图像显示装置的制作方法

本发明涉及图像显示装置。

背景技术：

公知有使用多个反射面对图像光进行反射并且引导至观察者的眼睛的方式的头部佩戴型显示装置。在下述的专利文献1中公开了一种头部佩戴型显示装置，该头部佩戴型显示装置具有：框架；图像生成装置；导光板，其将从图像生成装置射出的光引导至观察者的眼睛；以及第1偏转单元和第2偏转单元，它们使入射到导光板的光反射。

另外，在专利文献1的头部佩戴型显示装置中，使用了导光板作为将从图像生成装置射出的光引导至观察者的眼睛的单元。因此，存在装置大型化、重量化的问题。因此，在下述的专利文献2中公开了使用由反射型全息元件构成的两个衍射元件将图像光引导至观察者的眼睛的方式的显示装置。在专利文献2中，作为图像光生成装置，例示了激光光源与扫描光学系统的组合、液晶面板、有机电致发光(el)面板等。

专利文献1：日本特开2012-18414号公报

专利文献2：日本特开2017-167181号公报

专利文献2记载的反射型全息元件仅对特定波段的光进行反射并使其以外的波段的光透过，所以，可以说是适于将外部光和显示器重叠地显示的透视型图像显示装置的光学系统。但是，通常来说，反射型全息元件的反射波长宽度极窄，因此，从显示器发出的图像光中的大部分光未被全息元件反射，而透过全息元件。因此，存在导光效率低的问题。

作为图像光生成装置，例如可想到使用能够实现比液晶面板高的对比度的有机el面板。有机el面板具有薄型、轻量的特点，当然也期待直视型显示器与上述反射型全息元件组合而应用于头部佩戴型显示装置。但是，在将如反射型全息元件那样导光效率低的光学系统与有机el面板组合的情况下，当提高面板亮度时，有机el元件的寿命缩短，存在明亮度的劣化加快的课题。

技术实现要素：

为了解决上述课题，本发明的一个方式的图像显示装置具有：图像光生成装置；第1光学部，其具有正屈光力；第2光学部，其具有第1衍射元件，并且具有正屈光力，第3光学部，其具有正屈光力；以及第4光学部，其具有第2衍射元件，并且具有正屈光力，所述第1光学部、所述第2光学部、所述第3光学部以及所述第4光学部沿着从所述图像光生成装置射出的图像光的光路设置，在所述光路中，在所述第1光学部与所述第3光学部之间形成所述图像光的第1中间像，在所述第2光学部与所述第4光学部之间形成光瞳，在所述第3光学部与所述第4光学部之间形成所述图像光的第2中间像，在所述第4光学部的与所述第3光学部相反的一侧形成出射光瞳，所述图像光生成装置具有：第1自发光面板，其射出红色波段的第1图像光；第2自发光面板，其射出绿色波段的第2图像光；第3自发光面板，其射出蓝色波段的第3图像光；以及颜色合成元件，其对所述第1图像光、所述第2图像光以及所述第3图像光进行合成，所述颜色合成元件由具有互相交叉的第1二向色膜和第2二向色膜的十字分色棱镜构成，所述第1二向色膜和所述第2二向色膜各自不具有偏振分离特性。

在本发明的一个方式的图像显示装置中，也可以是，所述第1自发光面板、所述第2自发光面板以及所述第3自发光面板分别被配置为：与所述十字分色棱镜的光入射面相对，并且图像生成区域的长边方向与所述第1二向色膜和所述第2二向色膜的交叉轴平行。

在本发明的一个方式的图像显示装置中，也可以是，所述第1自发光面板、所述第2自发光面板以及所述第3自发光面板分别包含具备有机el元件的像素。

在本发明的一个方式的图像显示装置中，也可以是，所述有机el元件具有光谐振器。

在本发明的一个方式的图像显示装置中，也可以是，所述第1自发光面板、所述第2自发光面板以及所述第3自发光面板分别包含具备无机发光二极管元件的像素。

在本发明的一个方式的图像显示装置中，也可以是，所述第1衍射元件和所述第2衍射元件由反射型体积全息元件构成。

附图说明

图1是示出第一实施方式的显示装置的一个方式的外观图。

图2是示出显示装置的其他方式的外观图。

图3是示出显示装置的光学系统的一个方式的说明图。

图4a是衍射元件的干涉条纹的说明图。

图4b使示出衍射元件的干涉条纹的其他方式的说明图。

图5是示出第1衍射元件和第2衍射元件的衍射特性的图。

图6a是第1衍射元件与第2衍射元件处于共轭关系的情况的示意图。

图6b是第1衍射元件与第2衍射元件不处于共轭关系的情况的示意图。

图6c是第1衍射元件与第2衍射元件不处于共轭关系的情况的示意图。

图7a是示出从第1衍射元件与第2衍射元件的共轭关系发生偏移的容许差的示意图。

图7b是示出从第1衍射元件与第2衍射元件的共轭关系发生偏移的容许差的其他方式的示意图。

图8是光学系统的光线图。

图9是图像光生成装置的立体图。

图10是示出自发光面板具有的一个像素的结构的概略剖视图。

图11是示出不具有偏振分离特性的二向色膜的透过率-波长特性的一例的图。

标号说明

31：图像光生成装置；35：有机el元件；50：第1衍射元件；70、70a、70b：第2衍射元件；80：光谐振器；85、86：反射型体积全息元件；100：图像显示装置；212r：第1面板(第1自发光面板)；212g：第2面板(第2自发光面板)；212b：第3面板(第3自发光面板)；213：十字分色棱镜(颜色合成元件)；213a：第1入射面(光入射面)；213b：第2入射面(光入射面)；213c：第3入射面(光入射面)；cr：交叉轴；dm1：第1二向色膜；dm2：第2二向色膜；l0、l0a、l0b：图像光；l10：第1光学部；l20：第2光学部；l30：第3光学部；l40：第4光学部；p1：第1中间像；p2：第2中间像。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

在以下的各图中，为了使各层、各部件成为可识别的大小，使各层、各部件的尺寸、角度与实际不同。

图1是示出本实施方式的图像显示装置100的一个方式的外观图。图2是示出图像显示装置100的其他方式的外观图。图3是示出图1所示的图像显示装置100的光学系统10的一个方式的说明图。

在图1至图3中，设前后方向为沿着z轴的方向，设作为前后方向的一方的前方向为前侧z1，设作为前后方向的另一方的后方向为后侧z2。另外，设左右方向为沿着x轴的方向，设作为左右方向的一方的右方向为右侧x1，设作为左右方向的另一方的左方向为左侧x2。另外，设上下方向为沿着y轴方向的方向，设作为上下方向的一方的上方向为上侧y1，设作为上下方向的另一方的下方向为下侧y2。

如图1所示，图像显示装置100是头部佩戴型的显示装置，具有使图像光l0a入射到右眼ea的右眼用光学系统10a和使图像光l0b入射到左眼eb的左眼用光学系统10b。图像显示装置100例如形成为眼镜的形状。

具体来说，图像显示装置100具有对右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b进行保持的框架90，框架90佩戴于观察者的头部。框架90具有前部91，该前部91对右眼用光学系统10a的第2衍射元件70a和左眼用光学系统10b的第2衍射元件70b分别进行保持，在框架90的右侧的镜腿92a和左侧的镜腿92b上分别保持有右眼用光学系统10a的图像光投射装置和左眼用光学系统10b的图像光投射装置等。

右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b的基本结构相同。因此，在以下的说明中，不对右眼用光学系统10a和左眼用光学系统10b进行区分而一并作为光学系统10进行说明。

在图1所示的图像显示装置100中，使图像光l0在沿着x轴的左右方向上行进，但如图2所示，也可以采用使图像光l0从上侧y1向下侧y2行进而向观察者的眼睛e射出的结构、以及光学系统10配置于从头顶部到眼睛e前面的整个区域的结构等。

参照图3对图像显示装置100的光学系统10的基本结构进行说明。

图3是示出图1所示的图像显示装置100的光学系统10的一个方式的示意图。另外，在图3中，除了图像光l0的特定波长的光l1(实线)之外，还图示了相对于特定波长处于长波长侧的光l2(单点划线)和相对于特定波长处于短波长侧的光l3(虚线)。

如图3所示，在光学系统10中，沿着从图像光生成装置31射出的图像光l0的行进方向配置有具有正屈光力的第1光学部l10、具有正屈光力的第2光学部l20、具有正屈光力的第3光学部l30以及具有正屈光力的第4光学部l40。

在本实施方式中，具有正屈光力的第1光学部l10由投射光学系统32构成。具有正屈光力的第2光学部l20由反射型的第1衍射元件50构成。具有正屈光力的第3光学部l30由导光光学系统60构成。具有正屈光力的第4光学部l40由反射型的第2衍射元件70构成。在本实施方式中，第1衍射元件50和第2衍射元件70由后述的反射型体积全息元件85、86构成。

在光学系统10中，关注图像光l0的行进方向，图像光生成装置31朝向投射光学系统32射出图像光l0，投射光学系统32将所入射的图像光l0朝向第1衍射元件50射出，第1衍射元件50将所入射的图像光l0朝向导光光学系统60射出。导光光学系统60将所入射的图像光l0朝向第2衍射元件70射出，第2衍射元件70将所入射的图像光l0朝向观察者的眼睛e射出。

图像光生成装置31生成图像光l0。在后面对图像光生成装置31的详细结构进行叙述。

投射光学系统32对图像光生成装置31所生成的图像光l0进行投射。投射光学系统32由多个透镜321构成。在图3中，列举了投射光学系统32具有3枚透镜321的情况，但透镜321的枚数并不限于此，投射光学系统32也可以具有4枚以上的透镜321。并且，也可以是，以将多个透镜321贴合在一起的方式构成投射光学系统32。并且，透镜321也可以由自由曲面的透镜构成。

导光光学系统60具有：透镜系统61，从第1衍射元件50射出的图像光l0入射到该透镜系统61；以及反射镜62，其使从透镜系统61射出的图像光l0沿倾斜的方向射出。透镜系统61由在沿着z轴的前后方向上配置的多个透镜611构成。反射镜62具有朝前后方向倾斜的反射面620。在本实施方式中，反射镜62是全反射镜。但是，反射镜62也可以是半反射镜，在该情况下，能够扩大可看到外部光的范围。

接着，对第1衍射元件50和第2衍射元件70的结构进行说明。

在本实施方式中，第1衍射元件50与第2衍射元件70的基本结构相同。以下，以第2衍射元件70的结构为例进行说明。

图4a是图3所示的第2衍射元件70的干涉条纹751的说明图。如图4a所示，第2衍射元件70具有反射型体积全息元件85，反射型体积全息元件85是局部反射型衍射光学元件。因此，第2衍射元件70构成了局部透过反射性的组合器。因此，外部光也经由第2衍射元件70入射到眼睛e，所以，观察者能够识别出由图像光生成装置31形成的图像光l0与外部光(背景)重叠后的图像。

第2衍射元件70与观察者的眼睛e相对，图像光l0入射的第2衍射元件70的入射面71是向远离眼睛e的方向凹陷的凹曲面。换言之，入射面71是在图像光l0的入射方向上中央部相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光l0高效地朝向观察者的眼睛e会聚。

第2衍射元件70具有干涉条纹751r、751g、751b，该干涉条纹751r、751g、751b具有与特定波长对应的间距。干涉条纹751r、751g、751b作为折射率等的差而记录在全息感光层中，干涉条纹751r、751g、751b以与特定的入射角度对应的方式相对于第2衍射元件70的入射面7朝一个方向倾斜。因此，第2衍射元件70使图像光l0发生衍射而朝规定的方向偏转。特定波长以及特定的入射角度与图像光l0的波长以及入射角度对应。干涉条纹751r、751g、751b能够通过使用参照光lr和物体光ls对全息感光层进行干涉曝光而形成。

在本实施方式中，图像光l0是彩色显示用图像光。因此，第2衍射元件70具有按照与特定波长对应的间距形成的干涉条纹751r、751g、751b。例如，干涉条纹751r按照与580nm到700nm的波长范围中的例如波长615nm的红色光lr对应的间距形成。干涉条纹751g按照与500nm到580nm的波长范围中的例如波长535nm的绿色光lg对应的间距形成。干涉条纹751b按照与400nm到500nm的波长范围中的例如波长460nm的蓝色光lb对应的间距形成。这种干涉条纹751r、751g、751b能够通过如下方式形成：在形成了具有与各波长对应的感光度的全息感光层的状态下，使用各波长的参照光lrr、lrg、lrb以及物体光lsr、lsg、lsb对全息感光层进行干涉曝光。

另外，也可以预先使具有与各波长对应的感光度的感光材料分散到全息感光层中，使用各波长的参照光lrr、lrg、lrb以及物体光lsr、lsg、lsb对全息感光层进行干涉曝光。由此，如图4b所示的那样，在1个层上形成重叠干涉条纹751r、751g、751b而成的干涉条纹751。并且，也可以使用球面波的光作为参照光lrr、lrg、lrb和物体光lsr、lsg、lsb。

基本结构与第2衍射元件70相同的第1衍射元件50具有反射型体积全息元件86。第1衍射元件50的入射图像光l0的入射面51是凹陷的凹曲面。换言之，入射面51是在图像光l0的入射方向上中央部相对于周边部凹陷而弯曲的形状。因此，能够使图像光l0高效地朝向导光光学系统60偏转。

图5是示出图3所示的第1衍射元件50和第2衍射元件70的衍射特性的说明图。图5示出了在光线入射到体积全息元件上的1个点时的、特定波长与周边波长的衍射角之差。在图5中，在设特定波长为531nm时，用实线l526示出波长为526nm的周边波长的光的衍射角度的偏移，用虚线l536示出波长为536nm的周边波长的光的衍射角度的偏移。

如图5所示，即使在光线入射到记录于全息元件的相同干涉条纹的情况下，也是光线的波长越长，则衍射程度越大，光线的波长越短，则越不容易衍射。因此，在如本实施方式那样使用了2个衍射元件、即第1衍射元件50和第2衍射元件70时，如果不考虑相对于特定波长处于长波长侧的光和相对于特定波长处于短波长侧的光的光线角度而入射，则无法适当地进行波长补偿。即，如果不按照每个波长考虑光线角度而入射，则无法消除由第2衍射元件70产生的色像差。并且，由于衍射角根据干涉条纹的条数而不同，所以，需要考虑干涉条纹。

在图3所示的光学系统10中，对应于第1衍射元件50与第2衍射元件70之间的中间像的形成次数、和被反射镜62反射的反射次数之和是奇数还是偶数，对入射到第2衍射元件70的入射方向等进行了优化，因此，能够进行波长补偿，即消除色像差。

具体来说，如图3所示，入射到第1衍射元件50的图像光l0通过被第1衍射元件50衍射而偏转。此时，相对于特定波长处于长波长侧的光l2的衍射角度θ2比特定波长的光l1的衍射角度θ1大。另外，相对于特定波长处于短波长侧的光l3的衍射角度θ3比特定波长的光l1的衍射角度θ1小。因此，从第1衍射元件50射出的图像光l0按每个波长偏转而分散。

从第1衍射元件50射出的图像光l0经由导光光学系统60而入射到第2衍射元件70，通过被第2衍射元件70衍射而发生偏转。此时，在从第1衍射元件50到第2衍射元件70的光路中，形成1次中间像，并且进行1次反射镜62的反射。

因此，在设图像光l0与第2衍射元件70的入射面法线之间的角度为入射角时，相对于特定波长处于长波长侧的光l2是比特定波长的光l1的入射角θ11大的入射角θ12，相对于特定波长处于短波长侧的光l3是比特定波长的光l1的入射角θ11小的入射角θ13。此外，如上所述，相对于特定波长处于长波长侧的光l2的衍射角度θ2大于特定波长的光l1的衍射角度θ1，相对于特定波长处于短波长侧的光l3的衍射角度θ3小于特定波长的光l1的衍射角度θ1。

因此，相对于特定波长处于长波长侧的光l2按照比特定波长的光l1大的入射角入射到第1衍射元件50，但由于相对于特定波长处于长波长侧的光l2的衍射角度比特定波长的光l1的衍射角度大，因此，其结果，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长处于长波长侧的光l2与特定波长的光l1成为大致平行的光。与此相对，相对于特定波长处于短波长侧的光l3按照比特定波长的光l1小的入射角入射到第1衍射元件50，但由于相对于特定波长处于短波长侧的光l3的衍射角度比特定波长的光l1的衍射角度小，因此，其结果，在从第2衍射元件70射出时，相对于特定波长处于短波长侧的光l3与特定波长的光l1成为大致平行的光。这样，如图3所示，经第2衍射元件70射出的图像光l0作为大致平行的光入射到观察者的眼睛e，因此，抑制了各波长在视网膜e0上的成像位置偏移。因此，能够消除第2衍射元件70产生的色像差。

以下，对第1衍射元件50与第2衍射元件70的共轭关系进行说明。

图6a是第1衍射元件50与第2衍射元件70处于共轭关系的情况的说明图。图6b和图6c是第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况的说明图。图7a和图7b是示出从图6b和图6c所示的第1衍射元件50与第2衍射元件70的共轭关系发生偏移的容许差的说明图。

在图7a和图7b中，用实线le表示特定波长的光，用单点划线lf表示波长为特定波长-10nm的光，用双点划线lg表示波长为特定波长+10nm的光。另外，在图6a～图6c、图7a和图7b中，为了容易理解光的行进，将第1衍射元件50、第2衍射元件70示为透过型，用箭头表示第1衍射元件50、第2衍射元件70和光学部l60。

如图6a所示，在第1衍射元件50和第2衍射元件70处于共轭的关系的情况下，从第1衍射元件50的a点(第1位置)射出的发散光被具有正屈光力的光学部l90(透镜)会聚而入射到第2衍射元件70的b点(与第1位置对应的第2位置)。因此，能够在a点处对b点产生的衍射导致的色像差进行补偿。

与此相对，如图6b和图6c所示，在第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况下，从第1衍射元件50的a点射出的发散光被中央的具有正屈光力的光学部l90(透镜)会聚。但是，从a点射出的发散光在比第2衍射元件70上的b点远的位置或者比b点近的位置相交而入射。因此，a点与b点不是1对1的关系。这里，由于在区域内的干涉条纹均匀的情况下补偿效果得到提高，所以，在第1衍射元件50与第2衍射元件70不处于共轭关系的情况下，补偿效果变弱。另一方面，很难通过第1衍射元件50对第2衍射元件70的投影区域整体进行补偿。因此，在图6b和图6c所示的方式的情况下，无法进行充分的波长补偿，所以，产生分辨率的劣化。

另外，关于相对于特定波长±10nm的波长的光，相对于特定波长的光所到达的b点存在±0.4mm左右的误差，但分辨率的下降不明显。作为讨论了该容许范围的结果，如图7a所示，当特定波长的光在比要到达的理想的第2衍射元件70上的b点靠前处相交而入射到±0.8mm的范围内时，分辨率的下降不明显。并且，如图7b所示，当特定波长的光在比要到达的理想的第2衍射元件70上的b点靠后方处相交而入射到±0.8mm的范围内时，分辨率的下降不明显。因此，在第1衍射元件50和第2衍射元件70中，即使不处于完全共轭关系，在处于大致共轭关系而到达相对于理想的b点±0.8mm的范围内的情况下，也能够容许分辨率的下降。即，在本实施方式中，“第1衍射元件50和第2衍射元件70具有共轭关系”是指特定波长的光的入射位置收敛在相对于理想的入射点±0.8mm的误差范围内。

图8是本实施方式的光学系统10的光线图。

在图8中，用粗箭头表示沿着光轴配置的各光学部。另外，用实线la表示从图像光生成装置31的1个像素射出的光线，用单点划线lb表示从图像光生成装置31的端部射出的主光线，用长虚线lc表示与第1衍射元件50处于共轭关系的位置。这里，“中间像”是从1个像素射出的光线(实线la)会聚的部位，“光瞳”是各视场角的主光线(单点划线lb)会聚的部位。另外，图8是示出从图像光生成装置31射出的光的路径的图。另外，在图8中，为了简化附图，将全部光学部示为透射型。

如图8所示，在本实施方式的光学系统10中，沿着从图像光生成装置31射出的图像光的光路设置有：第1光学部l10，其具有正屈光力；第2光学部l20，其具有第1衍射元件50，并且具有正屈光力；第3光学部l30，其具有正屈光力；以及第4光学部l40，其具有第2衍射元件70，并且具有正屈光力。

第1光学部l10的焦距是l/2，第2光学部l20、第3光学部l30以及第4光学部l40的焦距均为l。因此，从第2光学部l20到第3光学部l30的光学距离与从第3光学部l30到第4光学部l40的光学距离相等。

在光学系统10中，在第1光学部l10与第3光学部l30之间形成图像光的第1中间像p1。在第2光学部l20与第4光学部l40之间形成光瞳r1。在第3光学部l30与第4光学部l40之间形成图像光的第2中间像p2。第4光学部l40使图像光平行化而形成出射光瞳r2。此时，第3光学部l30使从第2光学部l20射出的图像光作为发散光而入射到第4光学部l40。第2光学部l20使从第1光学部l10射出的图像光作为收敛光而入射到第3光学部l30。在本实施方式的光学系统10中，光瞳r1形成在第2光学部l20与第4光学部l40之间的第3光学部l30的附近。第3光学部l30的附近是第2光学部l20与第3光学部l30之间的比第2光学部l20靠近第3光学部l30的位置、或者第3光学部l30与第4光学部l40之间的比第4光学部l40靠近第3光学部l30的位置。

第3光学部l30使得如下这样的光入射到第2衍射元件70的规定范围内，所述光是利用第1衍射元件50使来自图像光生成装置31的1个点的图像光发生偏转而从特定波长偏移后的周边波长的光。即，第1衍射元件50与第2衍射元件70处于共轭或大致共轭的关系。这里，第1衍射元件50通过第3光学部l30而在第2衍射元件70上的射影的倍率的绝对值为0.5倍到10倍，优选该倍率的绝对值为1倍到5倍的范围。

因此，根据本实施方式的光学系统10，在投射光学系统32与导光光学系统60之间形成图像光的第1中间像p1，在导光光学系统60的附近形成光瞳r1，在导光光学系统60与第2衍射元件70之间形成图像光的第2中间像p2，第2衍射元件70使图像光平行化而形成出射光瞳r2。

在本实施方式的光学系统10中，第1中间像p1形成在第1光学部l10(投射光学系统32)与第2光学部l20(第1衍射元件50)之间。

根据本实施方式的光学系统10，满足了以下所示的4个条件(条件1、条件2、条件3以及条件4)。

条件1：从图像光生成装置31的1个点射出的光线在视网膜e0上成像为1个点。

条件2：光学系统的入射光瞳与眼球的瞳孔共轭。

条件3：适当配置第1衍射元件50和第2衍射元件70以补偿周边波长。

条件4：第1衍射元件50与第2衍射元件70处于共轭或大致共轭的关系。

更具体而言，从图8所示的单点划线lb可知，满足从图像光生成装置31的1个点射出的光线在视网膜e0上成像为1个点的条件1，因此，观察者能够看到1个像素。此外，从图8所示的实线la可知，满足光学系统10的入射光瞳与眼睛e的瞳孔e1处于共轭(光瞳的共轭)关系的[条件2]，因此，能够看到由图像光生成装置31生成的图像的整个区域。此外，满足适当配置第1衍射元件50和第2衍射元件70以补偿周边波长的[条件3]，因此，能够通过进行波长补偿来消除第2衍射元件70产生的色像差。此外，从图8所示的长虚线lc可知，满足第1衍射元件50与第2衍射元件70处于共轭或大致共轭的关系的[条件4]，因此，能够在第1衍射元件50和第2衍射元件70中使光线入射到干涉条纹相同的部位，能够适当地进行波长补偿。因此，能够抑制图像光的分辨率的劣化。

以下，对图像光生成装置31进行说明。

本实施方式的图像光生成装置31射出由来自多个图像显示面板的多个色光合成后的图像光，其中，该多个图像显示面板射出不具有偏振特性的图像光。

图9是图像光生成装置31的立体图。

如图9所示，图像光生成装置31具有第1面板212r(第1自发光面板)、第2面板212g(第2自发光面板)、第3面板212b(第3自发光面板)以及十字分色棱镜213(颜色合成元件)。第1面板、第2面板以及第3面板分别是不具有背光源等照明装置的自发光面板。因此，从第1面板、第2面板以及第3面板分别射出不具有偏振特性的光。

第1面板212r具有图像生成区域212f和非图像生成区域，在该图像生成区域212f中呈矩阵状设置有多个像素。在多个像素中分别设置有有机el元件。第2面板212g具有图像生成区域212f和非图像生成区域，在该图像生成区域212f中呈矩阵状设置有多个像素。在多个像素中分别设置有有机el元件。第3面板212b具有图像生成区域212f和非图像生成区域，在该图像生成区域212f中呈矩阵状设置有多个像素。在多个像素中分别设置有顶部发光型的有机el元件。

在本实施方式中，设置在第1面板212r的图像生成区域212f中的多个有机el元件射出红色波段的第1图像光。另外，设置在第2面板212g的图像生成区域212f中的多个有机el元件射出绿色波段的第2图像光。另外，设置在第3面板212b的图像生成区域212f中的多个有机el元件射出蓝色波段的第3图像光。

以下，对第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b的结构进行说明。第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b各自的由有机el材料构成的发光层以及输送层的材料是不同的，但面板的基本结构是相同的。因此，下面以第1面板212r为代表，对面板的结构进行说明。

图10是示出第1面板212r的一个有机el元件35的结构的剖视图。

如图10所示，在有机el元件35中，在基板79的一个面上从基板79侧起依次设置有反射电极72、阳极73、发光功能层74以及阴极75。基板79例如由硅等半导体材料构成。反射电极72例如由含有铝或银等的光反射性的导电材料构成。更具体来说，反射电极72例如可以由铝或银等单体材料构成，也可以由钛(ti)/alcu(铝/铜合金)的层叠膜等构成。

阳极73例如由ito(indiumtinoxide)等具有透光性的导电性材料构成。虽然省略了图示，但发光功能层74由包含具有有机el材料的发光层、空穴注入层、电子注入层等在内的多层构成。发光层由与红色、绿色、蓝色的各发光色对应的公知的有机el材料构成。

阴极75作为具有使一部分光透过并使剩余的光反射的性质(半透过反射性)的半透过反射层发挥功能。具有半透过反射性的阴极75例如能够通过将含有银或镁的合金等的光反射性的导电材料形成为足够薄的膜厚而实现。关于来自发光功能层74的射出光，在往返于反射电极72与阴极75之间的期间，选择性地放大特定的共振波长的成分，并透过阴极75向观察侧(与基板79相反的一侧)射出。即，由从反射电极72到阴极75的多层构成光谐振器80。

从反射电极72到阴极75的多层被密封膜76覆盖。密封膜76是用于防止外部气体或水分侵入的膜，由具有透光性的无机材料或有机材料的单层或多层构成。在密封膜76的一个面设置有滤色器77。在第3面板212b中，滤色器77由吸收蓝色波段以外的波段的光并使蓝色波段的光透过的光吸收型滤色层构成。同样，在第1面板212r中，滤色器由吸收红色波段以外的波段的光并使红色波段的光透过的光吸收型滤色层构成。在第2面板212g中，滤色器由吸收绿色波段以外的波段的光并使绿色波段的光透过的光吸收型滤色层构成。

在本实施方式中，第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别具有光谐振器80，所以，通过谐振波长下的光的谐振而射出与各色对应的光。此外，由于在光谐振器80的光射出侧设置有滤色器77，所以，从各面板212r、212g、212b射出的光的颜色纯度更高。

在滤色器77的一个面上设置有用于保护各面板212r、212g、212b的玻璃罩78。

如图9所示，第1面板212r射出红色波段的第1图像光lr。因此，从第1面板212r射出的图像光作为红色的第1图像光lr入射到十字分色棱镜213。第2面板212g射出绿色波段的第2图像光lg。因此，从第2面板212g射出的图像光作为绿色的第2图像光lg入射到十字分色棱镜213。第3面板212b射出蓝色波段的第3图像光lb。因此，从第3面板212b射出的图像光作为蓝色的第3图像光lb入射到十字分色棱镜213。

红色波段的峰值波长例如为630nm以上且680nm以下。绿色波段的峰值波长例如为495nm以上且570nm以下。蓝色波段的峰值波长例如为450nm以上且490nm以下。第1图像光lr、第2图像光lg以及第3图像光lb都不具有偏振特性。即，第1图像光lr、第2图像光lg以及第3图像光lb分别是不具有特定的振动方向的非偏振光。另外，非偏振光即不具有偏振特性的光并不是完全无偏振的状态，而是含有某种程度的偏振成分，例如是具有不会对二向色膜等光学部件的光学性能带来积极影响的范围的偏振度、例如20％以下的偏振度的光。

十字分色棱镜213由呈四棱柱状的形状的透光性部件构成。十字分色棱镜213具有：第1入射面213a；第3入射面213c，其与第1入射面213a相对；第2入射面213b，其与第1入射面213a以及第3入射面213c垂直相接；射出面213d，其与第2入射面213b相对；第5面213e，其与第1入射面213a、第2入射面213b、第3入射面213c以及射出面213d垂直相接；以及第6面213f，其与第5面213e相对。

十字分色棱镜213具有：第1二向色膜dm1，其不具有偏振分离特性；以及第2二向色膜dm2，其不具有偏振分离特性。第1二向色膜dm1与第2二向色膜dm2以90°的角度互相交叉。以下，将第1二向色膜dm1和第2二向色膜dm2互相交叉的轴称为交叉轴cr。

本说明书中的“不具有偏振分离特性的二向色膜”是与向二向色膜入射的光的偏振方向(s偏振光、p偏振光)无关地具有大致同样的波长分离特性的膜。以下，示出具体的一例来定义“不具有偏振分离特性的二向色膜”。

图11是示出不具有偏振分离特性的二向色膜的透过率-波长特性的一例的图。

在图11中，横轴是波长[nm]，纵轴是透过率[％]。用标号ts表示的实线的曲线图表示s偏振光的透过率-波长特性，用标号tp表示的虚线的曲线图表示p偏振光的透过率-波长特性。

“不具有偏振分离特性的二向色膜”是具有如下特性的膜：在非偏振光入射到二向色膜时，图11的波段a：例如450nm以上且490nm以下的蓝色波段、波段b：例如495nm以上且570nm以下的绿色波段以及波段c：例如630nm以上且680nm以下的红色波段等想要控制的波段中的s偏振光的透过率ts和p偏振光的透过率tp具有同样的趋势，各波段中的透过率ts与透过率tp的平均差分为30％以下，优选为10％以下。

另外，在图11中用透过率表示，但即使用反射率表示，也是同样的，“不具有偏振分离特性的二向色膜”是具有如下特性的膜：在非偏振光入射到二向色膜时，想要控制的波段中的s偏振光的反射率和p偏振光的反射率具有同样的趋势，各波段中的反射率的平均差分为30％以下，优选为10％以下。

第1二向色膜dm1具有对第1图像光lr进行反射并使第2图像光lg和第3图像光lb透过的特性。第2二向色膜dm2具有对第2图像光lg进行反射并使第1图像光lr和第3图像光lb透过的特性。由此，第1图像光lr、第2图像光lg以及第3图像光lb被合成，从射出面213d射出全色的图像光l0。

第1面板212r与第1入射面213a相对配置。第2面板212g与第2入射面213b相对配置。第3面板212b与第3入射面213c相对配置。

第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别具有长方形状的图像生成区域212f，该图像生成区域212f具有长边和短边。图像生成区域212f是各面板的与十字分色棱镜213相对的相对面中的、除了周缘部的非图像生成区域之外的区域，是实际上生成图像的区域。第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别与十字分色棱镜213相对，并且图像生成区域212f的长边方向fr与十字分色棱镜213的交叉轴cr平行配置。

在第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b各自中，有时在图像生成区域的长边的外侧设置用于将驱动电路基板(未图示)和面板电连接的外部端子区域。在该情况下，外部端子区域无助于图像的生成，所以，不需要以与十字分色棱镜213相对的方式配置。因此，只要第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别以图像生成区域与十字分色棱镜213相对并且外部端子区域向十字分色棱镜213的外侧露出的方式贴合在一起即可。

只要各面板的外部端子区域向十字分色棱镜213的外侧露出的方向是相邻的面板彼此不干扰的方向，则没有特别限定。例如，可以是，第1面板212r在图9的十字分色棱镜213的左侧露出，第2面板212g在图9的十字分色棱镜213的上侧露出，第3面板212b在图9的十字分色棱镜213的右侧露出。或者，也可以是，第1面板212r和第3面板212b都在图9的十字分色棱镜213的右侧露出，第2面板212g在图9的十字分色棱镜213的下侧露出。

在本实施方式的情况下，如上所述，第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别以图像生成区域的长边方向fr与十字分色棱镜213的交叉轴cr平行的方式配置，由此，相比于以图像生成区域212f的长边方向fr与十字分色棱镜213的交叉轴cr垂直的方式配置的情况，能够减小十字分色棱镜213的一个边的尺寸a。

根据本实施方式的图像显示装置100，使用由反射型体积全息元件85、86构成的第1衍射元件50和第2衍射元件70，并适当地配置第1衍射元件50和第2衍射元件70，从而能够校正色像差，抑制由色像差引起的图像的分辨率的劣化。

但是，根据本发明人的研究，反射型全息元件中的反射波段的波长宽度非常窄，例如为20nm。因此，在使用了两个反射型全息元件的现有显示装置中，从显示器发出的图像光中的大部分光未被全息元件反射，而透过全息元件。其结果是，发现了存在从显示器到观察者眼睛的导光效率例如降低到10％以下的问题。

针对该问题，在本实施方式的图像显示装置100中，通过以下的结构的组合来解决上述问题。

在本实施方式的图像显示装置100的情况下，第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b由各像素具有有机el元件35的自发光面板构成。因此，从第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别射出不具有偏振特性的光。另外，从具有有机el元件的第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b射出的图像光的对比度高，明亮。

通常的十字分色棱镜具有两个二向色膜，该二向色膜具有偏振特性。将具有该十字分色棱镜的显示装置设为比较例的显示装置。在比较例的显示装置中，当设图像光是无偏振的光、即不具有偏振特性的光时，图像光所含的互相垂直的两个线偏振光中的仅一方的线偏振光有助于图像的形成，另一方的线偏振光无助于图像的形成。因此，在比较例的显示装置中，光利用效率低，无法得到明亮的图像。

与此相对，在本实施方式的图像显示装置100中，十字分色棱镜213具有第1二向色膜dm1和第2二向色膜dm2，该第1二向色膜dm1和第2二向色膜dm2都不具有偏振分离特性。由此，即使图像光l0是不具有偏振特性的光，双方的线偏振光也能够有助于图像的形成。因此，根据本实施方式的图像显示装置100，与比较例的显示装置相比，光利用效率高，可得到明亮的图像。

另外，在本实施方式的图像显示装置100中，由于可得到明亮的图像，所以，不需要过度增大向第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b投入的电流。因此，能够维持有机el元件的寿命，能够抑制明亮度的急剧劣化。

另外，在本实施方式的图像显示装置100中，在第1衍射元件50与第2衍射元件70之间使图像光l0在空中传导，未使用导光板等部件。因此，能够使图像显示装置100的前部轻量化，能够减轻对鼻子的负担。由此，图像显示装置100不易下移，能够提高图像显示装置100的使用舒适性。

另外，在图像光生成装置31中，如上所述，第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别以图像生成区域的长边方向fr与十字分色棱镜213的交叉轴cr平行的方式配置，由此，能够减小十字分色棱镜213的与交叉轴cr垂直的面的一个边的尺寸a。其结果是，能够实现图像显示装置100的小型化。

另外，本发明的技术范围并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，第1面板212r、第2面板212g以及第3面板212b分别由具备具有有机el元件的像素的有机el面板构成，但也可以由具备具有无机发光二极管(led)元件的像素的无机led面板构成。

另外，在上述实施方式中，示出了第1衍射元件和第2衍射元件由反射型体积全息元件构成的例子，但第1衍射元件和第2衍射元件也可以由其他全息元件、例如表面浮雕型全息元件、闪耀全息元件(blazedhologram)等构成。在使用了这些全息元件的情况下，也可得到薄型且衍射效率高的衍射元件。

另外，在上述实施方式中例示的图像显示装置的各构成要素的数量、配置、形状等具体结构能够适当变更。