JP5151518B2

JP5151518B2 - Optical device and image display device

Info

Publication number: JP5151518B2
Application number: JP2008027242A
Authority: JP
Inventors: 克之阿久津; 洋武川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: JP2009186794A

Description

本発明は、画像形成装置によって形成された２次元画像を観察者に観察させるために使用される光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像表示装置に関する。 The present invention relates to an optical device used for allowing an observer to observe a two-dimensional image formed by an image forming apparatus, and an image display device incorporating the optical device.

画像形成装置によって形成された２次元画像を虚像光学系により拡大虚像として観察者に観察させるために、ホログラム回折格子を用いた虚像表示装置が、例えば、国際公開ＷＯ２００５／０９３４９３Ａ１から周知である。 A virtual image display device using a hologram diffraction grating is known from, for example, International Publication WO 2005/094933 A1 in order to allow an observer to observe a two-dimensional image formed by an image forming apparatus as an enlarged virtual image by a virtual image optical system. .

図２２に、従来の虚像表示装置の一例の概念図を示す。カラーの画像表示素子１１１から出射したそれぞれ赤色、緑色、青色の略同一波長帯域を有する表示光は、コリメート光学系１１２を通して画角の互いに異なる平行光とされた後、表面（入射面）１３２から第１の導光板１３０に入射する。これらの平行光の内、例えば、赤色及び青色の波長帯域を有する平行光は、第１の反射型体積ホログラム回折格子１３３に入射し、平行光のまま回折反射され、第１の導光板１３０の内部において表面１３２と表面１３１との間で全反射を繰り返しながら、第１の導光板１３０の他端に設けられた第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４に向けて進行する。第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４に入射した赤色及び青色の波長帯域を有する平行光は、回折反射により全反射条件から外れ、第１の導光板１３０から出射し、観察者の瞳１５０に入射する。 FIG. 22 shows a conceptual diagram of an example of a conventional virtual image display device. Display lights having substantially the same wavelength bands of red, green, and blue respectively emitted from the color image display element 111 are converted into parallel lights having different angles of view through the collimating optical system 112, and then from the surface (incident surface) 132. The light enters the first light guide plate 130. Among these parallel lights, for example, parallel lights having red and blue wavelength bands are incident on the first reflective volume hologram diffraction grating 133 and are diffracted and reflected as the parallel lights. It progresses toward the second reflective volume hologram diffraction grating 134 provided at the other end of the first light guide plate 130 while repeating total reflection between the surface 132 and the surface 131 inside. The parallel light having the red and blue wavelength bands incident on the second reflective volume hologram diffraction grating 134 deviates from the total reflection condition due to diffraction reflection, and is emitted from the first light guide plate 130 to the observer's pupil 150. Incident.

一方、例えば、緑色の波長帯域を有する平行光は、第１の導光板１３０を経て第１の反射型体積ホログラム回折格子１３３に入射するが、ここでは回折反射されず、これを透過し、空気層を経て表面（入射面）１４２から第２の導光板１４０に入射する。そして、この平行光は、第３の反射型体積ホログラム回折格子１４３に入射し、平行光のまま回折反射され、第２の導光板１４０の内部において表面１４２と表面１４１との間で全反射を繰り返しながら、第２の導光板１４０の他端に設けられた第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に向けて進行する。第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に入射した緑色の波長帯域を有する平行光は、回折反射により全反射条件から外れ、表面（出射面）１４２から出射し、空気層を経て第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４にて回折反射されることなく透過し、第１の導光板１３０を経て表面１３２から出射し、観察者の瞳１５０に入射する。 On the other hand, for example, parallel light having a green wavelength band is incident on the first reflective volume hologram diffraction grating 133 through the first light guide plate 130, but is not diffracted and reflected here, and is transmitted through the air. The light enters the second light guide plate 140 from the surface (incident surface) 142 through the layers. Then, the parallel light enters the third reflective volume hologram diffraction grating 143 and is diffracted and reflected as the parallel light, and is totally reflected between the surface 142 and the surface 141 inside the second light guide plate 140. It repeats and it progresses toward the 4th reflection type volume hologram diffraction grating 144 provided in the other end of the 2nd light guide plate 140. FIG. The parallel light having the green wavelength band that has entered the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 deviates from the total reflection condition by diffraction reflection, is emitted from the surface (exiting surface) 142, passes through the air layer, and is subjected to the second reflection. It passes through the first volume hologram diffraction grating 134 without being diffracted and reflected, exits from the surface 132 through the first light guide plate 130, and enters the pupil 150 of the observer.

国際公開ＷＯ２００５／０９３４９３Ａ１International Publication WO 2005/093493 A1

第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４及び第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に入射する平行光は、回折反射条件によって一部が瞳方向に回折反射され、残りは、単に反射される。尚、この残りの単に反射された平行光にあっては、反射型体積ホログラム回折格子の光学的特性（例えば、吸収や散乱）によって、その有するエネルギーの一部（即ち、光量の一部）が失われる。ここで、図２２において、単に反射された平行光は図示していない。 Part of the parallel light incident on the second reflection type volume hologram diffraction grating 134 and the fourth reflection type volume hologram diffraction grating 144 is diffracted and reflected in the pupil direction by the diffraction reflection condition, and the rest is simply reflected. In the remaining simply reflected parallel light, a part of the energy (that is, a part of the light amount) is caused by the optical characteristics (for example, absorption and scattering) of the reflective volume hologram diffraction grating. Lost. Here, in FIG. 22, the reflected parallel light is not shown.

図２２に示した従来の虚像表示装置において、赤色及び青色を回折反射する第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４の光学的特性と、緑色を回折反射する第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４の光学的特性とは、通常、相違している。また、たとえ、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４及び第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４を材料から作製したとしても、例えば積層等によって厚さが異なることによる光学的特性の違いは無視できない。 In the conventional virtual image display device shown in FIG. 22, the optical characteristics of the second reflective volume hologram diffraction grating 134 that diffracts and reflects red and blue, and the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 that diffracts and reflects green. In general, the optical characteristics are different. Even if the second reflection type volume hologram diffraction grating 134 and the fourth reflection type volume hologram diffraction grating 144 are made of materials, the difference in optical characteristics due to the difference in thickness depending on, for example, lamination is ignored. Can not.

そして、このように、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４の光学的特性と第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４の光学的特性が異なると、第１の導光板１３０内を伝播し、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４にて回折反射された赤色及び青色の波長帯域を有する光の光量と、第２の導光板１４０内を伝播し、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４にて回折反射された緑色の波長帯域を有する光の光量とに相違が生じてしまう。そして、その結果、瞳１５０で観察したときに、画像に色ムラや輝度ムラが生じる。 Then, if the optical characteristics of the second reflective volume hologram diffraction grating 134 and the optical characteristics of the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 are different, the light propagates through the first light guide plate 130, The amount of light having red and blue wavelength bands diffracted and reflected by the second reflective volume hologram diffraction grating 134 and the second light guide plate 140 are propagated, and the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 is transmitted. A difference occurs in the amount of light having a green wavelength band diffracted and reflected at. As a result, when observed with the pupil 150, color unevenness and brightness unevenness occur in the image.

例えば、第１の導光板１３０内を伝播し、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４に第１回目に入射する直前の光の光量を「ＡＬ₁」とし、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４にて回折反射され、第１の導光板１３０から出射される光の光量の割合を「α」とし、残りの単に反射された平行光において、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４の光学的特性（例えば、吸収や散乱）によって、その有するエネルギーの一部（即ち、光量の一部）が失われる割合を「α₂」とすると、第１の導光板１３０から第１回目に出射される光の光量は、「α×ＡＬ₁」である。また、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４に第２回目に入射する直前の光の光量は「（１−α）×（１−α₂）×ＡＬ₁」であり、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４にて回折反射され、第１の導光板１３０から第２回目に出射される光の光量は「α×（１−α）×（１−α₂）×ＡＬ₁」となる。従って、例えば、第１の導光板１３０から第１回目及び第２回目に出射される光の光量の合計量は、
｛α＋α×（１−α）×（１−α₂）｝×ＡＬ₁
である。 For example, the light quantity of the light propagating through the first light guide plate 130 and entering the second reflective volume hologram diffraction grating 134 for the first time is “AL ₁ ”, and the second reflective volume hologram diffraction is performed. The ratio of the amount of light diffracted and reflected by the grating 134 and emitted from the first light guide plate 130 is “α”, and the remaining reflected parallel light is simply reflected by the second reflective volume hologram diffraction grating 134. Assuming that the rate at which a part of the energy (that is, part of the amount of light) lost due to optical characteristics (for example, absorption and scattering) is “α ₂ ”, the light is emitted from the first light guide plate 130 for the first time. The amount of light to be emitted is “α × AL ₁ ”. The amount of light immediately before entering the second reflective volume hologram diffraction grating 134 for the second time is “(1−α) × (1−α ₂ ) × AL ₁ ”, and the second reflective type The amount of light diffracted and reflected by the volume hologram diffraction grating 134 and emitted from the first light guide plate 130 for the second time is “α × (1-α) × (1-α ₂ ) × AL ₁ ”. . Therefore, for example, the total amount of light emitted from the first light guide plate 130 for the first time and the second time is as follows:
{Α + α × (1-α) × (1-α ₂ )} × AL ₁
It is.

一方、第２の導光板１４０内を伝播し、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に第１回目に入射する直前の光の光量を「ＡＬ₂」とし、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４にて回折反射され、最終的に第１の導光板１３０から出射される光の光量の割合を「β」とし、残りの単に反射された平行光において、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４の光学的特性（例えば、吸収や散乱）によって、その有するエネルギーの一部（即ち、光量の一部）が失われる割合を「β₂」とすると、最終的に第１の導光板１３０から第１回目に出射される光の光量は、「β×ＡＬ₂」である。また、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に第２回目に入射する直前の光の光量は「（１−β）×（１−β₂）×ＡＬ₂」であり、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４にて回折反射され、最終的に第１の導光板１３０から第２回目に出射される光の光量は「β×（１−β）×（１−β₂）×ＡＬ₂」となる。従って、例えば、第２の導光板１４０から第１回目及び第２回目に出射される光の光量の合計量は、
｛β＋β×（１−β）×（１−β₂）｝×ＡＬ₂
である。 On the other hand, the amount of light that propagates through the second light guide plate 140 and is incident on the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 for the first time is “AL ₂ ”, and the fourth reflective volume hologram diffraction is performed. The ratio of the amount of light that is diffracted and reflected by the grating 144 and finally emitted from the first light guide plate 130 is “β”, and the fourth reflection type volume hologram diffraction is performed on the remaining simply reflected parallel light. If the rate at which a part of the energy (that is, part of the amount of light) lost due to the optical characteristics (for example, absorption and scattering) of the grating 144 is “β ₂ ”, the first light guide plate 130 is finally obtained. The amount of light emitted for the first time is “β × AL ₂ ”. The amount of light immediately before entering the fourth reflection type volume hologram diffraction grating 144 for the second time is “(1−β) × (1−β ₂ ) × AL ₂ ”. The amount of light diffracted and reflected by the volume hologram diffraction grating 144 and finally emitted from the first light guide plate 130 for the second time is “β × (1−β) × (1−β ₂ ) × AL _2. " Therefore, for example, the total amount of light emitted from the second light guide plate 140 for the first time and the second time is as follows:
{Β + β × (1-β) × (1-β ₂ )} × AL ₂
It is.

ここで、理想的な状態として、α＝β及びα₂＝β₂とすれば、赤色及び青色の波長帯域を有し、第１の導光板１３０から出射される光の光量と、緑色の波長帯域を有し、最終的に第１の導光板１３０から出射される光の光量との割合は、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４及び第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４における回折反射に何ら依存しない。 Here, as an ideal state, if α = β and α ₂ = β ₂ , the light amount of light emitted from the first light guide plate 130 and the wavelength of green have red and blue wavelength bands. The ratio with respect to the amount of light finally emitted from the first light guide plate 130 is a diffraction reflection in the second reflection type volume hologram diffraction grating 134 and the fourth reflection type volume hologram diffraction grating 144. Does not depend on anything.

然るに、上述したとおり、実際には、通常、α、α₂の値とβ、β₂の値が相違するので、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４に入射する直前の赤色及び青色の波長帯域を有する光の光量ＡＬ₁と、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４に入射する直前の緑色の波長帯域を有する光の光量ＡＬ₂との割合（ＡＬ₂／ＡＬ₁）₀が、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４における回折反射及び第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４における回折反射によって、保存されなくなるといった問題が生じる。 However, as described above, since the values of α and α ₂ are usually different from the values of β and β ₂ , the wavelengths of red and blue immediately before entering the second reflective volume hologram diffraction grating 134 are usually obtained. the amount AL ₁ of light having a bandwidth, the ratio (AL ₂ / AL ₁₎ ₀ and light quantity AL ₂ of light having a green wavelength band immediately before entering the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144, the Due to the diffraction reflection at the second reflection type volume hologram diffraction grating 134 and the diffraction reflection at the fourth reflection type volume hologram diffraction grating 144, there is a problem that it is not preserved.

そして、このような問題が生じると、上述したとおり、観察される画像（虚像）に色ムラや輝度ムラが生じる原因となる。特に、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４及び第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４において、多数回、回折反射が繰り返される場合、（ＡＬ₂／ＡＬ₁）₀からの逸脱が大きくなる。即ち、第２の反射型体積ホログラム回折格子１３４から回折反射された赤色及び青色の波長帯域を有する光の光量と、第４の反射型体積ホログラム回折格子１４４から回折反射された緑色の波長帯域を有する光の光量との差が大きくなる。それ故、瞳１５０を移動したときに、赤色、緑色、青色の光の輝度の変化（差異）が異なり、結果的に、観察部の瞳径を大きくとることができなくなるといった問題が生じる。 When such a problem occurs, as described above, it causes color unevenness and brightness unevenness in the observed image (virtual image). In particular, in the second reflective volume hologram diffraction grating 134 and the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144, when diffraction reflection is repeated many times, the deviation from (AL ₂ / AL ₁ ) ₀ becomes large. That is, the amount of light having red and blue wavelength bands diffracted and reflected from the second reflective volume hologram diffraction grating 134 and the green wavelength band diffracted and reflected from the fourth reflective volume hologram diffraction grating 144 are obtained. The difference from the amount of light it has increases. Therefore, when the pupil 150 is moved, the changes (differences) in the brightness of red, green, and blue light are different, resulting in a problem that the pupil diameter of the observation unit cannot be increased.

従って、本発明の目的は、導光板が積層された構造を有する画像形成装置において、例えば、画像観察者の瞳が移動したときにも、赤色、緑色、青色の光の輝度の変化（差異）が左程大きくならず、画像に色ムラや輝度ムラが生じ難い構造、構成を有する光学装置、及び、係る光学装置を組み込んだ画像表示装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to change the brightness (difference) of red, green, and blue light even when the pupil of the image observer moves, for example, in an image forming apparatus having a structure in which light guide plates are stacked. It is an object of the present invention to provide an optical device having a structure and a configuration in which color unevenness and luminance unevenness hardly occur in an image, and an image display device incorporating such an optical device.

上記の目的を達成するための本発明の光学装置は、
（Ａ−１）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面から出射される第１の導光板、
（Ａ−２）第１の導光板に入射された該平行光が第１の導光板の内部で全反射されるように、第１の導光板に入射された該平行光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板に配設された第１回折格子部材、及び、
（Ａ−３）第１の導光板の内部を全反射により伝播した該平行光を、複数回、回折反射し、第１の導光板から平行光のまま第２面から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板の第１面に配設された第２回折格子部材、並びに、
（Ｂ−１）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面から出射される第２の導光板、
（Ｂ−２）第２の導光板に入射された該平行光が第２の導光板の内部で全反射されるように、第２の導光板に入射された該平行光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板に配設された第３回折格子部材、及び、
（Ｂ−３）第２の導光板の内部を全反射により伝播した該平行光を、複数回、回折反射し、第２の導光板から平行光のまま第２面から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板の第１面に配設された第４回折格子部材、
を備えた光学装置である。 The optical device of the present invention for achieving the above object is
(A-1) A first surface that has a first surface and a second surface that faces the first surface, enters parallel light, propagates through the interior by total reflection, and then is emitted from the second surface. Light guide plate,
(A-2) Diffractively reflects the parallel light incident on the first light guide plate so that the parallel light incident on the first light guide plate is totally reflected inside the first light guide plate. A first diffraction grating member comprising a reflective volume hologram diffraction grating and disposed on the first light guide plate; and
(A-3) A reflective volume in which the parallel light propagating through the first light guide plate by total reflection is diffracted and reflected a plurality of times and emitted from the second surface as parallel light from the first light guide plate. A second diffraction grating member comprising a hologram diffraction grating and disposed on the first surface of the first light guide plate; and
(B-1) a second surface that has a first surface and a second surface that faces the first surface, receives parallel light, propagates through the interior by total reflection, and then is emitted from the second surface. Light guide plate,
(B-2) The parallel light incident on the second light guide plate is diffracted and reflected so that the parallel light incident on the second light guide plate is totally reflected inside the second light guide plate. A third diffraction grating member comprising a reflective volume hologram diffraction grating and disposed on the second light guide plate; and
(B-3) A reflective volume in which the parallel light propagating through the second light guide plate by total reflection is diffracted and reflected a plurality of times and emitted from the second surface as parallel light from the second light guide plate. A fourth diffraction grating member comprising a hologram diffraction grating and disposed on the first surface of the second light guide plate;
It is an optical apparatus provided with.

そして、第１の導光板の第１面と第２の導光板の第２面とが空気層を介して対向した状態で、第１の導光板と第２の導光板とは積層されており、第２の導光板の第２面から出射された平行光は、第２回折格子部材及び第１の導光板を通過して、第１の導光板の第２面から出射され、第２回折格子部材と第４回折格子部材とは、等しい内部反射率を有することを特徴とする。 And the 1st light guide plate and the 2nd light guide plate are laminated in the state where the 1st surface of the 1st light guide plate and the 2nd surface of the 2nd light guide plate were opposed via an air layer. The parallel light emitted from the second surface of the second light guide plate passes through the second diffraction grating member and the first light guide plate, is emitted from the second surface of the first light guide plate, and is subjected to the second diffraction. The grating member and the fourth diffraction grating member have the same internal reflectance.

上記の目的を達成するための本発明の画像表示装置は、画像形成装置と、画像形成装置から出射された光束を平行光とするコリメート光学系と、コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされた平行光が入射され、導光され、出射される光学装置とから成る画像表示装置であって、光学装置は上記の構成、構造を有する。 In order to achieve the above object, an image display apparatus according to the present invention includes an image forming apparatus, a collimating optical system that collimates a light beam emitted from the image forming apparatus, and a plurality of different traveling directions in the collimating optical system. An image display device including an optical device that receives parallel light that is converted into parallel light, is guided, and is emitted. The optical device has the above-described configuration and structure.

本発明の光学装置あるいは本発明の画像表示装置における光学装置（以下、これらを総称して、『本発明の光学装置等』と呼ぶ）にあっては、第２回折格子部材と第４回折格子部材とは等しい内部反射率を有するが、具体的には、
第２回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第２回折格子部材の法線をＸ軸、原点及び第１回折格子部材の中心を通り、第１の導光板の第２面と平行に延びる線をＹ軸とし、
第２回折格子部材によって回折反射され、第１の導光板の第２面から出射された平行光に基づく像を観察するＸ軸上の地点（Ｘ₀，０）と、第２回折格子部材によって回折反射された平行光であってＸ−Ｙ平面内に位置する平行光の内、最も第１回折格子部材に近い平行光との成す角度を画角θ₀、最も第１回折格子部材に遠い平行光との成す角度を画角−θ₀としたときであって、
地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを第２回折格子部材・規格化強度パターンとし、
地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを第４回折格子部材・規格化強度パターンとしたとき、
｜Ｍａｘ ₁ −Ｍａｘ ₃｜≦１×１０^-1 （１−１）
｜Ｍｉｎ ₁ −Ｍｉｎ ₃｜≦１×１０^-1 （１−２）
｜Ａｖｅ ₁ −Ａｖｅ ₃｜≦５×１０^-2 （１−３）
｜Ｍａｘ ₂ −Ｍａｘ ₄｜≦１×１０^-1 （２−１）
｜Ｍｉｎ ₂ −Ｍｉｎ ₄｜≦１×１０^-1 （２−２）
｜Ａｖｅ ₂ −Ａｖｅ ₄｜≦５×１０^-2 （２−３）
を満足する形態とすることができる。 In the optical device of the present invention or the optical device in the image display device of the present invention (hereinafter collectively referred to as “the optical device of the present invention”), the second diffraction grating member and the fourth diffraction grating The member has the same internal reflectivity, but specifically,
The center of the second diffraction grating member is the origin, the normal line of the second diffraction grating member passing through the origin passes through the X axis, the origin and the center of the first diffraction grating member, and is parallel to the second surface of the first light guide plate The extending line is the Y axis,
A point (X ₀ , 0) on the X axis for observing an image based on parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the second surface of the first light guide plate, and the second diffraction grating member Of the parallel light that is diffracted and reflected and is located in the XY plane, the angle formed by the parallel light closest to the first diffraction grating member is the field angle θ ₀ , and is the farthest from the first diffraction grating member. When the angle formed by the parallel light is the angle of view −θ ₀ ,
A second light intensity pattern of the parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the first light guide plate is observed at the point (X ₀ , 0) in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ . Diffraction grating member, normalized strength pattern,
A fourth light intensity pattern of parallel light, which is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, is observed at the point (X ₀ , 0) in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ . When using diffraction grating members and normalized strength patterns,
| Max ₁ −Max ₃ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (1-1)
| Min ₁ −Min ₃ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (1-2)
Ave ₁ −Ave ₃ | ≦ 5 × 10 ⁻² (1-3)
| Max ₂ −Max ₄ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (2-1)
| Min ₂ −Min ₄ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (2-2)
| Ave ₂ −Ave ₄ | ≦ 5 × 10 ⁻² (2-3)
Can be obtained.

但し、
Ｍａｘ ₁：
地点（Ｘ₀，Ｙ₀）［但し、Ｙ₀＞０］において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第１規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₁：
第１規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₁：
第１規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₂：
地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第２規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₂：
第２規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₂：
第２規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₃：
地点（Ｘ₀，Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第３規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₃：
第３規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₃：
第３規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₄：
地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀からθ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第４規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₄：
第４規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₄：
第４規格化パターンにおける平均値
である。 However,
Max ₁ :
Observed at a point (X ₀ , Y ₀ ) [Y ₀ > 0] in an angle of view range of −θ ₀ to + θ ₀ and diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the first light guide plate. Maximum value in the first normalized pattern obtained by normalizing the light intensity pattern of parallel light based on the second diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₁ ：
Minimum value in the first normalized pattern
Ave ₁ :
Average value in the first normalized pattern
Max ₂ :
A light intensity pattern of parallel light diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, which is observed in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ at the point (X ₀ , −Y ₀ ). The maximum value in the second normalized pattern obtained by normalization based on the second diffraction grating member and the normalized strength pattern
Min ₂ :
Minimum value in the second normalization pattern
Ave ₂ :
Average value in the second normalization pattern
Max ₃ :
A light intensity pattern of parallel light diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, observed at the point (X ₀ , Y ₀ ) in an angle of view range of −θ ₀ to + θ ₀ , Maximum value in the third normalized pattern obtained by normalization based on the fourth diffraction grating member and the normalized strength pattern
Min ₃ :
Minimum value in the 3rd normalization pattern
Ave ₃ :
Average value in the 3rd normalization pattern
Max ₄ :
A light intensity pattern of parallel light diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, which is observed in the field angle range of −θ ₀ to θ ₀ at the point (X ₀ , −Y ₀ ). The maximum value in the fourth normalized pattern obtained by normalization based on the fourth diffraction grating member and the normalized strength pattern
Min ₄ :
Minimum value in the 4th normalization pattern
Ave ₄ :
It is an average value in the 4th standardization pattern.

あるいは又、本発明の光学装置等にあっては、第２回折格子部材と第４回折格子部材とは等しい内部反射率を有するが、具体的には、第２回折格子部材の内部反射率をＴ₂、第４回折格子部材の内部反射率をＴ₄としたとき、Ｔ₂，Ｔ₄は、それぞれ、
Ｔ₂＝（１−η₂）×Ａ₂［θ₂］（３−１）
Ｔ₄＝（１−η₄）×Ａ₄［θ₄］（３−２）
で表され、
０．８≦｜Ｔ₂／Ｔ₄｜≦１．２（３−３）
を満足する形態とすることができる。 Alternatively, in the optical device according to the present invention, the second diffraction grating member and the fourth diffraction grating member have the same internal reflectance. Specifically, the internal reflectance of the second diffraction grating member is T ₂ , where T ₄ is the internal reflectance of the fourth diffraction grating member, T ₂ and T ₄ are respectively
T ₂ = (1−η ₂ ) × A ₂ [θ ₂ ] (3-1)
T ₄ = (1−η ₄ ) × A ₄ [θ ₄ ] (3-2)
Represented by
0.8 ≦ | T ₂ / T ₄ | ≦ 1.2 (3-3)
Can be obtained.

但し、
η₂：第２回折格子部材の回折効率
θ₂：第２回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度
Ａ₂：第２回折格子部材に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第２回折格子部材の単位長さ当たりの光透過率
Ａ₂［θ₂］：光透過率Ａ₂を底、｛２ｄ ₂／ｃｏｓ（θ₂）｝を指数とする累乗の値
ｄ ₂ ：第２回折格子部材の厚さ
η₄：第４回折格子部材の回折効率
θ₄：第４回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度
Ａ₄：第４回折格子部材に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第４回折格子部材の単位長さ当たりの光透過率
Ａ₄［θ₄］：光透過率Ａ₄を底、｛２ｄ ₄／ｃｏｓ（θ₄）｝を指数とする累乗の値
ｄ ₄ ：第４回折格子部材の厚さ However,
η ₂ : Diffraction efficiency of the second diffraction grating member θ ₂ : Angle of total reflection of parallel light inside the second diffraction grating member A ₂ : Parallel light is incident on the second diffraction grating member from the normal direction, and the normal line Light transmittance A ₂ [θ ₂ ] per unit length of the second diffraction grating member when it is assumed that the light is emitted in the direction: the bottom of the light transmittance A ₂ , and {2 d ₂ / cos (θ ₂ )} Exponential value
d ₂ : thickness of the second diffraction grating member η ₄ : diffraction efficiency of the fourth diffraction grating member θ ₄ : angle of total reflection of parallel light inside the fourth diffraction grating member A ₄ : parallel to the fourth diffraction grating member Light transmittance A ₄ [θ ₄ ] per unit length of the fourth diffraction grating member when it is assumed that light enters from the normal direction and exits in the normal direction: the bottom of the light transmittance A ₄ , { 2 d ₄ / cos (θ ₄ )} exponential value
d ₄ : thickness of the fourth diffraction grating member

ここで、式（３−３）を満足させるために、第２回折格子部材の厚さと第４回折格子部材の厚さとの最適化を図ることが望ましく、あるいは又、第２回折格子部材及び第４回折格子部材における屈折率変調の最適化を図ることが望ましく、あるいは又、第２回折格子部材は、その外面、あるいは、第１の導光板の第１面との間に、回折反射特性を有していない補償層を備えていることが望ましく、あるいは又、第４回折格子部材は、その外面、あるいは、第２の導光板の第１面との間に、回折反射特性を有していない補償層を備えていることが望ましい。あるいは又、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射することで、回折格子部材を作製する場合、物体光及び参照光の照射時間を制御することで、上述したＡ₂，Ａ₄が変化する結果、式（３−３）を満足させることも可能である。 Here, in order to satisfy the expression (3-3), it is desirable to optimize the thickness of the second diffraction grating member and the thickness of the fourth diffraction grating member, or alternatively, the second diffraction grating member and the first diffraction grating member It is desirable to optimize the refractive index modulation in the four diffraction grating members. Alternatively, the second diffraction grating member has a diffraction reflection characteristic between the outer surface or the first surface of the first light guide plate. Preferably, the fourth diffraction grating member has a diffraction reflection characteristic between the outer surface or the first surface of the second light guide plate. It is desirable to have no compensation layer. Alternatively, object light is irradiated from a first predetermined direction on one side to a member constituting the diffraction grating member (for example, a photopolymer material), and at the same time, the other member is made to the member constituting the diffraction grating member. When the diffraction grating member is manufactured by irradiating the reference light from the second predetermined direction on the side, the above-described A ₂ and A ₄ change by controlling the irradiation time of the object light and the reference light. As a result, it is also possible to satisfy Expression (3-3).

補償層は、例えば、回折格子部材を構成する材料と同じ材料や、回折格子部材を構成する材料と同じ材料に散乱材料や吸収材料を添加したものから構成することができる。補償層における光学的特性の制御は、例えば、補償層を構成する材料の選定、補償層の厚さの選定、補償層に含まれる散乱材料や吸収材料や添加割合の選定といった方法に基づき行うことができる。尚、回折反射特性を有していない補償層として、回折格子部材と同じ構成であるが、例えば、何ら干渉縞が形成されていないもの、干渉縞は形成されているものの、例えば、傾斜角が０度であるような、所望のブラッグ条件から全く逸脱した条件の干渉縞が形成されているものを挙げることができる。 The compensation layer can be composed of, for example, the same material as that constituting the diffraction grating member, or a material obtained by adding a scattering material or an absorption material to the same material as that constituting the diffraction grating member. Control of the optical characteristics of the compensation layer should be based on methods such as selection of the material constituting the compensation layer, selection of the thickness of the compensation layer, selection of scattering materials, absorbing materials, and addition ratios included in the compensation layer. Can do. The compensation layer having no diffraction reflection characteristics has the same configuration as that of the diffraction grating member.For example, although no interference fringes are formed or interference fringes are formed, the inclination angle is, for example, There may be mentioned those in which interference fringes having a condition completely deviating from a desired Bragg condition such as 0 degrees are formed.

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の光学装置等において、第１の導光板にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の２色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射され；第２の導光板にあっては、該３色の平行光の内の残りの１色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される形態とすることができる。あるいは又、第１の導光板にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の１色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射され；第２の導光板にあっては、該３色の平行光の内の残りの２色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される形態とすることができる。 In the optical device of the present invention including the preferred embodiment and configuration described above, the first light guide plate has two colors of parallel light of the three colors of red, green and blue. After being propagated by total reflection, the light is emitted; in the second light guide plate, the remaining one color of the parallel light of the three colors is incident and propagated through the internal reflection and then emitted. It can be set as a form. Alternatively, in the first light guide plate, one of the three colors of red, green, and blue parallel light is emitted after being propagated through the internal reflection; the second light guide plate In this case, the remaining two colors of the three colors of parallel light are incident, propagated through the interior by total reflection, and then emitted.

尚、以下の説明における画角θとは、より厳密には、光学系の物体範囲を光学系の像空間から見たときの視角であると定義される。また、全反射という用語は、内部全反射、あるいは、導光板内部における全反射を意味する。更には、干渉縞の傾斜角とは、回折格子部材（あるいは回折格子層）の表面と干渉縞の成す角度を意味する。 In the following description, the angle of view θ is more strictly defined as a viewing angle when the object range of the optical system is viewed from the image space of the optical system. The term total reflection means total internal reflection or total reflection inside the light guide plate. Furthermore, the inclination angle of the interference fringes means an angle formed between the surface of the diffraction grating member (or the diffraction grating layer) and the interference fringes.

以上に説明した好ましい構成を含む本発明の光学装置等において、第１回折格子部材〜第４回折格子部材を構成する材料として、フォトポリマー材料を挙げることができる。そして、各回折格子部材には、その内部から表面に亙り干渉縞が形成されているが、係る干渉縞の形成方法は、従来の形成方法と同じとすればよい。具体的には、例えば、回折格子部材を構成する部材（例えば、フォトポリマー材料）に対して一方の側の第１の所定の方向から物体光を照射し、同時に、回折格子部材を構成する部材に対して他方の側の第２の所定の方向から参照光を照射し、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を回折格子部材を構成する部材の内部に記録すればよい。第１の所定の方向、第２の所定の方向、物体光及び参照光の波長を適切に選択することで、回折格子部材の表面における干渉縞の所望のピッチ、干渉縞の所望の傾斜角を得ることができる。 In the optical apparatus and the like of the present invention including the preferable configuration described above, a photopolymer material can be cited as a material constituting the first diffraction grating member to the fourth diffraction grating member. In each diffraction grating member, interference fringes are formed from the inside to the surface. The interference fringe forming method may be the same as the conventional forming method. Specifically, for example, a member constituting the diffraction grating member is irradiated with object light from a first predetermined direction on one side to a member constituting the diffraction grating member (for example, photopolymer material), and at the same time Is irradiated with reference light from a second predetermined direction on the other side, and interference fringes formed by the object light and the reference light may be recorded inside the member constituting the diffraction grating member. By appropriately selecting the wavelength of the first predetermined direction, the second predetermined direction, the object light and the reference light, the desired pitch of the interference fringes on the surface of the diffraction grating member and the desired inclination angle of the interference fringes can be obtained. Can be obtained.

本発明の光学装置等において、第１回折格子部材あるいは第３回折格子部材を、異なるＰ種類（例えば、Ｐ＝２であり、赤色、緑色、青色の３種類の内の２種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光を回折反射させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層が積層されて成る構成とすることができる。尚、各回折格子層には１種類の波長帯域（あるいは、波長）に対応する干渉縞が形成されている。あるいは又、異なるＰ種類の波長帯域（あるいは、波長）を有するＰ種類の光を回折反射させるために、１層の回折格子層にＰ種類の干渉縞が形成されている構成とすることもできる。そして、これらの構成を採用することで、各波長帯域（あるいは、波長）を有する平行光が第１回折格子部材あるいは第３回折格子部材において回折反射されるときの回折効率の増加、回折受容角の増加、回折角の最適化を図ることができる。第２回折格子部材及び第４回折格子部材も同様とすることができる。 In the optical device or the like of the present invention, the first diffraction grating member or the third diffraction grating member is provided with different P types (for example, P = 2, two of three types of red, green, and blue). In order to diffract and reflect P kinds of light having (or wavelength), a P-layer diffraction grating layer composed of a reflective volume hologram diffraction grating can be laminated. Each diffraction grating layer is formed with interference fringes corresponding to one type of wavelength band (or wavelength). Alternatively, in order to diffract and reflect P types of light having different P types of wavelength bands (or wavelengths), it is possible to adopt a configuration in which P types of interference fringes are formed in one diffraction grating layer. . By adopting these configurations, the diffraction efficiency increases when the parallel light having each wavelength band (or wavelength) is diffracted and reflected by the first diffraction grating member or the third diffraction grating member, and the diffraction acceptance angle. And the diffraction angle can be optimized. The same applies to the second diffraction grating member and the fourth diffraction grating member.

回折格子部材を、反射型体積ホログラム回折格子から成るＰ層の回折格子層の積層構造から構成する場合、このような回折格子層の積層は、Ｐ層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、Ｐ層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよい。また、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、Ｐ層の回折格子層を作製してもよい。 In the case where the diffraction grating member is constituted by a laminated structure of P-layer diffraction grating layers composed of a reflection type volume hologram diffraction grating, such a diffraction grating layer is laminated after the P-layer diffraction grating layers are separately manufactured. The diffraction grating layer of the P layer may be laminated (adhered) using, for example, an ultraviolet curable adhesive. In addition, after producing a single diffraction grating layer using a photopolymer material having adhesiveness, the photopolymer material having adhesiveness is sequentially attached thereon to produce a diffraction grating layer, whereby the P layer A diffraction grating layer may be produced.

また、本発明の光学装置等においては、コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされた平行光を第１の導光板及び第２の導光板に入射することが望ましいが、このような、平行光であることの要請は、これら光が第１の導光板及び第２の導光板へ入射したときの光波面情報が、第１回折格子部材と第２回折格子部材を介して第１の導光板から出射された後も、また、第３回折格子部材と第４回折格子部材を介して、最終的に第１の導光板から出射された後も、保存される必要があることに基づく。尚、具体的には、進行方位の異なる複数の平行光を生成するためには、コリメート光学系における焦点距離の所（位置）に、画像形成装置を位置させればよい。ここで、コリメート光学系は、画像形成装置から出射された平行光の画像形成装置における画素の位置情報を、光学装置の光学系における角度情報に変換する機能を有する。また、コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされる場合には、第１の導光板及び第２の導光板においては、進行方位の異なる複数の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される。第１回折格子部材及び第３回折格子部材においては、第１の導光板及び第２の導光板に入射された平行光が第１の導光板及び第２の導光板の内部で全反射されるように、第１の導光板及び第２の導光板に入射された平行光が回折反射される。更には、第２回折格子部材あるいは第４回折格子部材においては、第１の導光板及び第２の導光板の内部を全反射により伝播した平行光が回折反射され、第１の導光板及び第２の導光板から平行光の状態で出射される。 Further, in the optical device or the like of the present invention, it is desirable that the collimated optical system makes a plurality of parallel lights having different traveling directions incident on the first light guide plate and the second light guide plate. The requirement for the parallel light is that the light wavefront information when the light is incident on the first light guide plate and the second light guide plate is transmitted through the first diffraction grating member and the second diffraction grating member. Even after the light is emitted from the first light guide plate, and after the light is finally emitted from the first light guide plate via the third diffraction grating member and the fourth diffraction grating member, it needs to be preserved. Based on that. Specifically, in order to generate a plurality of parallel lights having different traveling directions, the image forming apparatus may be positioned at the position (position) of the focal length in the collimating optical system. Here, the collimating optical system has a function of converting the position information of the pixels in the image forming apparatus of parallel light emitted from the image forming apparatus into angle information in the optical system of the optical apparatus. Further, when the collimating optical system generates a plurality of parallel lights having different traveling directions, a plurality of parallel lights having different traveling directions are incident on the first light guide plate and the second light guide plate. After propagating by total reflection, it is emitted. In the first diffraction grating member and the third diffraction grating member, the parallel light incident on the first light guide plate and the second light guide plate is totally reflected inside the first light guide plate and the second light guide plate. As described above, the parallel light incident on the first light guide plate and the second light guide plate is diffracted and reflected. Further, in the second diffraction grating member or the fourth diffraction grating member, the parallel light propagated by total reflection inside the first light guide plate and the second light guide plate is diffracted and reflected, and the first light guide plate and the second light guide plate The light is emitted from the two light guide plates in a parallel light state.

本発明の光学装置等において、第１の導光板は、第１の導光板の軸線（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有している。また、第２の導光板も、第２の導光板の軸線（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面及び第２面）を有している。ここで、平行光が入射する導光板の面を導光板入射面、平行光が出射する導光板の面を導光板出射面としたとき、第１の導光板及び第２の導光板にあっては、第２面によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されていてもよいし、第１面によって導光板入射面が構成され、第２面によって導光板出射面が構成されていてもよい。前者の場合、第１面に第１回折格子部材及び第３回折格子部材が配置されている。一方、後者の場合、第２面に第１回折格子部材及び第３回折格子部材が配置されている。 In the optical device or the like of the present invention, the first light guide plate has two parallel surfaces (first surface and second surface) extending in parallel with the axis (Y direction) of the first light guide plate. The second light guide plate also has two parallel surfaces (first surface and second surface) extending in parallel with the axis (Y direction) of the second light guide plate. Here, when the surface of the light guide plate on which the parallel light is incident is the light guide plate entrance surface, and the surface of the light guide plate on which the parallel light is emitted is the light guide plate exit surface, the first light guide plate and the second light guide plate are provided. The light guide plate entrance surface and the light guide plate exit surface may be configured by the second surface, or the light guide plate entrance surface may be configured by the first surface and the light guide plate exit surface may be configured by the second surface. Good. In the former case, the first diffraction grating member and the third diffraction grating member are arranged on the first surface. On the other hand, in the latter case, the first diffraction grating member and the third diffraction grating member are arranged on the second surface.

導光板を構成する材料として、石英ガラスやＢＫ７等の光学ガラスを含むガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。導光板の形状は、平板に限定するものではなく、湾曲した形状を有していてもよい。 As a material constituting the light guide plate, glass containing optical glass such as quartz glass or BK7, or plastic material (for example, PMMA, polycarbonate resin, acrylic resin, amorphous polypropylene resin, styrene resin containing AS resin) ). The shape of the light guide plate is not limited to a flat plate, and may have a curved shape.

反射型体積ホログラム回折格子から成る第１回折格子部材〜第４回折格子部材の構成材料や基本的な構造は、従来の反射型体積ホログラム回折格子の構成材料や構造と同じとすればよい。ここで、反射型体積ホログラム回折格子とは、＋１次の回折光のみを回折反射するホログラム回折格子を意味する。 The constituent materials and the basic structure of the first to fourth diffraction grating members composed of the reflective volume hologram diffraction grating may be the same as those of the conventional reflective volume hologram diffraction grating. Here, the reflection type volume hologram diffraction grating means a hologram diffraction grating that diffracts and reflects only the + 1st order diffracted light.

本発明の画像表示装置を構成する画像形成装置として、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）といった発光素子から構成された画像形成装置；光源［例えば、ＬＥＤ］とライト・バルブ［例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の透過型あるいは反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）］との組合せから成る画像形成装置；光源と光源から出射された光を水平走査及び垂直走査する走査光学系［例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ガルバノ・ミラー］との組合せから成る画像形成装置を挙げることができる。画像形成装置を構成する画素の数は、画像形成装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０を例示することができる。画像形成装置は、周知の画像形成装置駆動装置、具体的には、上述した各種の発光素子、ライト・バルブや走査光学系等を制御する周知の駆動装置によって駆動することができる。 As an image forming apparatus constituting the image display apparatus of the present invention, for example, an image forming apparatus composed of light emitting elements such as organic EL (Electro Luminescence), inorganic EL, and light emitting diode (LED); light source [for example, LED] and light An image forming apparatus composed of a combination of a bulb [for example, a transmissive or reflective liquid crystal display device such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon), a digital micromirror device (DMD)]; a light source and light emitted from the light source An image forming apparatus composed of a combination with a scanning optical system [for example, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), galvanometer mirror] that performs horizontal scanning and vertical scanning can be given. The number of pixels constituting the image forming apparatus may be determined based on specifications required for the image forming apparatus. As specific values of the number of pixels, 320 × 240, 432 × 240, 640 × 480, 1024 × 768, 1920 × 1080 can be exemplified. The image forming apparatus can be driven by a known image forming apparatus driving apparatus, specifically, a known driving apparatus that controls the above-described various light emitting elements, light valves, scanning optical systems, and the like.

例えば、発光素子から構成された画像形成装置、発光素子とライト・バルブとから構成された画像形成装置として、より具体的には、以下の構成を例示することができる。 For example, as an image forming apparatus configured from a light emitting element and an image forming apparatus configured from a light emitting element and a light valve, the following configurations can be illustrated more specifically.

［画像形成装置−Ａ］
画像形成装置−Ａは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネルから成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネルから成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネルから成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置から射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御する。 [Image forming apparatus-A]
Image forming apparatus-A
(Α) a first image forming apparatus comprising a first light emitting element panel in which first light emitting elements emitting blue light are arranged in a two-dimensional matrix;
(Β) a second image forming apparatus comprising a second light emitting element panel in which second light emitting elements emitting green light are arranged in a two-dimensional matrix; and
(Γ) a third image forming apparatus including a third light emitting element panel in which third light emitting elements emitting red light are arranged in a two-dimensional matrix; and
(Δ) Means for collecting light emitted from the first image forming apparatus, the second image forming apparatus, and the third image forming apparatus into one optical path (for example, a dichroic prism; the same applies to the following description) ),
With
The light emitting / non-light emitting states of the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element are controlled.

［画像形成装置−Ｂ］
画像形成装置−Ｂは、
（α）青色を発光する第１発光素子、及び、青色を発光する第１発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第１光通過制御装置［一種のライト・バルブであり、例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）から構成され、以下の説明においても同様である］から成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子、及び、緑色を発光する第２発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第２光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための第３光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１光通過制御装置、第２光通過制御装置及び第３光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子から射出された射出光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。 [Image forming apparatus-B]
Image forming apparatus-B
(Α) a first light emitting element that emits blue light, and a first light passage control device that controls passage / non-passage of light emitted from the first light emitting element that emits blue light [a kind of light valve For example, a liquid crystal display device, a digital micromirror device (DMD), LCOS (Liquid Crystal On Silicon), and the same in the following description.]
(Β) From a second light emitting element that emits green light and a second light passage control device (light valve) for controlling passage / non-passage of light emitted from the second light emitting element that emits green light A second image forming apparatus, and
(Γ) From a third light emitting device that emits red light and a third light passage control device (light valve) for controlling passage / non-passage of light emitted from the third light emitting device that emits red light A third image forming apparatus comprising:
(Δ) means for collecting light that has passed through the first light passage control device, the second light passage control device, and the third light passage control device into one optical path;
With
An image is displayed by controlling the passage / non-passage of the emitted light emitted from these light emitting elements by the light passage control device. As a means (light guide member) for guiding the emitted light emitted from the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element to the light passage control device, a light guide member, a microlens array, a mirror, and a reflection A plate and a condensing lens can be exemplified.

［画像形成装置−Ｃ］
画像形成装置−Ｃは、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネル、及び、第１発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネル、及び、第２発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第２画像形成装置、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネル、及び、第３発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）から成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）青色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び赤色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段を備えており、
光通過制御装置（ライト・バルブ）によってこれらの第１発光素子パネル、第２発光素子パネル及び第３発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。 [Image forming apparatus-C]
Image forming apparatus-C
(Α) A first light emitting element panel in which first light emitting elements emitting blue light are arranged in a two-dimensional matrix, and a blue color for controlling passage / non-passage of light emitted from the first light emitting element panel A first image forming apparatus comprising a light passage control device (light valve);
(Β) A second light emitting element panel in which second light emitting elements emitting green light are arranged in a two-dimensional matrix, and a green color for controlling passage / non-passage of light emitted from the second light emitting element panel. A second image forming apparatus comprising a light passage control device (light valve);
(Γ) A third light emitting element panel in which third light emitting elements emitting red light are arranged in a two-dimensional matrix, and a red color for controlling passage / non-passage of light emitted from the third light emitting element panel. A third image forming apparatus comprising a light passage control device (light valve), and
(Δ) comprises means for collecting light that has passed through the blue light passage control device, the green light passage control device, and the red light passage control device into one optical path;
An image is displayed by controlling passage / non-passage of the emitted light emitted from the first light emitting element panel, the second light emitting element panel, and the third light emitting element panel by a light passage control device (light valve).

［画像形成装置−Ｄ］
画像形成装置−Ｄは、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子を備えた第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子を備えた第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子を備えた第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置から射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。 [Image forming apparatus-D]
The image forming apparatus-D is a field sequential color display image forming apparatus,
(Α) a first image forming apparatus including a first light emitting element that emits blue light;
(Β) a second image forming apparatus including a second light emitting element that emits green light, and
(Γ) a third image forming apparatus including a third light emitting element that emits red light, and
(Δ) means for collecting light emitted from the first image forming apparatus, the second image forming apparatus, and the third image forming apparatus into one optical path;
(Ε) a light passage control device (light valve) for controlling the passage / non-passage of the light emitted from the means for collecting in one light path;
With
An image is displayed by controlling the passage / non-passage of the emitted light emitted from these light emitting elements by the light passage control device.

［画像形成装置−Ｅ］
画像形成装置−Ｅも、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置であり、
（α）青色を発光する第１発光素子が２次元マトリクス状に配列された第１発光素子パネルから成る第１画像形成装置、
（β）緑色を発光する第２発光素子が２次元マトリクス状に配列された第２発光素子パネルから成る第２画像形成装置、及び、
（γ）赤色を発光する第３発光素子が２次元マトリクス状に配列された第３発光素子パネルから成る第３画像形成装置、並びに、
（δ）第１画像形成装置、第２画像形成装置及び第３画像形成装置のそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する。 [Image forming apparatus-E]
The image forming apparatus-E is also a field sequential color display image forming apparatus,
(Α) a first image forming apparatus comprising a first light emitting element panel in which first light emitting elements emitting blue light are arranged in a two-dimensional matrix;
(Β) a second image forming apparatus comprising a second light emitting element panel in which second light emitting elements emitting green light are arranged in a two-dimensional matrix; and
(Γ) a third image forming apparatus including a third light emitting element panel in which third light emitting elements emitting red light are arranged in a two-dimensional matrix; and
(Δ) means for collecting light emitted from each of the first image forming apparatus, the second image forming apparatus, and the third image forming apparatus into one optical path;
(Ε) a light passage control device (light valve) for controlling the passage / non-passage of the light emitted from the means for collecting in one light path;
With
An image is displayed by controlling the passage / non-passage of the emitted light emitted from these light emitting element panels by the light passage control device.

［画像形成装置−Ｆ］
画像形成装置−Ｆは、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのカラー表示の画像形成装置である。 [Image forming apparatus-F]
The image forming apparatus-F is a passive matrix type or active matrix type color display that displays an image by controlling the light emitting / non-light emitting states of the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element. An image forming apparatus.

［画像形成装置−Ｇ］
画像形成装置−Ｇは、２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像形成装置である。 [Image forming apparatus-G]
The image forming apparatus-G includes a light passage control device (light valve) for controlling passage / non-passage of light emitted from the light emitting element units arranged in a two-dimensional matrix. The respective light emitting / non-light emitting states of the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element are controlled in a time-sharing manner. This is a field sequential color display image forming apparatus that displays an image by controlling passage / non-passage of emitted light.

本発明の画像表示装置を構成するコリメート光学系として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。 As the collimating optical system constituting the image display apparatus of the present invention, an optical system having a positive optical power as a whole, which is a single lens or a combination of a convex lens, a concave lens, a free-form surface prism, and a hologram lens, can be exemplified. .

本発明の画像表示装置を、例えば、頭部装着型のＨＭＤ（Head Mounted Display）に組み込むことができるし、本発明の画像表示装置によって、例えば、ＨＭＤを構成することができ、装置の軽量化、小型化を図ることができ、装置装着時の不快感を大幅に軽減させることが可能となるし、更には、製造コストダウンを図ることも可能となる。 The image display device of the present invention can be incorporated into, for example, a head-mounted HMD (Head Mounted Display), and the image display device of the present invention can constitute, for example, an HMD, thereby reducing the weight of the device. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus, and to significantly reduce discomfort when the apparatus is mounted. Further, it is possible to reduce the manufacturing cost.

本発明の光学装置及び画像表示装置にあっては、第２回折格子部材と第４回折格子部材とは等しい内部反射率を有する。従って、例えば、第２回折格子部材に入射する直前の光の光量と、第４回折格子部材に入射する直前の光の光量との割合が、第２回折格子部材における回折反射及び第４回折格子部材における回折反射によって、保存されなくなるといった問題が生じることがない。その結果、例えば、画像観察者の瞳が移動したときにも、赤色、緑色、青色の光の輝度の変化（差異）が左程大きくならず、画像に色ムラや輝度ムラが生じ難い。また、観察部の瞳径を大きくとることが可能となる。 In the optical device and the image display device of the present invention, the second diffraction grating member and the fourth diffraction grating member have the same internal reflectance. Therefore, for example, the ratio between the light amount just before entering the second diffraction grating member and the light amount just before entering the fourth diffraction grating member is determined by the diffraction reflection and the fourth diffraction grating in the second diffraction grating member. The problem of non-preservation does not occur due to diffraction reflection in the member. As a result, for example, even when the pupil of the image observer moves, the change (difference) in the brightness of red, green, and blue light does not increase as much as the left, and color unevenness and brightness unevenness hardly occur in the image. In addition, the pupil diameter of the observation unit can be increased.

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.

実施例１は、本発明の光学装置及び画像表示装置に関する。実施例１の画像表示装置の概念図を図１に示す。 Example 1 relates to an optical device and an image display device of the present invention. FIG. 1 shows a conceptual diagram of the image display apparatus according to the first embodiment.

実施例１あるいは後述する実施例２における画像表示装置１０，１０Ａは、画像形成装置１１と、画像形成装置１１から出射された光束を平行光とするコリメート光学系１２と、コリメート光学系１２にて進行方位の異なる複数の平行光とされた平行光が入射され、導光され、出射される光学装置２０，２０Ａとから成る。画像形成装置１１は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）から構成され、コリメート光学系１２は、例えば、凸レンズから構成され、進行方位の異なる複数の平行光を生成するために、コリメート光学系１２における焦点距離の所（位置）に画像形成装置１１が配置されている。尚、参照番号５０は、画像観察者の瞳である。 The image display apparatuses 10 and 10A according to the first embodiment or the second embodiment which will be described later include an image forming apparatus 11, a collimating optical system 12 that collimates a light beam emitted from the image forming apparatus 11, and a collimating optical system 12. A plurality of parallel lights having different traveling directions are made incident, guided, and emitted from the optical devices 20 and 20A. The image forming apparatus 11 is composed of, for example, a liquid crystal display device (LCD), and the collimating optical system 12 is composed of, for example, a convex lens, and in the collimating optical system 12 to generate a plurality of parallel lights having different traveling directions. The image forming apparatus 11 is disposed at the focal distance (position). Reference numeral 50 is the pupil of the image observer.

そして、実施例１における光学装置２０あるいは後述する実施例２における光学装置２０Ａは、第１の導光板３０、第１回折格子部材３３、第２回折格子部材３４、第２の導光板４０、第３回折格子部材４３、及び、第４回折格子部材４４を備えている。 The optical device 20 in the first embodiment or the optical device 20A in the second embodiment to be described later includes a first light guide plate 30, a first diffraction grating member 33, a second diffraction grating member 34, a second light guide plate 40, a first light guide plate 40, and a second light guide plate 40. A third diffraction grating member 43 and a fourth diffraction grating member 44 are provided.

ここで、第１の導光板３０は、第１面３１、及び、この第１面３１と対向する第２面３２を有し、平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面３２から出射される。また、第１回折格子部材３３は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板３０に配設されており、第１の導光板３０に入射されたこの平行光が第１の導光板３０の内部で全反射されるように、第１の導光板３０に入射されたこの平行光を回折反射する。更には、第２回折格子部材３４は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板３０の第１面３１に配設されており、第１の導光板３０の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、第１の導光板３０から平行光のまま第２面３２から出射する。 Here, the first light guide plate 30 has a first surface 31 and a second surface 32 opposite to the first surface 31. After the parallel light is incident and propagated through the internal reflection, The light is emitted from the two surfaces 32. The first diffraction grating member 33 is composed of a reflective volume hologram diffraction grating and is disposed on the first light guide plate 30, and this parallel light incident on the first light guide plate 30 is the first guide. The parallel light incident on the first light guide plate 30 is diffracted and reflected so as to be totally reflected inside the light plate 30. Further, the second diffraction grating member 34 is formed of a reflective volume hologram diffraction grating, and is disposed on the first surface 31 of the first light guide plate 30, and the inside of the first light guide plate 30 is totally reflected. The propagated parallel light is diffracted and reflected a plurality of times, and is emitted from the first light guide plate 30 from the second surface 32 as parallel light.

また、第２の導光板４０は、第１面４１、及び、この第１面４１と対向する第２面４２を有し、上記の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面４２から出射される。更には、第３回折格子部材４３は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板４０に配設されており、第２の導光板４０に入射されたこの平行光が第２の導光板４０の内部で全反射されるように、第２の導光板４０に入射されたこの平行光を回折反射する。また、第４回折格子部材４４は、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板４０の第１面４１に配設されており、第２の導光板４０の内部を全反射により伝播したこの平行光を、複数回、回折反射し、第２の導光板４０から平行光のまま第２面４２から出射する。 The second light guide plate 40 has a first surface 41 and a second surface 42 opposite to the first surface 41. After the parallel light is incident and propagated in the interior by total reflection, The light is emitted from the second surface 42. Further, the third diffraction grating member 43 is formed of a reflective volume hologram diffraction grating, and is disposed on the second light guide plate 40, and this parallel light incident on the second light guide plate 40 is the second light guide plate 40. The parallel light incident on the second light guide plate 40 is diffracted and reflected so as to be totally reflected inside the light guide plate 40. The fourth diffraction grating member 44 is composed of a reflective volume hologram diffraction grating, and is disposed on the first surface 41 of the second light guide plate 40 and propagates through the second light guide plate 40 by total reflection. The parallel light is diffracted and reflected a plurality of times and is emitted from the second surface 42 as parallel light from the second light guide plate 40.

ここで、第１の導光板３０の第１面３１と第２の導光板４０の第２面４２とが空気層２１を介して対向した状態で、第１の導光板３０と第２の導光板４０とは積層されており、第２の導光板４０の第２面４２から出射された平行光は、空気層２１、第２回折格子部材３４及び第１の導光板３０を通過して、第１の導光板３０の第２面３２から出射される。 Here, in a state where the first surface 31 of the first light guide plate 30 and the second surface 42 of the second light guide plate 40 face each other with the air layer 21 therebetween, the first light guide plate 30 and the second light guide plate 30. The optical plate 40 is laminated, and the parallel light emitted from the second surface 42 of the second light guide plate 40 passes through the air layer 21, the second diffraction grating member 34, and the first light guide plate 30, The light is emitted from the second surface 32 of the first light guide plate 30.

尚、光学装置２０，２０Ａの構成、構造に依存するが、第１の導光板３０に入射した平行光の一部が、第１回折格子部材３３で回折反射されることなく、第１回折格子部材３３を通過し、空気層２１を経由して、第２の導光板４０に入射する。但し、第２の導光板４０に入射した平行光の一部が、第３回折格子部材４３で回折反射されることなく、第３回折格子部材４３を通過し、第１の導光板３０に入射する構造としてもよい。 Although depending on the configuration and structure of the optical devices 20 and 20A, a part of the parallel light incident on the first light guide plate 30 is not diffracted and reflected by the first diffraction grating member 33, but the first diffraction grating. The light passes through the member 33 and enters the second light guide plate 40 via the air layer 21. However, a part of the parallel light incident on the second light guide plate 40 passes through the third diffraction grating member 43 and is incident on the first light guide plate 30 without being diffracted and reflected by the third diffraction grating member 43. It is good also as a structure to do.

そして、実施例１にあっては、第２回折格子部材３４と第４回折格子部材４４とは、等しい内部反射率を有する。 In the first embodiment, the second diffraction grating member 34 and the fourth diffraction grating member 44 have the same internal reflectance.

尚、実施例１あるいは後述する実施例２にあっては、光学装置２０，２０Ａにおいて、第１の導光板３０は、上述したとおり、第１の導光板３０の軸線（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面３１及び第２面３２）を有している。また、第２の導光板４０も、上述したとおり、第２の導光板４０の軸線（Ｙ方向）と平行に延びる２つの平行面（第１面４１及び第２面４２）を有している。ここで、平行光が入射する導光板３０，４０の面を導光板入射面、平行光が出射する導光板３０，４０の面を導光板出射面としたとき、実施例１における第１の導光板３０及び第２の導光板４０にあっては、第２面３２，４２によって導光板入射面及び導光板出射面が構成されている。但し、これに限定するものではなく、第１面３１，４１によって導光板入射面が構成され、第２面３２，４２によって導光板出射面が構成されていてもよい。実施例１あるいは後述する実施例２にあっては、上述したとおり、第１面３１，４１に第１回折格子部材３３及び第３回折格子部材４３が配置されている。 In Example 1 or Example 2 described later, in the optical devices 20 and 20A, the first light guide plate 30 is parallel to the axis (Y direction) of the first light guide plate 30 as described above. It has two parallel surfaces (the 1st surface 31 and the 2nd surface 32) extended. Moreover, the 2nd light guide plate 40 also has two parallel surfaces (the 1st surface 41 and the 2nd surface 42) extended in parallel with the axis line (Y direction) of the 2nd light guide plate 40 as above-mentioned. . Here, when the surface of the light guide plates 30 and 40 on which the parallel light is incident is the light guide plate entrance surface, and the surface of the light guide plates 30 and 40 on which the parallel light is emitted is the light guide plate exit surface, the first guide in the first embodiment. In the optical plate 30 and the second light guide plate 40, the second surfaces 32 and 42 constitute a light guide plate entrance surface and a light guide plate exit surface. However, the present invention is not limited to this, and the light guide plate entrance surface may be configured by the first surfaces 31 and 41, and the light guide plate exit surface may be configured by the second surfaces 32 and 42. In Example 1 or Example 2 to be described later, as described above, the first diffraction grating member 33 and the third diffraction grating member 43 are arranged on the first surfaces 31 and 41.

実施例１において、第１の導光板３０にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の２色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。具体的には、限定するものではないが、実施例１にあっては、赤色及び青色の２色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射される。一方、第２の導光板４０にあっては、３色の平行光の内の残りの１色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される。具体的には、緑色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される。 In the first embodiment, in the first light guide plate 30, two parallel lights of the three colors of red, green, and blue are propagated through total reflection and then emitted. Specifically, although not limited, in Example 1, the parallel light of two colors of red and blue is emitted after propagating through the interior by total reflection. On the other hand, in the second light guide plate 40, the remaining one color of the three colors of parallel light is incident, propagated through the interior by total reflection, and then emitted. Specifically, green parallel light is incident, propagated through the interior by total reflection, and then emitted.

実施例１にあっては、第１の導光板３０及び第２の導光板４０を光学ガラス（ＢＫ７）から作製した。また、第１回折格子部材３３、第２回折格子部材３４、第３回折格子部材４３及び第４回折格子部材４４は、フォトポリマー材料から成り、その内部から表面に亙り、所定の干渉縞が形成されている。 In Example 1, the first light guide plate 30 and the second light guide plate 40 were made of optical glass (BK7). The first diffraction grating member 33, the second diffraction grating member 34, the third diffraction grating member 43, and the fourth diffraction grating member 44 are made of a photopolymer material and extend from the inside to the surface to form predetermined interference fringes. Has been.

具体的には、実施例１にあっては、第１回折格子部材３３及び第２回折格子部材３４は、異なる２種類（赤色及び青色の２種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有する２種類の光を回折反射させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成る２層の回折格子層３３Ｒ，３３Ｂ，３４Ｒ，３４Ｂが積層されて成る。尚、このような回折格子層の積層は、２層の回折格子層をそれぞれ別個に作製した後、２層の回折格子層を、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用して積層（接着）すればよく、あるいは又、粘着性を有するフォトポリマー材料を用いて１層の回折格子層を作製した後、その上に順次粘着性を有するフォトポリマー材料を貼り付けて回折格子層を作製することで、２層の回折格子層を作製してもよい。一方、第３回折格子部材４３及び第４回折格子部材４４は、緑色といった１種類の波長帯域（あるいは、波長）を有する１種類の光を回折反射させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成る単層の回折格子層４３Ｇ，４４Ｇから成る。 Specifically, in the first embodiment, the first diffraction grating member 33 and the second diffraction grating member 34 have two different types (two types of red and blue) of wavelength bands (or wavelengths) 2. In order to diffract and reflect various types of light, two diffraction grating layers 33R, 33B, 34R, and 34B made of a reflective volume hologram diffraction grating are laminated. In addition, such a diffraction grating layer is formed by separately forming two diffraction grating layers and then laminating (adhering) the two diffraction grating layers using, for example, an ultraviolet curable adhesive. Alternatively, after preparing a single diffraction grating layer using a photopolymer material having adhesiveness, a diffraction grating layer is produced by sequentially sticking a photopolymer material having adhesiveness thereon. Two diffraction grating layers may be produced. On the other hand, the third diffraction grating member 43 and the fourth diffraction grating member 44 are formed of a reflective volume hologram diffraction grating in order to diffract and reflect one kind of light having one kind of wavelength band (or wavelength) such as green. It consists of single-layer diffraction grating layers 43G and 44G.

実施例１の光学装置２０にあっては、第２回折格子部材３４と第４回折格子部材４４とは、等しい内部反射率を有するが、具体的には、第２回折格子部材３４の内部反射率をＴ₂、第４回折格子部材４４の内部反射率をＴ₄としたとき、Ｔ₂，Ｔ₄は、それぞれ、
Ｔ₂＝（１−η₂）×Ａ₂［θ₂］（３−１）
Ｔ₄＝（１−η₄）×Ａ₄［θ₄］（３−２）
で表され、
０．８≦｜Ｔ₂／Ｔ₄｜≦１．２（３−３）
を満足する。ここで、各パラメータを、以下の表１に規定する。 In the optical device 20 of the first embodiment, the second diffraction grating member 34 and the fourth diffraction grating member 44 have the same internal reflectivity, but specifically, the internal reflection of the second diffraction grating member 34. When the rate is T ₂ and the internal reflectance of the fourth diffraction grating member 44 is T ₄ , T ₂ and T ₄ are respectively
T ₂ = (1−η ₂ ) × A ₂ [θ ₂ ] (3-1)
T ₄ = (1−η ₄ ) × A ₄ [θ ₄ ] (3-2)
Represented by
0.8 ≦ | T ₂ / T ₄ | ≦ 1.2 (3-3)
Satisfied. Here, each parameter is defined in Table 1 below.

［表１］
η₂：第２回折格子部材３４の回折効率
θ₂：第２回折格子部材３４の内部における平行光の全反射の角度
Ａ₂：第２回折格子部材３４に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第２回折格子部材３４における光透過率
Ａ₂［θ₂］：光透過率Ａ₂を底、｛２／ｃｏｓ（θ₂）｝を指数とする累乗の値
η₄：第４回折格子部材４４の回折効率
θ₄：第４回折格子部材４４の内部における平行光の全反射の角度
Ａ₄：第４回折格子部材４４に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第４回折格子部材４４における光透過率
Ａ₄［θ₄］：光透過率Ａ₄を底、｛２／ｃｏｓ（θ₄）｝を指数とする累乗の値 [Table 1]
η ₂ : diffraction efficiency of the second diffraction grating member 34 θ ₂ : angle of total reflection of parallel light inside the second diffraction grating member 34 A ₂ : parallel light is incident on the second diffraction grating member 34 from the normal direction The light transmittance A ₂ [θ ₂ ] in the second diffraction grating member 34 when it is assumed that the light is emitted in the normal direction: the light transmittance A ₂ is the bottom, and {2 / cos (θ ₂ )} is the index. Power value η ₄ : Diffraction efficiency of the fourth diffraction grating member 44 θ ₄ : Angle of total reflection of parallel light inside the fourth diffraction grating member 44 A ₄ : Parallel light is normal to the fourth diffraction grating member 44 incident from the light transmission a ₄ [theta _4] in the fourth diffraction grating member 44 when it is assumed that emitted in the normal direction: bottom light transmittance a _4, a _{{2 / cos (θ 4)} } Exponential value

光学装置２０における各回折格子部材の光透過率を実測した結果を、図８（赤色の平行光を回折反射する反射型体積ホログラム回折格子）、図９（青色の平行光を回折反射する反射型体積ホログラム回折格子）、及び、図１０（緑色の平行光を回折反射する反射型体積ホログラム回折格子）に示す。これらの図において、「ＢＬ」で示すベースラインの光透過率の値に、反射型体積ホログラム回折格子と空気との境界面におけるフレネル反射に基づく表面反射率（一般に、約８％）を加えた値が、反射型体積ホログラム回折格子における垂直入射光の光透過率Ａ₂，Ａ₄である。図８、図９及び図１０に示した例では、垂直入射光の光透過率は、それぞれ、Ａ₂＝８８％、Ａ₂＝８８％、Ａ₄＝９８％である。 FIG. 8 (reflective volume hologram diffraction grating that diffracts and reflects red parallel light) and FIG. 9 (reflective type that diffracts and reflects blue parallel light) are shown in FIG. Volume hologram diffraction grating) and FIG. 10 (reflection volume hologram diffraction grating that diffracts and reflects green parallel light) are shown. In these figures, the surface reflectance (generally about 8%) based on Fresnel reflection at the interface between the reflective volume hologram diffraction grating and air is added to the baseline light transmittance value indicated by “BL”. The values are the light transmittances A ₂ and A ₄ of vertically incident light in the reflective volume hologram diffraction grating. In the example shown in FIGS. 8, 9, and 10, the light transmittances of the normal incident light are A ₂ = 88%, A ₂ = 88%, and A ₄ = 98%, respectively.

導光板内を全反射して進行する平行光にあっては、回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度（全反射角度）をθ₂，θ₄としたとき、例えば、回折格子部材の第１面から出発した平行光が第２面において全反射され、再び回折格子部材の第１面に到達するまでに、｛２／ｃｏｓ（θ₂）｝、｛２／ｃｏｓ（θ₄）｝で与えられる規格化された距離を通過するので、透過率は、Ａ₂［θ₂］，Ａ₄［θ₄］となる。尚、この透過率には、回折格子部材における吸収、散乱の両方の因子が含まれているが、これらを峻別する必要はない。 For parallel light traveling in the light guide plate with total reflection, when the angles of total reflection of parallel light (total reflection angles) inside the diffraction grating member are θ ₂ and θ ₄ , for example, the diffraction grating member The parallel light starting from the first surface is totally reflected on the second surface and is again {2 / cos (θ ₂ )}, {2 / cos (θ ₄ ) before reaching the first surface of the diffraction grating member again. }, The transmittance is A ₂ [θ ₂ ], A ₄ [θ ₄ ]. This transmittance includes both factors of absorption and scattering in the diffraction grating member, but it is not necessary to distinguish them.

ところで、緑色の平行光を回折反射する反射型体積ホログラム回折格子において、反射回折によって失われる光量を実測した結果を図１１に示す。ここで、反射回折によって失われる光量の最大値は、図１１において線分ＢＬ’で示す値である。従って、回折効率η₄は、図１１における実線矢印で示される値を、点線矢印で示される値で除することで求めることができる。回折効率η₂も同様にして求めることができる。 By the way, FIG. 11 shows the result of actual measurement of the amount of light lost due to reflection diffraction in a reflective volume hologram diffraction grating that diffracts and reflects green parallel light. Here, the maximum value of the amount of light lost due to reflection diffraction is a value indicated by a line segment BL ′ in FIG. Accordingly, the diffraction efficiency η ₄ can be obtained by dividing the value indicated by the solid line arrow in FIG. 11 by the value indicated by the dotted line arrow. The diffraction efficiency η ₂ can be obtained in the same manner.

このようにして、η₂，Ａ₂，η₄，Ａ₄を実測にて求めることができるので、式（３−１）、式（３−２）から内部反射率Ｔ₂，Ｔ₄を求めることができる。尚、回折格子部材においては、回折格子部材に入射する平行光の一部が回折反射されて導光板から出射され、残りの平行光は回折格子部材によって単に反射され、導光板内を伝播し、導光板の第２面で全反射し、再び回折格子部材に入射する。 In this way, since η ₂ , A ₂ , η ₄ , and A ₄ can be obtained by actual measurement, the internal reflectances T ₂ and T ₄ are obtained from the equations (3-1) and (3-2). be able to. In the diffraction grating member, a part of the parallel light incident on the diffraction grating member is diffracted and reflected and emitted from the light guide plate, and the remaining parallel light is simply reflected by the diffraction grating member and propagates in the light guide plate. The light is totally reflected by the second surface of the light guide plate and again enters the diffraction grating member.

図１１にて示した反射回折によって光量が失われる状態にあっては、回折格子部材に第１回目に入射する直前の光の光量を「１００」としたとき、回折格子部材に第１回目に入射し、回折反射されて導光板から出射する光の光量は「４１」であり、回折格子部材に第２回目に入射し、回折反射されて導光板から出射する光の光量は「１９」であり、回折格子部材に第３回目に入射し、回折反射されて導光板から出射する光の光量は「９」であった。 In the state in which the amount of light is lost due to the reflection diffraction shown in FIG. 11, when the amount of light just before entering the diffraction grating member for the first time is “100”, the diffraction grating member is in the first time. The amount of light incident and diffracted and reflected and emitted from the light guide plate is “41”, and the amount of light incident on the diffraction grating member for the second time and diffracted and reflected and emitted from the light guide plate is “19”. The amount of light incident on the diffraction grating member for the third time, diffracted and reflected, and emitted from the light guide plate was “9”.

式（３−３）を満足させるために、実施例１にあっては、第２回折格子部材３４の厚さと第４回折格子部材４４の厚さとの最適化を図った。 In order to satisfy Expression (3-3), in Example 1, the thickness of the second diffraction grating member 34 and the thickness of the fourth diffraction grating member 44 were optimized.

回折格子部材における回折効率等の議論を一般化するために、以下のパラメータを規定する。 In order to generalize the discussion of diffraction efficiency and the like in the diffraction grating member, the following parameters are defined.

Ｔ：回折格子部材の内部反射率
η：回折格子部材の回折効率
θ：回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度
Ａ：回折格子部材に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの回折格子部材の単位長さ当たりの光透過率
Ａ［θ］：光透過率Ａを底、｛２ｄ／ｃｏｓ（θ）｝を指数とする累乗の値
ｄ：回折格子部材の厚さ T: Internal reflectance of diffraction grating member η: Diffraction efficiency of diffraction grating member θ: Angle of total reflection of parallel light inside diffraction grating member A: Parallel light is incident on diffraction grating member from normal direction, and normal line Light transmittance A [θ] per unit length of the diffraction grating member when it is assumed that the light is emitted in the direction: a power value with the light transmittance A as a base and {2 d / cos (θ)} as an index
d: Thickness of the diffraction grating member

このとき、回折格子部材の内部反射率Ｔは、
Ｔ＝（１−η）×Ａ［θ］
で表すことができる。 At this time, the internal reflectance T of the diffraction grating member is
T = (1−η) × A [θ]
Can be expressed as

ここで、回折格子部材の回折効率ηとＡ［θ］の値との組合せ（η，Ａ［θ］）から求められたＴの値Ｔ（η，Ａ［θ］）は、以下のとおりである。 Here, the value T (η, A [θ]) of T calculated from the combination (η, A [θ]) of the diffraction efficiency η and A [θ] of the diffraction grating member is as follows. is there.

Ｔ（０．２，１．０）＝０．８×１．０＝０．８
Ｔ（０．２，０．８）＝０．８×０．８＝０．６４
Ｔ（０．２，０．７）＝０．８×０．７＝０．５６
Ｔ（０．２，０．６）＝０．８×０．６＝０．４８
Ｔ（０．２，０．４）＝０．８×０．４＝０．３２

Ｔ（０．３，１．０）＝０．７×１．０＝０．７
Ｔ（０．３，０．８）＝０．７×０．８＝０．５６
Ｔ（０．３，０．７）＝０．７×０．７＝０．４９
Ｔ（０．３，０．６）＝０．７×０．６＝０．４２
Ｔ（０．３，０．４）＝０．７×０．４＝０．２８

Ｔ（０．４，１．０）＝０．６×１．０＝０．６
Ｔ（０．４，０．８）＝０．６×０．８＝０．４８
Ｔ（０．４，０．７）＝０．６×０．７＝０．４２
Ｔ（０．４，０．６）＝０．６×０．６＝０．３６
Ｔ（０．４，０．４）＝０．６×０．４＝０．２４ T (0.2,1.0) = 0.8 × 1.0 = 0.8
T (0.2,0.8) = 0.8 × 0.8 = 0.64
T (0.2, 0.7) = 0.8 × 0.7 = 0.56
T (0.2,0.6) = 0.8 × 0.6 = 0.48
T (0.2,0.4) = 0.8 × 0.4 = 0.32

T (0.3,1.0) = 0.7 × 1.0 = 0.7
T (0.3,0.8) = 0.7 × 0.8 = 0.56
T (0.3, 0.7) = 0.7 × 0.7 = 0.49
T (0.3, 0.6) = 0.7 × 0.6 = 0.42
T (0.3,0.4) = 0.7 × 0.4 = 0.28

T (0.4,1.0) = 0.6 × 1.0 = 0.6
T (0.4,0.8) = 0.6 × 0.8 = 0.48
T (0.4, 0.7) = 0.6 × 0.7 = 0.42
T (0.4,0.6) = 0.6 × 0.6 = 0.36
T (0.4,0.4) = 0.6 × 0.4 = 0.24

従って、例えば、回折格子部材の回折効率η＝０．２、Ａ［θ］＝０．６の場合の回折格子部材の内部反射率Ｔ（０．２，０．６）の値（０．４８）は、回折格子部材の回折効率η＝０．４、Ａ［θ］＝０．８の場合の回折格子部材の内部反射率Ｔ（０．２，０．６）の値（０．４８）と同じであり、あるいは又、回折格子部材の回折効率η＝０．３、Ａ［θ］＝０．７の場合の回折格子部材の内部反射率Ｔ（０．３，０．７）の値（０．４９）とほぼ同じである。従って、回折格子部材の回折効率η及びＡ［θ］の適切な値が得られるように回折格子部材を設計することで、所望の内部反射率を有する回折格子部材を作製することができる。 Therefore, for example, when the diffraction efficiency of the diffraction grating member is η = 0.2 and A [θ] = 0.6, the value of the internal reflectance T (0.2, 0.6) of the diffraction grating member (0.48). ) Is the value (0.48) of the internal reflectance T (0.2, 0.6) of the diffraction grating member when the diffraction efficiency of the diffraction grating member is η = 0.4 and A [θ] = 0.8. Or the value of the internal reflectance T (0.3, 0.7) of the diffraction grating member when the diffraction efficiency of the diffraction grating member is η = 0.3 and A [θ] = 0.7 It is almost the same as (0.49). Therefore, a diffraction grating member having a desired internal reflectance can be produced by designing the diffraction grating member so that appropriate values of the diffraction efficiency η and A [θ] of the diffraction grating member can be obtained.

こうして得られた実施例１の画像表示装置に基づき、画像を観察したところ、画像観察者の瞳５０を地点（Ｘ₀，０）（但し、Ｘ₀＝１５ｍｍ）から、左右に１ｍｍ移動させたが（±Ｙ₀＝±１ｍｍ）、観察された画像に色ムラや輝度ムラは認められなかった。 When the image was observed based on the image display device of Example 1 thus obtained, the pupil 50 of the image observer was moved 1 mm to the left and right from the point (X ₀ , 0) (where X ₀ = 15 mm). However (± Y ₀ = ± 1 mm), no color unevenness or luminance unevenness was observed in the observed image.

尚、以上に説明した回折格子部材にあっては、第２回折格子部材３４の厚さと第４回折格子部材４４の厚さとの最適化を図ったが、代替的に、第２回折格子部材３４及び第４回折格子部材４４における屈折率変調の最適化を図ることで、式（３−３）を満足させてもよい。即ち、回折格子部材の作製時、高い屈折率（ｎ_H）を有する領域と低い屈折率（ｎ_L）を有する領域とを交互に形成することで干渉縞を形成するが、この干渉縞の形成の際の屈折率の値（ｎ_H，ｎ_L）を制御することで、式（３−３）を満足させることができる。 In the diffraction grating member described above, the thickness of the second diffraction grating member 34 and the thickness of the fourth diffraction grating member 44 are optimized, but instead, the second diffraction grating member 34 is used. And by optimizing the refractive index modulation in the fourth diffraction grating member 44, the expression (3-3) may be satisfied. That is, when the diffraction grating member is manufactured, interference fringes are formed by alternately forming regions having a high refractive index (n _H ) and regions having a low refractive index (n _L ). By controlling the refractive index values (n _H , n _L ) in this case, the expression (3-3) can be satisfied.

また、図２に概念図を示すように、代替的に、第１の導光板３０にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の１色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射され、第２の導光板４０にあっては、該３色の平行光の内の残りの２色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射される形態とすることもできる。即ち、第３回折格子部材４３及び第４回折格子部材４４を、異なる２種類（赤色及び青色の２種類）の波長帯域（あるいは、波長）を有する２種類の光を回折反射させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成る２層の回折格子層４３Ｒ，４３Ｂ，４４Ｒ，４４Ｂが積層されて成る構成とし、一方、第１回折格子部材３３及び第２回折格子部材３４を、緑色といった１種類の波長帯域（あるいは、波長）を有する１種類の光を回折反射させるために、反射型体積ホログラム回折格子から成る単層の回折格子層３３Ｇ，３４Ｇから成る構成とする。次に述べる実施例２においても同様とすることができる。 In addition, as shown in the conceptual diagram of FIG. 2, alternatively, in the first light guide plate 30, one color of parallel light of three colors of red, green, and blue is entirely inside. After being propagated by reflection, it is emitted, and in the second light guide plate 40, the remaining two colors of the parallel light of the three colors are incident and propagated by total reflection before being emitted. It can also be set as a form. That is, the third diffraction grating member 43 and the fourth diffraction grating member 44 are reflected in order to diffract and reflect two types of light having two different types (two types of red and blue) of wavelength bands (or wavelengths). A two-layer diffraction grating layer 43R, 43B, 44R, 44B made of a type volume hologram diffraction grating is laminated, while the first diffraction grating member 33 and the second diffraction grating member 34 are made of one type such as green. In order to diffract-reflect one kind of light having a wavelength band (or wavelength), a single-layer diffraction grating layer 33G, 34G composed of a reflective volume hologram diffraction grating is used. The same applies to Example 2 described below.

あるいは又、図３に概念図を示すように、代替的に、第１回折格子部材３３及び第２回折格子部材３４を、異なる２種類の波長帯域（あるいは、波長）を有する２種類の光を回折反射させるために、１層の回折格子層に２種類の干渉縞が形成された構成とすることもできるし、第３回折格子部材４３及び第４回折格子部材４４を、異なる２種類の波長帯域（あるいは、波長）を有する２種類の光を回折反射させるために、１層の回折格子層に２種類の干渉縞が形成された構成とすることもできる。次に述べる実施例２においても同様とすることができる。 Alternatively, as shown in a conceptual diagram in FIG. 3, alternatively, the first diffraction grating member 33 and the second diffraction grating member 34 are made to transmit two types of light having two different wavelength bands (or wavelengths). In order to reflect the diffraction, two types of interference fringes may be formed in one diffraction grating layer, and the third diffraction grating member 43 and the fourth diffraction grating member 44 may have two different wavelengths. In order to diffract and reflect two types of light having a band (or wavelength), it is possible to adopt a configuration in which two types of interference fringes are formed in one diffraction grating layer. The same applies to Example 2 described below.

実施例２は、実施例１の変形である。図４に実施例２の画像表示装置の概念図を示すが、実施例２の光学装置２０Ａにあっては、第４回折格子部材４４は、その外面、回折反射特性を有していない補償層６０を備えている。ここで、補償層６０は、第４回折格子部材４４を構成する材料を回折反射させる回折格子層を構成する材料）と同じ材料から構成されている。第２回折格子部材３４における内部全反射率と、第４回折格子部材４４における内部全反射率とを等しくしているが、具体的には、第２回折格子部材３４の厚さ及び補償層６０の厚さの最適化を図ることによって、これを実現している。一方、比較例２においては、第４回折格子部材４４は、その外面、回折反射特性を有していない補償層を備えておらず、この点が実施例２と相違する。 The second embodiment is a modification of the first embodiment. FIG. 4 shows a conceptual diagram of the image display device of the second embodiment. In the optical device 20A of the second embodiment, the fourth diffraction grating member 44 has an outer surface, a compensation layer having no diffraction reflection characteristics. 60. Here, the compensation layer 60 is made of the same material as the material constituting the diffraction grating layer that diffracts and reflects the material constituting the fourth diffraction grating member 44. The total internal reflectivity of the second diffraction grating member 34 and the internal total reflectivity of the fourth diffraction grating member 44 are made equal. Specifically, the thickness of the second diffraction grating member 34 and the compensation layer 60 are the same. This is achieved by optimizing the thickness of the film. On the other hand, in the second comparative example, the fourth diffraction grating member 44 is not provided with a compensation layer having no outer surface or diffraction reflection characteristics, and this point is different from the second example.

実施例２あるいは比較例２にあっては、±Ｙ₀＝±１．０ｍｍ，±θ₀＝±７度とした。また、瞳径を３．０ｍｍとした。そして、このような条件における、地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲（＋７度から−７度の画角範囲）で観察された、第２回折格子部材３４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを第２回折格子部材・規格化強度パターンとしたとき、赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを図１２に示し、青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを図１３に示す。また、地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲（＋７度から−７度の画角範囲）で観察された、第４回折格子部材４４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを第４回折格子部材・規格化強度パターンとしたとき、緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを図１４に示す。併せて、図１２に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターン、図１３に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを、図１４に示す。尚、図１２、図１３、図１４、あるいは、後述する図１７、図１８、図１９において、「＋Ｒ」，「＋Ｂ」，「＋Ｒ」は、＋Ｙ₀（＋１．０ｍｍ）における第２回折格子部材・規格化強度パターンを示し、「−Ｒ」，「−Ｂ」，「−Ｒ」は、−Ｙ₀（−１．０ｍｍ）における第２回折格子部材・規格化強度パターンを示す。 In Example 2 or Comparative Example 2, ± Y ₀ = ± 1.0 mm and ± θ ₀ = ± 7 degrees were set. The pupil diameter was 3.0 mm. In such a condition, the second diffraction grating member 34 observed at the point (X ₀ , 0) in the field angle range from −θ ₀ to + θ ₀ (field angle range from +7 degrees to −7 degrees). When the light intensity pattern of the parallel light diffracted and reflected and emitted from the first light guide plate 30 is the second diffraction grating member / normalized intensity pattern, the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red is shown in FIG. FIG. 13 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue. In addition, the first diffraction grating 44 is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member 44, which is observed in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ (the field angle range of +7 degrees to −7 degrees) at the point (X ₀ , 0). When the light intensity pattern of the parallel light emitted from the light guide plate 30 is the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern, the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green is shown in FIG. In addition, FIG. 14 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red shown in FIG. 12, and the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue shown in FIG. In FIGS. 12, 13, 14, or FIGS. 17, 18, and 19 to be described later, “+ R”, “+ B”, and “+ R” are the second diffraction gratings at + Y ₀ (+1.0 mm). The member / normalized intensity pattern is shown, and “−R”, “−B”, and “−R” indicate the second diffraction grating member / normalized intensity pattern at −Y ₀ (−1.0 mm).

更には、比較例２における同様の赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを図１７に示し、青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを図１８に示し、緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを図１９に示す。 Further, the second diffraction grating member / normalized intensity pattern related to the same red color in Comparative Example 2 is shown in FIG. 17, the second diffraction grating member / normalized intensity pattern related to blue is shown in FIG. FIG. 19 shows a lattice member / normalized strength pattern.

そして、実施例２において、
Ｍａｘ ₁：
地点（Ｘ₀，Ｙ₀）［但し、Ｙ₀＞０］において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材３４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第１規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₁：
第１規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₁：
第１規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₂：
地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材３４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第２規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₂：
第２規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₂：
第２規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₃：
地点（Ｘ₀，Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材４４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第３規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₃：
第３規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₃：
第３規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₄：
地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀からθ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材４４で回折反射され第１の導光板３０から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第４規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₄：
第４規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₄：
第４規格化パターンにおける平均値
とし、それぞれを、以下の表２、表３、表４に示す。 And in Example 2,
Max ₁ :
Observed at a point (X ₀ , Y ₀ ) [Y ₀ > 0] in an angle of view range of −θ ₀ to + θ ₀ , and is diffracted and reflected by the second diffraction grating member 34 and emitted from the first light guide plate 30 The maximum value in the first normalized pattern obtained by normalizing the light intensity pattern of the parallel light based on the second diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₁ ：
Minimum value in the first normalized pattern
Ave ₁ :
Average value in the first normalized pattern
Max ₂ :
The light intensity of the parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member 34 and emitted from the first light guide plate 30 is observed at the point (X ₀ , −Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to + θ _0. Maximum value in the second normalized pattern obtained by normalizing the pattern based on the second diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₂ :
Minimum value in the second normalization pattern
Ave ₂ :
Average value in the second normalization pattern
Max ₃ :
The light intensity pattern of the parallel light that is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member 44 and emitted from the first light guide plate 30 is observed at the point (X ₀ , Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to + θ _0. Is the maximum value in the third normalized pattern obtained by standardizing based on the fourth diffraction grating member and the normalized strength pattern
Min ₃ :
Minimum value in the 3rd normalization pattern
Ave ₃ :
Average value in the 3rd normalization pattern
Max ₄ :
The light intensity of the parallel light that is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member 44 and emitted from the first light guide plate 30 is observed at the point (X ₀ , −Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to θ _0. Maximum value in the fourth normalized pattern obtained by normalizing the pattern based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₄ :
Minimum value in the 4th normalization pattern
Ave ₄ :
The average values in the fourth normalized pattern are shown in Table 2, Table 3, and Table 4 below.

更には、比較例２におけるこれらの値を、表５、表６、表７に示す。尚、比較例２は、上述したとおり、第４回折格子部材４４が、その外面、回折反射特性を有していない補償層を備えていない点が、実施例２と相違しているので、表２と表５、表３と表６とは、同じ内容となっている。 Furthermore, these values in Comparative Example 2 are shown in Table 5, Table 6, and Table 7. As described above, Comparative Example 2 is different from Example 2 in that the fourth diffraction grating member 44 does not include a compensation layer that does not have the outer surface and diffraction reflection characteristics. Tables 2 and 5 and Tables 3 and 6 have the same contents.

［表２］
実施例２：図１２に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₁＝１．４
Ｍｉｎ ₁＝１．０５
Ａｖｅ ₁＝１．２
Ｍａｘ ₂＝１．０
Ｍｉｎ ₂＝０．７５
Ａｖｅ ₂＝０．８２ [Table 2]
Example 2: Based on the second diffraction grating member and normalized intensity pattern for red shown in FIG.
Max ₁ = 1.4
Min ₁ = 1.05
Ave ₁ = 1.2
Max ₂ = 1.0
Min ₂ = 0.75
Ave ₂ = 0.82

［表３］
実施例２：図１３に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₁＝１．４５
Ｍｉｎ ₁＝１．１
Ａｖｅ ₁＝１．３
Ｍａｘ ₂＝０．９５
Ｍｉｎ ₂＝０．６８
Ａｖｅ ₂＝０．８ [Table 3]
Example 2: Based on the second diffraction grating member and normalized intensity pattern for blue shown in FIG.
Max ₁ = 1.45
Min ₁ = 1.1
Ave ₁ = 1.3
Max ₂ = 0.95
Min ₂ = 0.68
Ave ₂ = 0.8

［表４］
実施例２：図１４に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₃＝１．３５
Ｍｉｎ ₃＝１．１５
Ａｖｅ ₃＝１．２５
Ｍａｘ ₄＝０．９
Ｍｉｎ ₄＝０．７
Ａｖｅ ₄＝０．８ [Table 4]
Example 2: Based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG.
Max ₃ = 1.35
Min ₃ = 1.15
Ave ₃ = 1.25
Max ₄ = 0.9
Min ₄ = 0.7
Ave ₄ = 0.8

［表５］
比較例２：図１７に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₁＝１．４
Ｍｉｎ ₁＝１．０５
Ａｖｅ ₁＝１．２
Ｍａｘ ₂＝１．０
Ｍｉｎ ₂＝０．７５
Ａｖｅ ₂＝０．８２ [Table 5]
Comparative Example 2: Based on the second diffraction grating member and normalized intensity pattern for red shown in FIG.
Max ₁ = 1.4
Min ₁ = 1.05
Ave ₁ = 1.2
Max ₂ = 1.0
Min ₂ = 0.75
Ave ₂ = 0.82

［表６］
比較例２：図１８に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₁＝１．４５
Ｍｉｎ ₁＝１．１
Ａｖｅ ₁＝１．３
Ｍａｘ ₂＝０．９５
Ｍｉｎ ₂＝０．６８
Ａｖｅ ₂＝０．８ [Table 6]
Comparative Example 2: Based on the second diffraction grating member and normalized intensity pattern for blue shown in FIG.
Max ₁ = 1.45
Min ₁ = 1.1
Ave ₁ = 1.3
Max ₂ = 0.95
Min ₂ = 0.68
Ave ₂ = 0.8

［表７］
比較例２：図１９に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づく
Ｍａｘ ₃＝１．２
Ｍｉｎ ₃＝１．０５
Ａｖｅ ₃＝１．１２
Ｍａｘ ₄＝０．９５
Ｍｉｎ ₄＝０．８５
Ａｖｅ ₄＝０．８７ [Table 7]
Comparative Example 2: Based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG.
Max ₃ = 1.2
Min ₃ = 1.05
Ave ₃ = 1.12
Max ₄ = 0.95
Min ₄ = 0.85
Ave ₄ = 0.87

尚、実施例２において、図１４に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１２に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを緑色に関して規格化したグラフを図１５に示し、図１３に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを緑色に関して規格化したグラフを図１６に示す。尚、図１５、図１６、あるいは、後述する図２０、図２１において、「＋（Ｒ−Ｇ）／Ｇ」（曲線「Ａ」で示す），「＋（Ｂ−Ｇ）／Ｇ」（曲線「Ｂ」で示す）は、＋Ｙ₀（＋１．０ｍｍ）におけるグラフであり、「−（Ｒ−Ｇ）／Ｇ」（曲線「ａ」で示す），「−（Ｂ−Ｇ）／Ｇ」（曲線「ｂ」で示す）は、−Ｙ₀（−１．０ｍｍ）におけるグラフである。 In Example 2, the second diffraction grating member / normalized intensity pattern related to red shown in FIG. 12 is normalized with respect to green, based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern related to green shown in FIG. FIG. 15 shows the obtained graph, and FIG. 16 shows a graph obtained by normalizing the second diffraction grating member / normalized intensity pattern related to blue shown in FIG. 13 with respect to green. In FIG. 15, FIG. 16, or FIG. 20 and FIG. 21, which will be described later, “+ (RG) / G” (indicated by a curve “A”), “+ (BG) / G” (curve “B” is a graph at + Y ₀ (+1.0 mm), “− (R−G) / G” (indicated by the curve “a”), “− (B−G) / G” ( Curve “b”) is a graph at −Y ₀ (−1.0 mm).

また、比較例２において、図１９に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１７に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフを図２０に示し、図１８に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフを図２１に示す。 In Comparative Example 2, a graph obtained by standardizing the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red shown in FIG. 17 with the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG. 19 as a reference. FIG. 21 shows a graph obtained by normalizing the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for the blue color shown in FIG.

更には、比較例２の光学装置にあっては、青色に関して、
｜Ｍａｘ ₁ −Ｍａｘ ₃｜＝０．１５
｜Ｍｉｎ ₁ −Ｍｉｎ ₃｜＝０．１
｜Ａｖｅ ₁ −Ａｖｅ ₃｜＝０．１３
｜Ｍａｘ ₂ −Ｍａｘ ₄｜＝０．０５
｜Ｍｉｎ ₂ −Ｍｉｎ ₄｜＝０．１５
｜Ａｖｅ ₂ −Ａｖｅ ₄｜＝０．０７
であり、式（１−１）、式（１−３）、式（２−２）、式（２−３）を満足していない。

Furthermore, in the optical device of Comparative Example 2, regarding blue,
| Max ₁ −Max ₃ | = 0.15
| Min ₁ −Min ₃ | = 0.1
Ave ₁ −Ave ₃ | = 0.13
| Max ₂ −Max ₄ | = 0.05
| Min ₂ −Min ₄ | = 0.15
Ave ₂ −Ave ₄ | = 0.07
It does not satisfy Formula (1-1), Formula (1-3), Formula (2-2), and Formula (2-3).

こうして得られた実施例２の画像表示装置に基づき、画像を観察したところ、画像観察者の瞳５０を地点（Ｘ₀，０）（但し、Ｘ₀＝１５ｍｍ）から、左右に１ｍｍ移動させたが（±Ｙ₀＝±１ｍｍ）、観察された画像に色ムラや輝度ムラは認められなかった。一方、比較例２の画像表示装置に基づき、画像を観察したところ、画像観察者の瞳を地点（Ｘ₀，０）から、左右に１ｍｍ移動させたところ（±Ｙ₀＝±１ｍｍ）、観察された画像に明らかな色ムラや輝度ムラが認められた。 When the image was observed based on the image display device of Example 2 thus obtained, the pupil 50 of the image observer was moved 1 mm from the point (X ₀ , 0) (where X ₀ = 15 mm) to the left and right. However (± Y ₀ = ± 1 mm), no color unevenness or luminance unevenness was observed in the observed image. On the other hand, when the image was observed based on the image display device of Comparative Example 2, the image observer's pupil was moved 1 mm to the left and right from the point (X ₀ , 0) (± Y ₀ = ± 1 mm). Clear color unevenness and brightness unevenness were observed in the obtained image.

尚、図５に概念図を示すように、第４回折格子部材４４と第２の導光板４０の第１面４１との間に回折反射特性を有していない補償層６０を備えている構成とすることもできる。あるいは又、図６に概念図を示すように、第２回折格子部材３４と第１の導光板３０の第１面３１との間に、回折反射特性を有していない補償層６０Ａを備える構成とすることもできる。ここで、補償層６０Ａは、第２回折格子部材３４を構成する材料と同じ材料から構成されている。そして、この場合においても、第２回折格子部材３４における内部全反射率は、第４回折格子部材４４における内部全反射率よりも低い。あるいは又、図７に概念図を示すように、第２回折格子部材３４は、その外面、回折反射特性を有していない補償層６０Ａを備えている構成とすることもできる。 As shown in the conceptual diagram of FIG. 5, the compensation layer 60 that does not have diffraction reflection characteristics is provided between the fourth diffraction grating member 44 and the first surface 41 of the second light guide plate 40. It can also be. Alternatively, as shown in a conceptual diagram in FIG. 6, a configuration in which a compensation layer 60 </ b> A having no diffraction reflection characteristics is provided between the second diffraction grating member 34 and the first surface 31 of the first light guide plate 30. It can also be. Here, the compensation layer 60 </ b> A is made of the same material as that of the second diffraction grating member 34. Even in this case, the internal total reflectance of the second diffraction grating member 34 is lower than the internal total reflectance of the fourth diffraction grating member 44. Alternatively, as shown in a conceptual diagram in FIG. 7, the second diffraction grating member 34 may be configured to include a compensation layer 60 </ b> A that does not have an outer surface and diffraction reflection characteristics.

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した画像表示装置の構成、構造は例示であり、適宜変更することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable Example, this invention is not limited to these Examples. The configuration and structure of the image display device described in the embodiments are examples and can be changed as appropriate.

図１は、実施例１の画像表示装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of an image display apparatus according to the first embodiment. 図２は、実施例１の画像表示装置の変形例の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a modification of the image display device according to the first embodiment. 図３は、実施例１の画像表示装置の別の変形例の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of another modification of the image display apparatus according to the first embodiment. 図４は、実施例２の画像表示装置の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of the image display apparatus according to the second embodiment. 図５は、実施例２の画像表示装置の変形例の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a modification of the image display device according to the second embodiment. 図６は、実施例２の画像表示装置の別の変形例の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of another modification of the image display apparatus according to the second embodiment. 図７は、実施例２の画像表示装置の更に別の変形例の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of still another modification of the image display device according to the second embodiment. 図８は、実施例１の光学装置における赤色の平行光を回折反射する回折格子部材の光透過率を実測した結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the results of actual measurement of the light transmittance of a diffraction grating member that diffracts and reflects red parallel light in the optical device of Example 1. 図９は、実施例１の光学装置における青色の平行光を回折反射する回折格子部材の光透過率を実測した結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the results of actual measurement of the light transmittance of a diffraction grating member that diffracts and reflects blue parallel light in the optical device of Example 1. 図１０は、実施例１の光学装置における緑色の平行光を回折反射する回折格子部材の光透過率を実測した結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the results of actual measurement of the light transmittance of a diffraction grating member that diffracts and reflects green parallel light in the optical device of Example 1. 図１１は、実施例１の光学装置の回折格子部材において、反射回折によって失われる光量を実測した結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the results of actual measurement of the amount of light lost due to reflection diffraction in the diffraction grating member of the optical device of Example 1. 図１２は、実施例２の光学装置における、赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red in the optical device of Example 2. 図１３は、実施例２の光学装置における、青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue in the optical apparatus of Example 2. 図１４は、実施例２の光学装置における、緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green in the optical device of Example 2. 図１５は、実施例２の光学装置における、図１４に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１２に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフである。15 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red shown in FIG. 12 on the basis of the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG. 14 in the optical apparatus of Example 2. FIG. It is the graph which normalized. 図１６は、実施例２の光学装置における、図１４に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１３に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフである。FIG. 16 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue shown in FIG. 13 with reference to the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG. 14 in the optical apparatus of Example 2. It is the graph which normalized. 図１７は、比較例２の光学装置における、赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing a second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red in the optical device of Comparative Example 2. 図１８は、比較例２の光学装置における、青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing a second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue in the optical device of Comparative Example 2. 図１９は、比較例２の光学装置における、緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing a fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green in the optical device of Comparative Example 2. 図２０は、比較例２の光学装置における、図１９に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１７に示した赤色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフである。FIG. 20 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for red shown in FIG. 17 based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG. 19 in the optical apparatus of Comparative Example 2. It is the graph which normalized. 図２１は、比較例２の光学装置における、図１９に示した緑色に関する第４回折格子部材・規格化強度パターンを基準として、図１８に示した青色に関する第２回折格子部材・規格化強度パターンを規格化したグラフである。FIG. 21 shows the second diffraction grating member / normalized intensity pattern for blue shown in FIG. 18 based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern for green shown in FIG. 19 in the optical apparatus of Comparative Example 2. It is the graph which normalized. 図２２は、従来の虚像表示装置の一例の概念図である。FIG. 22 is a conceptual diagram of an example of a conventional virtual image display device.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０Ａ・・・画像表示装置、１１・・・画像形成装置、１２・・・コリメート光学系、２０，２０Ａ・・・光学装置、２１・・・空気層、３０・・・第１の導光板、３１・・・第１の導光板の第１面、３２・・・第１の導光板の第２面、３３・・・第１回折格子部材、３４・・・第２回折格子部材、３３Ｒ，３３Ｂ，３４Ｒ，３４Ｂ，４３Ｇ，４４Ｇ・・・回折格子層、４０・・・第２の導光板、４１・・・第２の導光板の第１面、４２・・・第２の導光板の第２面、４３・・・第３回折格子部材、４４・・・第４回折格子部材、５０・・・瞳、６０，６０Ａ・・・補償層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10A ... Image display apparatus, 11 ... Image forming apparatus, 12 ... Collimating optical system, 20, 20A ... Optical apparatus, 21 ... Air layer, 30 ... First guide Optical plate, 31 ... first surface of first light guide plate, 32 ... second surface of first light guide plate, 33 ... first diffraction grating member, 34 ... second diffraction grating member, 33R, 33B, 34R, 34B, 43G, 44G ... diffraction grating layer, 40 ... second light guide plate, 41 ... first surface of second light guide plate, 42 ... second guide Second surface of optical plate, 43 ... third diffraction grating member, 44 ... fourth diffraction grating member, 50 ... pupil, 60, 60A ... compensation layer

Claims

（Ａ−１）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面から出射される第１の導光板、
（Ａ−２）第１の導光板に入射された該平行光が第１の導光板の内部で全反射されるように、第１の導光板に入射された該平行光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板に配設された第１回折格子部材、及び、
（Ａ−３）第１の導光板の内部を全反射により伝播した該平行光の全てを、複数回、回折反射し、第１の導光板から平行光のまま第２面から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第１の導光板の第１面に配設された第２回折格子部材、並びに、
（Ｂ−１）第１面、及び、該第１面と対向する第２面を有し、平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、第２面から出射される第２の導光板、
（Ｂ−２）第２の導光板に入射された該平行光が第２の導光板の内部で全反射されるように、第２の導光板に入射された該平行光を回折反射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板に配設された第３回折格子部材、及び、
（Ｂ−３）第２の導光板の内部を全反射により伝播した該平行光の全てを、複数回、回折反射し、第２の導光板から平行光のまま第２面から出射する、反射型体積ホログラム回折格子から成り、第２の導光板の第１面に配設された第４回折格子部材、
を備えた光学装置であって、
第１の導光板の第１面と第２の導光板の第２面とが空気層を介して対向した状態で、第１の導光板と第２の導光板とは積層されており、
第２の導光板の第２面から出射された平行光は、第２回折格子部材及び第１の導光板を通過して、第１の導光板の第２面から出射され、
第２回折格子部材の内部反射率をＴ ₂ 、第４回折格子部材の内部反射率をＴ ₄ としたとき、Ｔ ₂ ，Ｔ ₄ は、それぞれ、
Ｔ ₂ ＝（１−η ₂ ）×Ａ ₂ ［θ ₂ ］（３−１）
Ｔ ₄ ＝（１−η ₄ ）×Ａ ₄ ［θ ₄ ］（３−２）
で表され、
０．８≦｜Ｔ ₂ ／Ｔ ₄ ｜≦１．２（３−３）
を満足することを特徴とする光学装置。
但し、
η ₂ ：第２回折格子部材の回折効率
θ ₂ ：第２回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度
Ａ ₂ ：第２回折格子部材に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第２回折格子部材の単位長さ当たりの光透過率
Ａ ₂ ［θ ₂ ］：光透過率Ａ ₂ を底、｛２ｄ ₂ ／ｃｏｓ（θ ₂ ）｝を指数とする累乗の値
ｄ ₂ ：第２回折格子部材の厚さ
η ₄ ：第４回折格子部材の回折効率
θ ₄ ：第４回折格子部材の内部における平行光の全反射の角度
Ａ ₄ ：第４回折格子部材に平行光が法線方向から入射し、法線方向に出射したと想定したときの第４回折格子部材の単位長さ当たりの光透過率
Ａ ₄ ［θ ₄ ］：光透過率Ａ ₄ を底、｛２ｄ ₄ ／ｃｏｓ（θ ₄ ）｝を指数とする累乗の値
ｄ ₄ ：第４回折格子部材の厚さ (A-1) A first surface that has a first surface and a second surface that faces the first surface, enters parallel light, propagates through the interior by total reflection, and then is emitted from the second surface. Light guide plate,
(A-2) Diffractively reflects the parallel light incident on the first light guide plate so that the parallel light incident on the first light guide plate is totally reflected inside the first light guide plate. A first diffraction grating member comprising a reflective volume hologram diffraction grating and disposed on the first light guide plate; and
(A-3) A reflection that diffracts and reflects all of the parallel light propagated by total reflection inside the first light guide plate a plurality of times and emits from the second surface as parallel light from the first light guide plate. A second diffraction grating member comprising a first volume hologram diffraction grating and disposed on the first surface of the first light guide plate, and
(B-1) a second surface that has a first surface and a second surface that faces the first surface, receives parallel light, propagates through the interior by total reflection, and then is emitted from the second surface. Light guide plate,
(B-2) The parallel light incident on the second light guide plate is diffracted and reflected so that the parallel light incident on the second light guide plate is totally reflected inside the second light guide plate. A third diffraction grating member comprising a reflective volume hologram diffraction grating and disposed on the second light guide plate; and
(B-3) A reflection that diffracts and reflects all of the parallel light propagating through the second light guide plate by total reflection a plurality of times and exits from the second surface as parallel light from the second light guide plate. 4th diffraction grating member which consists of a type volume hologram diffraction grating, and was arranged on the 1st surface of the 2nd light guide plate,
An optical device comprising:
With the first surface of the first light guide plate and the second surface of the second light guide plate facing each other through the air layer, the first light guide plate and the second light guide plate are laminated,
The parallel light emitted from the second surface of the second light guide plate passes through the second diffraction grating member and the first light guide plate, and is emitted from the second surface of the first light guide plate.
When the internal reflectance of the second diffraction grating member is T ₂ and the internal reflectance of the fourth diffraction grating member is T ₄ , T ₂ and T ₄ are respectively
T ₂ = (1−η ₂ ) × A ₂ [θ ₂ ] (3-1)
T ₄ = (1−η ₄ ) × A ₄ [θ ₄ ] (3-2)
Represented by
0.8 ≦ | T ₂ / T ₄ | ≦ 1.2 (3-3)
An optical device characterized by satisfying
However,
η ₂ : diffraction efficiency of the second diffraction grating member
θ ₂ : Angle of total reflection of parallel light inside the second diffraction grating member
A ₂ : Light transmittance per unit length of the second diffraction grating member when it is assumed that parallel light is incident on the second diffraction grating member from the normal direction and is emitted in the normal direction.
A ₂ [θ ₂ ]: power value with the light transmittance A ₂ as the base and {2d ₂ / cos (θ ₂ )} as an index
d ₂ : thickness of the second diffraction grating member
η ₄ : diffraction efficiency of the fourth diffraction grating member
θ ₄ : Angle of total reflection of parallel light inside the fourth diffraction grating member
A ₄ : Light transmittance per unit length of the fourth diffraction grating member when it is assumed that parallel light is incident on the fourth diffraction grating member from the normal direction and is emitted in the normal direction.
A ₄ [θ ₄ ]: power value with the light transmittance A ₄ as a base and {2d ₄ / cos (θ ₄ )} as an index
d ₄ : thickness of the fourth diffraction grating member

第２回折格子部材の中心を原点とし、原点を通る第２回折格子部材の法線をＸ軸、原点及び第１回折格子部材の中心を通り、第１の導光板の第２面と平行に延びる線をＹ軸とし、
第２回折格子部材によって回折反射され、第１の導光板の第２面から出射された平行光に基づく像を観察するＸ軸上の地点（Ｘ₀，０）と、第２回折格子部材によって回折反射された平行光であってＸ−Ｙ平面内に位置する平行光の内、最も第１回折格子部材に近い平行光との成す角度を画角θ₀、最も第１回折格子部材に遠い平行光との成す角度を画角−θ₀としたときであって、
地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを第２回折格子部材・規格化強度パターンとし、
地点（Ｘ₀，０）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを第４回折格子部材・規格化強度パターンとしたとき、
｜Ｍａｘ ₁ −Ｍａｘ ₃｜≦１×１０^-1 （１−１）
｜Ｍｉｎ ₁ −Ｍｉｎ ₃｜≦１×１０^-1 （１−２）
｜Ａｖｅ ₁ −Ａｖｅ ₃｜≦５×１０^-2 （１−３）
｜Ｍａｘ ₂ −Ｍａｘ ₄｜≦１×１０^-1 （２−１）
｜Ｍｉｎ ₂ −Ｍｉｎ ₄｜≦１×１０^-1 （２−２）
｜Ａｖｅ ₂ −Ａｖｅ ₄｜≦５×１０^-2 （２−３）
を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
但し、
Ｍａｘ ₁：地点（Ｘ₀，Ｙ₀）［但し、Ｙ₀＞０］において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第１規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₁：第１規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₁：第１規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₂：地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第２回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第２回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第２規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₂：第２規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₂：第２規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₃：地点（Ｘ₀，Ｙ₀）において−θ₀から＋θ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第３規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₃：第３規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₃：第３規格化パターンにおける平均値
Ｍａｘ ₄：地点（Ｘ₀，−Ｙ₀）において−θ₀からθ₀の画角範囲で観察された、第４回折格子部材で回折反射され第１の導光板から出射された平行光の光強度パターンを、第４回折格子部材・規格化強度パターンに基づき規格化して得られる第４規格化パターンにおける最大値
Ｍｉｎ ₄：第４規格化パターンにおける最小値
Ａｖｅ ₄：第４規格化パターンにおける平均値 The center of the second diffraction grating member is the origin, the normal line of the second diffraction grating member passing through the origin passes through the X axis, the origin and the center of the first diffraction grating member, and is parallel to the second surface of the first light guide plate The extending line is the Y axis,
A point (X ₀ , 0) on the X axis for observing an image based on parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the second surface of the first light guide plate, and the second diffraction grating member Of the parallel light that is diffracted and reflected and is located in the XY plane, the angle formed by the parallel light closest to the first diffraction grating member is the field angle θ ₀ , and is the farthest from the first diffraction grating member. When the angle formed by the parallel light is the angle of view −θ ₀ ,
A second light intensity pattern of the parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the first light guide plate is observed at the point (X ₀ , 0) in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ . Diffraction grating member, normalized strength pattern,
A fourth light intensity pattern of parallel light, which is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, is observed at the point (X ₀ , 0) in the field angle range of −θ ₀ to + θ ₀ . When using diffraction grating members and normalized strength patterns,
| Max ₁ −Max ₃ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (1-1)
| Min ₁ −Min ₃ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (1-2)
Ave ₁ −Ave ₃ | ≦ 5 × 10 ⁻² (1-3)
| Max ₂ −Max ₄ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (2-1)
| Min ₂ −Min ₄ | ≦ 1 × 10 ⁻¹ (2-2)
| Ave ₂ −Ave ₄ | ≦ 5 × 10 ⁻² (2-3)
The optical device according to claim 1, wherein:
However,
Max ₁ : observed at a point (X ₀ , Y ₀ ) [Y ₀ > 0] in an angle of view range of −θ ₀ to + θ ₀ , and is diffracted and reflected by the second diffraction grating member from the first light guide plate. Maximum value in the first normalized pattern obtained by normalizing the light intensity pattern of the emitted parallel light based on the second diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₁ : Minimum value in the first normalized pattern
Ave ₁ : Average value in the first normalized pattern
Max ₂ : Light of parallel light that is diffracted and reflected by the second diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, observed at the point (X ₀ , −Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to + θ _0. Maximum value in the second normalized pattern obtained by normalizing the intensity pattern based on the second diffraction grating member and the normalized intensity pattern
Min ₂ : Minimum value in the second normalization pattern
Ave ₂ : Average value in the second normalization pattern
Max ₃ : Light intensity of parallel light, which is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, observed at the point (X ₀ , Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to + θ _0. Maximum value in the third normalized pattern obtained by normalizing the pattern based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₃ : Minimum value in the third normalization pattern
Ave ₃ : Average value in the third normalization pattern
Max ₄ : Light of parallel light, which is diffracted and reflected by the fourth diffraction grating member and emitted from the first light guide plate, observed at the point (X ₀ , −Y ₀ ) in the field angle range of −θ ₀ to θ _0. Maximum value in the fourth normalized pattern obtained by normalizing the intensity pattern based on the fourth diffraction grating member / normalized intensity pattern
Min ₄ : Minimum value in the 4th normalization pattern
Ave ₄ : Average value in the fourth normalized pattern

式（３−３）を満足させるために、第２回折格子部材の厚さｄ ₂と第４回折格子部材の厚さｄ ₄ を決定することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 2. The optical device according to claim 1 , wherein the thickness d ₂ of the _second diffraction grating member and the thickness d ₄ of the fourth diffraction grating member are determined in order to satisfy the expression (3-3).

式（３−３）を満足させるために、第２回折格子部材及び第４回折格子部材における屈折率変調を決定することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 The optical apparatus according to claim 1 , wherein refractive index modulation in the second diffraction grating member and the fourth diffraction grating member is determined in order to satisfy the expression (3-3).

第２回折格子部材は、その外面、あるいは、第１の導光板の第１面との間に、回折反射特性を有していない補償層を備えており、
式（３−３）を満足させるために、第２回折格子部材の厚さｄ ₂ 及び補償層の厚さを決定することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 The second diffraction grating member includes a compensation layer that does not have diffraction reflection characteristics between the outer surface or the first surface of the first light guide plate ,
2. The optical device according to claim 1 , wherein the thickness d ₂ of the second diffraction grating member and the thickness of the compensation layer are determined in order to satisfy the expression (3-3) .

第４回折格子部材は、その外面、あるいは、第２の導光板の第１面との間に、回折反射特性を有していない補償層を備えており、
式（３−３）を満足させるために、第４回折格子部材の厚さｄ ₄ 及び補償層の厚さを決定することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 The fourth diffraction grating member includes a compensation layer that does not have diffraction reflection characteristics between the outer surface or the first surface of the second light guide plate ,
The optical device according to claim 1 , wherein the thickness d ₄ of the fourth diffraction grating member and the thickness of the compensation layer are determined in order to satisfy the expression (3-3) .

第１の導光板にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の２色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射され、
第２の導光板にあっては、該３色の平行光の内の残りの１色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学装置。 In the first light guide plate, the parallel light of two colors out of the parallel light of the three colors of red, green and blue is propagated through the internal reflection and then emitted.
2. The second light guide plate according to claim 1, wherein the parallel light of the remaining one of the three colors of parallel light enters, propagates through the interior by total reflection, and then exits. The optical device according to claim 6 .

第１の導光板にあっては、赤色、緑色及び青色の３色の平行光の内の１色の平行光が内部を全反射により伝播した後、出射され、
第２の導光板にあっては、該３色の平行光の内の残りの２色の平行光が入射され、内部を全反射により伝播した後、出射されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学装置。 In the first light guide plate, the parallel light of one color among the three colors of red, green and blue is propagated through the internal reflection and then emitted.
2. The second light guide plate is characterized in that the remaining two colors of parallel light of the three colors are incident, propagated in the interior by total reflection, and then emitted. The optical device according to claim 6 .

画像形成装置と、
画像形成装置から出射された光束を平行光とするコリメート光学系と、
コリメート光学系にて進行方位の異なる複数の平行光とされた平行光が入射され、導光され、出射される、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光学装置、
から成る画像表示装置。 An image forming apparatus;
A collimating optical system that collimates the light beam emitted from the image forming apparatus;
The optical device according to any one of claims 1 to 8, wherein the collimated optical system receives a plurality of parallel lights having different traveling directions as incident light, is guided, and is emitted.
An image display device comprising: