施の形態では、本体部４０は、矩形の板状である。図１６に示すように、本体部４０は、第１面４０ａを表示素子２側に、第２面４０ｂを視野領域８側に向けて配置される。
　図１７は、表示素子２側から見た導光部材４Ａの前面図である。第１結合領域５１と、第１分割領域５２とは、本体部４０の第１面４０ａに設けられる。本実施の形態では、第１結合領域５１と、第１分割領域５２とは、本体部４０の第１面４０ａに形成される。第１結合領域５１と、第１分割領域５２とは、本体部４０の第１面４０ａ自体を加工して形成される必要はなく、別部材を本体部４０の第１面４０ａに接合して設けられてもよい。
　図１８は、視野領域８側から見た導光部材４Ａの後面図である。第２結合領域６１と、第２分割領域６２とは、本体部４０の第２面４０ｂに設けられる。本実施の形態では、第２結合領域６１と、第２分割領域６２とは、本体部４０の第２面４０ｂに形成される。第２結合領域６１と、第２分割領域６２とは、本体部４０の第２面４０ｂ自体を加工して形成される必要はなく、別部材を本体部４０の第２面４０ｂに接合して設けられてもよい。
　図１６の導光部材４Ａでは、導光部材４Ａの厚み方向から見て、第１結合領域５１及び第１分割領域５２（第１拡張領域５２１及び第１出射領域５２２）と、第２基板６の第２結合領域６１及び第２分割領域６２（第２拡張領域６２１及び第２出射領域６２２）とがそれぞれ重なる。
　表示素子２からの画像光Ｌ１は、導光部材４Ａの第１面４０ａの第１結合領域５１に入射し、第１結合領域５１は、画像光Ｌ１のうちの第１光Ｌ１１を第１分割領域５２に向かわせる。第１分割領域５２では、第１拡張領域５２１が、第１結合領域５１からの第１光Ｌ１１を複数の第１分割点Ｐ１１～Ｐ１４で複数の第１光Ｌ１２に分割して第１出射領域５２２に向かわせる。第１出射領域５２２は、複数の第１光Ｌ１２を複数の第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４で分割し、複数の第１出射光Ｌ１３を視野領域８に出射する。第１結合領域５１を通過した画像光Ｌ１は、導光部材４Ａの第２面４０ｂの第２結合領域６１に入射する。第２結合領域６１は、画像光Ｌ１のうちの第２光Ｌ２１を第２分割領域６２に向かわせる。第２分割領域６２では、第２拡張領域６２１が、第２結合領域６１からの第２光Ｌ２１を複数の第２分割点Ｑ１１～Ｑ１４で複数の第２光Ｌ２２に分割して第２出射領域６２２に向かわせる。第２出射領域６２２は、複数の第２光Ｌ２２を複数の第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４で分割し、複数の第２出射光Ｌ２３を視野領域８に出射する。
　導光部材４Ａでは、導光部材４と同様に、第１出射領域５２２の第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４からの第１出射光Ｌ１３は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。第２出射領域６２２の第２分割点Q２１～Q２４，Q３１～Q３４，Q４１～Q４４からの第２出射光Ｌ２３は、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４にそれぞれ到達する。したがって、視野領域８の複数の点Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４では、第１出射光Ｌ１３及び第２出射光Ｌ２３による虚像が形成される。
　［１．２．２　効果等］
　以上述べた光学系３Ａにおいて、導光部材４Ａは、単一の基板で構成される。この構成は、導光部材４Ａの小型化を可能にする。
　以上述べた画像表示装置１Ａは、光学系３Ａと、表示素子２とを備える。この構成は、色の均一性の向上を可能にする。
　［２．変形例］
　本開示の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。上記実施の形態は、本開示の課題を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施の形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
　一変形例において、導光部材４，４Ａにおいて、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１が上式（２）を満たすが、第１出射領域５２２及び第２出射領域６２２が上式（３）を満たしていなくてもよい。第１拡張領域５２１が第１点及び第２点を有するとともに第２拡張領域６２１が第３点及び第４点を有する代わりに、第１出射領域５２２が第１点及び第２点を有するとともに第２出射領域６２２が第３点及び第４点を有してもよい。これは、第１拡張領域５２１及び第２拡張領域６２１が上式（２）を満たさないが、第１出射領域５２２及び第２出射領域６２２が上式（３）を満たす場合と同様である。
　一変形例において、第１分割点Ｐの数、及び、第２分割点Ｑの数は、特に限定されない。実施の形態１では、第１分割点Ｐ及び第２分割点Ｑの各々は、４×４のマトリクス状に配置されているが、一例に過ぎない。
　一変形例において、第１分割領域５２は第１出射領域５２２との両方を有していなくてもよい。この場合、第１分割領域５２は、一方向にのみ画像光Ｌ１の瞳を拡張する。この点は、第２分割領域６２においても同様である。
　一変形例において、第２光Ｌ２１の光量は、第１光Ｌ１１の光量より多くてもよい。第２光Ｌ２１は第１光Ｌ１１よりも導光部材４で吸収されやすい。そのため、予め第２光Ｌ２１の光量を第１光Ｌ１１の光量よりも多くしておくことで、導光部材４での内部吸収による影響を低減できる。この構成は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　一変形例において、上式（２）を満たしていれば、分割効率Ｅ２は、分割効率Ｅ１以下であってもよいし、分割効率Ｅ４は、分割効率Ｅ３以下であってもよい。同様に、上式（３）を満たしていれば、分割効率Ｅ６は、分割効率Ｅ５以下であってもよいし、分割効率Ｅ８は、分割効率Ｅ７以下であってもよい。
　一変形例において、第１分割点Ｐ１１（第１点）及び第２分割点Ｑ１１（第３点）は、必ずしも第１周辺領域８１内の同じ点Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１に対応していなくてもよく第１周辺領域８１内であれば異なる点に対応してよい。第１分割点Ｐ１４（第２点）及び第２分割点Ｑ１４（第４点）は、第２周辺領域８２内の同じ点Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４に対応していなくてもよく、第２周辺領域８２内であれば異なる点に対応してよい。第１分割点Ｐ２１～Ｐ２４（第５点）及び第２分割点Ｑ２１～Ｑ２４（第７点）は、第３周辺領域８３内の同じ点Ｒ２１～Ｒ２４に対応していなくてもよく、第３周辺領域８３内であれば異なる点に対応してもよい。第１分割点Ｐ４１～Ｐ４４（第６点）及び第２分割点Ｑ４１～Ｑ４４（第８点）は、第４周辺領域８４内の同じ点Ｒ４１～Ｒ４４に対応していなくてもよく、第４周辺領域８４内であれば異なる点に対応してもよい。
　一変形例において、第１周辺領域８１は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第１端８ａから視野領域８の１／４未満を占めてよい。例えば、第１周辺領域８１は、第１所定方向Ａ１において視野領域８の第１端８ａから視野領域８の１／８を占めてよく、視野領域８の第１端８ａに一致してよい。第１周辺領域８１の範囲を狭くすることで、色の均一性の更なる向上が可能となる。この点は、第２周辺領域８２、第３周辺領域８３、及び、第４周辺領域８４についても同様である。
　一変形例において、第１拡張領域５２１の第１方向Ｄ１での長さと、第１出射領域５２２の第２方向Ｄ２での長さと、第２拡張領域６２１の第３方向Ｄ３での長さと、第２拡張領域６２１の第４方向Ｄ４での長さとの全てが１００ｍｍ以上でなくてもよく、これらの少なくとも一つが、１００ｍｍ以上であってよい。
　一変形例において、第１分割領域５２は、複数の第１分割点Ｐを規定する構造として、回折格子の代わりに、体積ホログラム素子（ホログラフィック回折格子）又はハーフミラーを有してよい。また、第１分割領域５２は、複数の第１分割点Ｐを規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのグループから選択される少なくとも一つを有してよい。同様に、第２分割領域６２は、複数の第２分割点Ｑを規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのうち少なくとも一つを有してよい。
　一変形例において、第１波長帯域は、５１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下に限定されない。第２波長帯域は、３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下に限定されない。導光部材４のｄ線に対する屈折率は、１．７以下であってもよい。導光部材４の第２光Ｌ２１に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく０．５０％より小さい範囲に限定されず、第１光Ｌ１１に対する内部吸収率よりも高ければよい。
　一変形例において、導光部材４，４Ａは、画像光Ｌ１に含まれる波長帯域の異なる（色の異なる）複数の光にそれぞれ対応して、結合領域と分割領域との組を複数有してよい。例えば、導光部材４は、画像光Ｌ１のうちの赤色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組と、画像光Ｌ１のうちの緑色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組と、画像光Ｌ１のうちの青色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組とを有してよい。この構成は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　例えば、導光部材は、第１～第３基板を備えてよい。第１基板と第２基板とは、第１空気層を挟んで互いに対向する。第２基板と第３基板とは、第２空気層を挟んで互いに対向する。第１基板は、画像光Ｌ１のうちの赤色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組を有してよい。第２基板は、画像光Ｌ１のうちの緑色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組を有してよい。第３基板は、画像光Ｌ１のうちの青色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との組を有してよい。第１～第３基板は、画像光Ｌ１が第１基板の結合領域、第２基板の結合領域、及び第３基板の結合領域に、この順番で入射するように、配置されてよい。
　例えば、導光部材は、単一の基板に、画像光Ｌ１のうちの赤色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との第１の組と、画像光Ｌ１のうちの緑色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との第２の組と、画像光Ｌ１のうちの青色光の瞳を拡張するための結合領域と分割領域との第３の組とを備えてよい。第１の組は、基板の厚み方向の第１面に設けられた凹凸構造で構成される回折格子であってよい。第２の組は、基板の内部に設けられた体積ホログラム素子であってよい。第３の組は、基板の厚み方向の第２面に設けられた凹凸構造で構成される回折格子であってよい。基板は、第１面が投射光学系側を向くように配置されてよい。
　一変形例において、画像光Ｌ１が第１結合領域５１及び第２結合領域６１に入射する順番は特に限定されない。実施の形態１の導光部材４では、投射光学系７からの画像光Ｌ１の光路において、第１基板５が投射光学系７と第２基板６との間にある。これとは異なり、投射光学系７からの画像光Ｌ１の光路において、第２基板６が第１基板５と投射光学系７との間にあってよい。この場合、第１基板５で発生する第２波長帯域の第２光Ｌ２１の損失を軽減することができる。この点は、導光部材が３以上の結合領域を有する場合でも同様である。
　一変形例において、投射光学系７は、単一の光学素子ではなく、複数の光学素子として、第１光学素子及び第２光学素子を備えてよい。第１光学素子は、例えば、負メニスカスレンズと両凸レンズを組み合わせた接合レンズであり、第２光学素子は、正メニスカスレンズと負メニスカスレンズを組み合わせた接合レンズである。なお、光学系３は、投射光学系７を備えていなくてもよい。
　実施の形態１，２において、投射光学系７と第１結合領域５１及び第２結合領域６１とは一直線上に並んでいるが、投射光学系７と第１結合領域５１及び第２結合領域６１とは必ずしも一直線上に並んでいる必要はない。つまり、投射光学系７と第１結合領域５１及び第２結合領域６１への画像光Ｌ１の光路は、必ずしも直線であるとは限らない。例えば、投射光学系７からの画像光Ｌ１を反射板で反射させて第１結合領域５１及び第２結合領域６１に入射させてよい。この場合、投射光学系７と第１結合領域５１及び第２結合領域６１への画像光Ｌ１の光路は直線状ではなく、例えば、Ｌ字状となる。
　［３．態様］
　上記実施の形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施の形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
　第１の態様は、光学系（３；３Ａ）であって、表示素子（２）から出力される画像を形成する画像光（Ｌ１）をユーザの視野領域（８）に虚像として導く導光部材（４；４Ａ）を備える。前記画像光（Ｌ１）は、第１波長帯域の第１光（Ｌ１１）と、前記第１波長帯域より波長が短い第２波長帯域の第２光（Ｌ２１）とを含む。前記導光部材（４；４Ａ）は、第１結合領域（５１）と、第１分割領域（５２）と、第２結合領域（６１）と、第２分割領域（６２）とを有する。前記第１結合領域（５１）は、前記第１光（Ｌ１１）が前記導光部材（４；４Ａ）内を伝播するように前記第１光（Ｌ１１）を前記導光部材（４；４Ａ）内に入射させる。前記第１分割領域（５２）は、前記第１結合領域（５１）から前記導光部材（４；４Ａ）内に入射した前記第１光（Ｌ１１）を分割する複数の第１分割点（Ｐ）を有し、複数の第１出射光（Ｌ１３）を前記視野領域（８）に出射する。前記第２結合領域（６１）は、前記第２光（Ｌ２１）が前記導光部材（４；４Ａ）内を伝播するように前記第２光（Ｌ２１）を前記導光部材（４；４Ａ）内に入射させる。前記第２分割領域（６２）は、前記第２結合領域（６１）から前記導光部材（４；４Ａ）内に入射した前記第２光（Ｌ２１）を分割する複数の第２分割点（Ｑ）を有し、複数の第２出射光（Ｌ２３）を前記視野領域（８）に出射する。前記視野領域（８）は、前記視野領域（８）の平面内の所定方向（Ａ１）における第１端（８ａ）側の第１周辺領域（８１）と、前記所定方向（Ａ１）における第２端（８ｂ）側の第２周辺領域（８２）とを有する。前記複数の第１分割点（Ｐ）は、前記所定方向（Ａ１）に対応する第１伝播方向（Ｄ１）に伝播する前記第１光（Ｌ１１）を分割するように前記第１伝播方向（Ｄ１）に並ぶ第１点（Ｐ１１）及び第２点（Ｐ１４）を含む。前記第１点（Ｐ１１）は、前記第１周辺領域（８１）内の点（Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１）に対応する。前記第２点（Ｐ１４）は、前記第１点（Ｐ１１）よりも前記第１結合領域（５１）から遠くにあって、前記第２周辺領域（８２）内の点（Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４）に対応する。前記複数の第２分割点（Ｑ）は、前記所定方向（Ａ１）に対応する第２伝播方向（Ｄ３）に伝播する前記第２光（Ｌ２１）を分割するように前記第２伝播方向（Ｄ３）に並ぶ第３点（Ｑ１１）及び第４点（Ｑ１４）を含む。前記第３点（Ｑ１１）は、前記第１周辺領域（８１）内の点（Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１）に対応する。前記第４点（Ｑ１４）は、前記第３点（Ｑ１１）よりも前記第２結合領域（６１）から遠くにあって、前記第２周辺領域（８２）内の点（Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４）に対応する。前記第１点（Ｐ１１）での前記第１光（Ｌ１１）に対する分割効率をＥ１、前記第２点（Ｐ１４）での前記第１光（Ｌ１１）に対する分割効率をＥ２、前記第３点（Ｑ１１）での前記第２光（Ｌ２１）に対する分割効率をＥ３、前記第４点（Ｑ１４）での前記第２光（Ｌ２１）に対する分割効率をＥ４とすると、前記分割効率Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４は、次式（６）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第２の態様は、第１の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第２の態様において、前記第２光（Ｌ２１）の光量は、前記第１光（Ｌ１１）の光量より多い。この態様は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　第３の態様は、第１又は第２の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第３の態様において、前記分割効率Ｅ２は、前記分割効率Ｅ１より大きい。前記分割効率Ｅ４は、前記分割効率Ｅ３より大きい。この態様は、視野領域の所定方向での輝度の均一性の向上を可能にする。
　第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第４の態様において、前記第１点（Ｐ１１）及び前記第３点（Ｑ１１）は、前記第１周辺領域（８１）内の同じ点（Ｒ２１，Ｒ３１，Ｒ４１）に対応する。前記第２点（Ｐ１４）及び前記第４点（Ｑ１４）は、前記第２周辺領域（８２）内の同じ点（Ｒ２４，Ｒ３４，Ｒ４４）に対応する。この態様は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　第５の態様は、第１～第４の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第５の態様において、前記第１周辺領域（８１）は、前記所定方向（Ａ１）において前記視野領域（８）の前記第１端（８ａ）から前記視野領域（８）の１／４を占める。前記第２周辺領域（８２）は、前記所定方向（Ａ１）において前記視野領域（８）の前記第２端（８ｂ）から前記視野領域（８）の１／４を占める。この態様は、色の均一性のさらなる向上を可能にする。
　第６の態様は、第１～第５の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第６の態様において、前記第１分割領域（５２）は、第１拡張領域（５２１）と、第１出射領域（５２２）とを有する。前記第１拡張領域（５２１）は、前記導光部材（４；４Ａ）内を伝播する前記第１光（Ｌ１１）を分割することによって前記導光部材（４；４Ａ）の厚み方向に直交する第１方向（Ｄ１）に並ぶ複数の第１光（Ｌ１２）を前記第１出射領域（５２２）に向かわせる。前記第１出射領域（５２２）は、前記第１拡張領域（５２１）からの前記複数の第１光（Ｌ１２）を分割することによって前記導光部材（４；４Ａ）の厚み方向に直交し前記第１方向（Ｄ１）に交差する第２方向（Ｄ２）に並ぶ複数の第１光（Ｌ１３）を前記複数の第１出射光（L１３）として前記視野領域（８）に出射する。前記第２分割領域（６２）は、第２拡張領域（６２１）と、第２出射領域（６２２）とを有する。前記第２拡張領域（６２１）は、前記導光部材（４；４Ａ）内を伝播する前記第２光（Ｌ２１）を分割することによって前記第１方向（Ｄ１）に対応する第３方向（Ｄ３）に並ぶ複数の第２光（Ｌ２２）を前記第２出射領域（６２２）に向かわせる。前記第２出射領域（６２２）は、前記第２拡張領域（６２１）からの前記複数の第２光（Ｌ２２）を分割することによって前記第２方向（Ｄ２）に対応する第４方向（Ｄ４）に並ぶ複数の第２光（Ｌ２３）を前記複数の第２出射光（Ｌ２３）として前記視野領域（８）に出射する。前記第１拡張領域（５２１）が前記第１点及び前記第２点を有するとともに前記第２拡張領域（６２１）が前記第３点及び前記第４点を有する、又は、前記第１出射領域（５２２）が前記第１点及び前記第２点を有するとともに前記第２出射領域（６２２）が前記第３点及び前記第４点を有する。この態様は、画像光（Ｌ１３）の瞳の２方向への拡張を可能とする。
　第７の態様は、第６の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第７の態様において、前記第１拡張領域（５２１）の前記第１方向（Ｄ１）での長さと、前記第１出射領域（５２２）の前記第２方向（Ｄ２）での長さと、前記第２拡張領域（６２１）の前記第３方向（Ｄ３）での長さと、前記第２拡張領域（６２１）の前記第４方向（Ｄ４）での長さとの少なくとも一つは、１００ｍｍ以上である。この態様は、ユーザに対して十分な大きさの視野領域（８）を提供できる。
　第８の態様は、第６又は第７の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第８の態様において、前記視野領域（８）は、前記視野領域（８）の平面内において、前記所定方向（Ａ１）である第１所定方向（Ａ１）とは異なる第２所定方向（Ａ２）における第３端（８ｃ）側の第３周辺領域（８３）と、前記第２所定方向（Ａ２）における第４端（８ｄ）側の第４周辺領域（８４）とを有する。前記複数の第１分割点（Ｐ）は、前記第２所定方向（Ａ２）に対応する第３伝播方向（Ｄ２）に伝播する前記第１光（Ｌ１２）を分割するように前記第３伝播方向（Ｄ２）に並ぶ第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）及び第６点（Ｐ４１～Ｐ４４）を含む。前記第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）は、前記第３周辺領域（８３）内の点（Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４）に対応する。前記第６点（Ｐ４１～Ｐ４４）は、前記第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）よりも前記第１結合領域（５１）から遠くにあって、前記第４周辺領域（８４）内の点（Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４）に対応する。前記複数の第２分割点（Ｑ）は、前記第２所定方向（Ａ２）に対応する第４伝播方向（Ｄ４）に伝播する前記第２光（Ｌ２２）を分割するように前記第４伝播方向（Ｄ４）に並ぶ第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）及び第８点（Ｑ４１～Ｑ４４）を含む。前記第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）は、前記第３周辺領域（８３）内の点（Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４）に対応する。前記第８点（Ｑ４１～Ｑ４４）は、前記第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）よりも前記第２結合領域（６１）から遠くにあって、前記第４周辺領域（８４）内の点（Ｒ４１，Ｒ４２，Ｒ４３，Ｒ４４）に対応する。前記第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）での前記第１光（Ｌ１２）に対する分割効率をＥ５、前記第６点（Ｐ４１～Ｐ４４）での前記第１光（Ｌ１２）に対する分割効率をＥ６、前記第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）での前記第２光（Ｌ２２）に対する分割効率をＥ７、前記第８点（Ｑ４１～Ｑ４４）での前記第２光（Ｌ２２）に対する分割効率をＥ８とすると、前記分割効率Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、及びＥ８は、次式（７）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　前記第１拡張領域（５２１）が前記第１点（Ｐ１１）及び前記第２点（Ｐ１４）を有するとともに前記第２拡張領域（６２１）が前記第３点（Ｑ１１）及び前記第４点（Ｑ１４）を有する。前記第１出射領域（５２２）が前記第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）及び前記第６点（Ｐ４１～Ｐ４４）を有するとともに前記第２出射領域（６２２）が前記第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）及び前記第８点（Ｑ４１～Ｑ４４）を有する。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第９の態様は、第８の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第９の態様において、前記分割効率Ｅ６は、前記分割効率Ｅ５より大きい。前記分割効率Ｅ８は、前記分割効率Ｅ７より大きい。この構成は、視野領域の第２所定方向での輝度の均一性の向上を可能にする。
　第１０の態様は、第８又は第９の態様に基づく光学系（３；３Ａ）である。第１０の態様において、前記第５点（Ｐ２１～Ｐ２４）及び前記第７点（Ｑ２１～Ｑ２４）は、前記第３周辺領域（８３）内の同じ点（Ｒ２１～Ｒ２４）に対応する。前記第６点（Ｐ４１～Ｐ４４）及び前記第８点（Ｑ４１～Ｑ４４）は、前記第４周辺領域（８４）内の同じ点（Ｒ４１～Ｒ４４）に対応する。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１１の態様は、第８～第１０の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１１の態様において、前記第３周辺領域（８３）は、前記第２所定方向（Ａ２）において前記視野領域（８）の前記第３端（８ｃ）から前記視野領域（８）の１／４を占める。前記第４周辺領域（８４）は、前記第２所定方向（Ａ２）において前記視野領域（８）の前記第４端（８ｄ）から前記視野領域（８）の１／４を占める。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１２の態様は、第１～第１１の態様のいずれか一つに基づく光学系（３）である。第１２の態様において、前記導光部材（４；４Ａ）は、空気層（４１）を挟んで互いに対向する第１及び第２基板（５，６）を備える。前記第１結合領域（５１）及び前記第１分割領域（５２）は、前記第１基板（５）に設けられる。前記第２結合領域（６１）及び前記第２分割領域（６２）は、前記第２基板（６）に設けられる。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１３の態様は、第１～第１２の態様のいずれか一つに基づく光学系（３Ａ）である。第１３の態様において、前記導光部材（４Ａ）は、単一の基板で構成される。この態様は、導光部材（４Ａ）の小型化を可能にする。
　第１４の態様は、第１～第１３の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１４の態様において、前記第１分割領域（５２）は、前記複数の第１分割点（Ｐ）を規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのうち少なくとも一つを有する。前記第２分割領域（６２）は、前記複数の第２分割点（Ｑ）を規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのうち少なくとも一つを有する。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１５の態様は、第１～第１４の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１５の態様において、前記第１波長帯域は、５１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下である。前記第２波長帯域は、３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１６の態様は、第１～第１５の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１６の態様において、前記導光部材（４；４Ａ）のｄ線に対する屈折率は、１．７より大きい。この態様は、視野領域（８）における画像光（Ｌ１）の瞳の抜けを低減できる。
　第１７の態様は、第１～第１６の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１７の態様において、前記導光部材（４；４Ａ）の前記第２光（Ｌ２１）に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく、０．５０％／ｍｍより小さい。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１８の態様は、第１～第１７の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１８の態様において、前記光学系（３；３Ａ）は、前記画像光（Ｌ１）を略コリメート光として前記導光部材（４；４Ａ）の前記第１結合領域（５１）及び前記第２結合領域（６１）に入射させる投射光学系（７）を、さらに備える。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　第１９の態様は、第１～第１８の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）である。第１９の態様において、複数の第１出射光（Ｌ１３）は、互いに平行である。複数の第２出射光（Ｌ２３）は、互いに平行である。この態様は、視野領域（８）における画像光（Ｌ１）の瞳の抜けを低減できる。
　第２０の態様は、画像表示装置（１；１Ａ）であって、第１～第１９の態様のいずれか一つに基づく光学系（３；３Ａ）と、前記表示素子（２）とを備える。この態様は、色の均一性の向上を可能にする。
　上記の第２～第１９の態様は必須ではない。
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。従って、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
　本開示は、光学系及び画像表示装置に適用可能である。具体的には、表示素子からの画像光をユーザの視野領域に虚像として導くための光学系、及び、この光学系を備える画像表示装置に、本開示は適用可能である。
　　１，１Ａ　画像表示装置
　　２　表示素子
　　３，３Ａ　光学系
　　４，４Ａ　導光部材
　　４１　空気層
　　５　第１基板
　　５１　第１結合領域
　　５２　第１分割領域
　　５２１　第１拡張領域
　　５２２　第１出射領域
　　６　第２基板
　　６１　第２結合領域
　　６２　第２分割領域
　　６２１　第２拡張領域
　　６２２　第２出射領域
　　７　投射光学系
　　８　視野領域
　　８ａ　第１端
　　８ｂ　第２端
　　８ｃ　第３端
　　８ｄ　第４端
　　８１　第１周辺領域
　　８２　第２周辺領域
　　８３　第３周辺領域
　　８４　第４周辺領域
　　Ｌ１　画像光
　　Ｌ１１，Ｌ１２　第１光
　　Ｌ１３　第１出射光（第１光）
　　Ｌ２１，Ｌ２２　第２光
　　Ｌ２３　第２出射光（第２光）
　　Ｐ１１～Ｐ１４，Ｐ２１～Ｐ２４，Ｐ３１～Ｐ３４，Ｐ４１～Ｐ４４　第１分割点
　　Ｑ１１～Ｑ１４，Ｑ２１～Ｑ２４，Ｑ３１～Ｑ３４，Ｑ４１～Ｑ４４　第２分割点
　　Ｒ２１～Ｒ２４，Ｒ３１～Ｒ３４，Ｒ４１～Ｒ４４　点
　　Ｄ１　第１方向（第１伝播方向）
　　Ｄ２　第２方向（第３伝播方向）
　　Ｄ３　第３方向（第２伝播方向）
　　Ｄ４　第４方向（第４伝播方向）

Claims (20)

  1. 　表示素子から出力される画像を形成する画像光をユーザの視野領域に虚像として導く導光部材を備え、
    　前記画像光は、第１波長帯域の第１光と、前記第１波長帯域より波長が短い第２波長帯域の第２光とを含み、
    　前記導光部材は、
    　　前記第１光が前記導光部材内を伝播するように前記第１光を前記導光部材内に入射させる第１結合領域と、
    　　前記第１結合領域から前記導光部材内に入射した前記第１光を分割する複数の第１分割点を有し、複数の第１出射光を前記視野領域に出射する第１分割領域と、
    　　前記第２光が前記導光部材内を伝播するように前記第２光を前記導光部材内に入射させる第２結合領域と、
    　　前記第２結合領域から前記導光部材内に入射した前記第２光を分割する複数の第２分割点を有し、複数の第２出射光を前記視野領域に出射する第２分割領域と、
    　を有し、
    　前記視野領域は、前記視野領域の平面内の所定方向における第１端側の第１周辺領域と、前記所定方向における第２端側の第２周辺領域とを有し、
    　前記複数の第１分割点は、前記所定方向に対応する第１伝播方向に伝播する前記第１光を分割するように前記第１伝播方向に並ぶ第１点及び第２点を含み、
    　前記第１点は、前記第１周辺領域内の点に対応し、
    　前記第２点は、前記第１点よりも前記第１結合領域から遠くにあって、前記第２周辺領域内の点に対応し、
    　前記複数の第２分割点は、前記所定方向に対応する第２伝播方向に伝播する前記第２光を分割するように前記第２伝播方向に並ぶ第３点及び第４点を含み、
    　前記第３点は、前記第１周辺領域内の点に対応し、
    　前記第４点は、前記第３点よりも前記第２結合領域から遠くにあって、前記第２周辺領域内の点に対応し、
    　前記第１点での前記第１光に対する分割効率をＥ１、前記第２点での前記第１光に対する分割効率をＥ２、前記第３点での前記第２光に対する分割効率をＥ３、前記第４点での前記第２光に対する分割効率をＥ４とすると、
    　前記分割効率Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、及びＥ４は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　を満たす、
    　光学系。
  2. 　前記画像光において、前記第２光の光量は、前記第１光の光量より多い、
    　請求項１に記載の光学系。
  3. 　前記分割効率Ｅ２は、前記分割効率Ｅ１より大きく、
    　前記分割効率Ｅ４は、前記分割効率Ｅ３より大きい、
    　請求項１又は２に記載の光学系。
  4. 　前記第１点及び前記第３点は、前記第１周辺領域内の同じ点に対応し、
    　前記第２点及び前記第４点は、前記第２周辺領域内の同じ点に対応する、
    　請求項１～３のいずれか一つに記載の光学系。
  5. 　前記第１周辺領域は、前記所定方向において前記視野領域の前記第１端から前記視野領域の１／４を占め、
    　前記第２周辺領域は、前記所定方向において前記視野領域の前記第２端から前記視野領域の１／４を占める、
    　請求項１～４のいずれか一つに記載の光学系。
  6. 　前記第１分割領域は、第１拡張領域と、第１出射領域とを有し、
    　前記第１拡張領域は、前記導光部材内を伝播する前記第１光を分割することによって前記導光部材の厚み方向に直交する第１方向に並ぶ複数の第１光を前記第１出射領域に向かわせ、
    　前記第１出射領域は、前記第１拡張領域からの前記複数の第１光を分割することによって前記導光部材の厚み方向に直交し前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ複数の第１光を前記複数の第１出射光として前記視野領域に出射し、
    　前記第２分割領域は、第２拡張領域と、第２出射領域とを有し、
    　前記第２拡張領域は、前記導光部材内を伝播する前記第２光を分割することによって前記第１方向に対応する第３方向に並ぶ複数の第２光を前記第２出射領域に向かわせ、
    　前記第２出射領域は、前記第２拡張領域からの前記複数の第２光を分割することによって前記第２方向に対応する第４方向に並ぶ複数の第２光を前記複数の第２出射光として前記視野領域に出射し、
    　前記第１拡張領域が前記第１点及び前記第２点を有するとともに前記第２拡張領域が前記第３点及び前記第４点を有する、又は、前記第１出射領域が前記第１点及び前記第２点を有するとともに前記第２出射領域が前記第３点及び前記第４点を有する、
    　請求項１～５のいずれか一つに記載の光学系。
  7. 　前記第１拡張領域の前記第１方向での長さと、前記第１出射領域の前記第２方向での長さと、前記第２拡張領域の前記第３方向での長さと、前記第２拡張領域の前記第４方向での長さとの少なくとも一つは、１００ｍｍ以上である、
    　請求項６に記載の光学系。
  8. 　前記視野領域は、前記視野領域の平面内において、前記所定方向である第１所定方向とは交差する第２所定方向における第３端側の第３周辺領域と、前記第２所定方向における第４端側の第４周辺領域とを有し、
    　前記複数の第１分割点は、前記第２所定方向に対応する第３伝播方向に伝播する前記第１光を分割するように前記第３伝播方向に並ぶ第５点及び第６点を含み、
    　前記第５点は、前記第３周辺領域内の点に対応し、
    　前記第６点は、前記第５点よりも前記第１結合領域から遠くにあって、前記第４周辺領域内の点に対応し、
    　前記複数の第２分割点は、前記第２所定方向に対応する第４伝播方向に伝播する前記第２光を分割するように前記第４伝播方向に並ぶ第７点及び第８点を含み、
    　前記第７点は、前記第３周辺領域内の点に対応し、
    　前記第８点は、前記第７点よりも前記第２結合領域から遠くにあって、前記第４周辺領域内の点に対応し、
    　前記第５点での前記第１光に対する分割効率をＥ５、前記第６点での前記第１光に対する分割効率をＥ６、前記第７点での前記第２光に対する分割効率をＥ７、前記第８点での前記第２光に対する分割効率をＥ８とすると、
    　前記分割効率Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、及びＥ８は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　を満たし、
    　前記第１拡張領域が前記第１点及び前記第２点を有するとともに前記第２拡張領域が前記第３点及び前記第４点を有し、
    　前記第１出射領域が前記第５点及び前記第６点を有するとともに前記第２出射領域が前記第７点及び前記第８点を有する、
    　請求項６又は７に記載の光学系。
  9. 　前記分割効率Ｅ６は、前記分割効率Ｅ５より大きく、
    　前記分割効率Ｅ８は、前記分割効率Ｅ７より大きい、
    　請求項８に記載の光学系。
  10. 　前記第５点及び前記第７点は、前記第３周辺領域内の同じ点に対応し、
    　前記第６点及び前記第８点は、前記第４周辺領域内の同じ点に対応する、
    　請求項８又は９に記載の光学系。
  11. 　前記第３周辺領域は、前記第２所定方向において前記視野領域の前記第３端から前記視野領域の１／４を占め、
    　前記第４周辺領域は、前記第２所定方向において前記視野領域の前記第４端から前記視野領域の１／４を占める、
    　請求項８～１０のいずれか一つに記載の光学系。
  12. 　前記導光部材は、空気層を挟んで互いに対向する第１及び第２基板を備え、
    　前記第１結合領域及び前記第１分割領域は、前記第１基板に設けられ、
    　前記第２結合領域及び前記第２分割領域は、前記第２基板に設けられる、
    　請求項１～１１のいずれか一つに記載の光学系。
  13. 　前記導光部材は、単一の基板で構成される、
    　請求項１～１１のいずれか一つに記載の光学系。
  14. 　前記第１分割領域は、前記複数の第１分割点を規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのうち少なくとも一つを有し、
    　前記第２分割領域は、前記複数の第２分割点を規定する構造として、回折格子と、体積ホログラム素子と、ハーフミラーとのうち少なくとも一つを有する、
    　請求項１～１３のいずれか一つに記載の光学系。
  15. 　前記第１波長帯域は、５１０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下であり、
    　前記第２波長帯域は、３８０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である、
    　請求項１～１４のいずれか一つに記載の光学系。
  16. 　前記導光部材のｄ線に対する屈折率は、１．７より大きい、
    　請求項１～１５のいずれか一つに記載の光学系。
  17. 　前記導光部材の前記第２光に対する内部吸収率は、０．０５％／ｍｍより大きく、０．５０％／ｍｍより小さい、
    　請求項１～１６のいずれか一つに記載の光学系。
  18. 　前記画像光を略コリメート光として前記導光部材の前記第１結合領域及び前記第２結合領域に入射させる投射光学系を、さらに備える、
    　請求項１～１７のいずれか一つに記載の光学系。
  19. 　前記複数の第１出射光は、互いに平行であり、
    　前記複数の第２出射光は、互いに平行である、
    　請求項１～１８のいずれか一つに記載の光学系。
  20. 　請求項１～１９のいずれか一つに記載の光学系と、
    　前記表示素子と、
    　を備える、
    　画像表示装置。
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