WO2024219433A1

WO2024219433A1 - 光学ユニットおよび画像表示システム

Info

Publication number: WO2024219433A1
Application number: PCT/JP2024/015304
Authority: WO
Inventors: 寛佐藤
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2023-04-18
Filing date: 2024-04-17
Publication date: 2024-10-24

Abstract

画像表示システムに利用した際に、輝度ムラの少ない画像を観察できる光学ユニット、および、この光学ユニットを有する画像表示システムの提供を課題とする。入射光の一部を反射して一部を透過する第１および第２の部分反射素子、ならびに、偏光回折素子を有し、偏光回折素子は、液晶層を備え、液晶層は液晶化合物の光学軸の向きが面内の一方向に沿って連続的に回転している液晶配向パターンを有し、光学軸が１８０°回転する長さを１周期とした際に、１周期の長さが異なる領域を有し、さらに、光学軸が液晶層の厚さ方向に捩れて回転し、かつ、捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有する光学ユニットにより、課題を解決する。

Description

光学ユニットおよび画像表示システム

　本発明は、折り返し光学系を構成する光学ユニット、および、この光学ユニットを有する画像表示システムに関する。

　現実世界の外光を通さない、いわゆる没入型の仮想現実（ＶＲ(Virtual Reality)）を体験するために、使用者に装着されて、画像を使用者の眼に導く画像表示システムが実用化されている。

　この画像表示システムでは、一例として、ハーフミラーおよび反射偏光子を用いて、画像表示装置が出射した光（画像）の光路を折り返して使用者に観察させることにより、光路長を長くして画像の遠近感を使用者に認識させている。
　また、この画像表示システムでは、例えばハーフミラーおよび反射偏光子を凸レンズ等のレンズに貼着して、レンズで集光することにより、ＦＯＶ（Field of View　視野）を広くしている。

　このような画像表示システムには、薄型化が望まれている。しかしながら、レンズを用いた画像表示システムでは、薄型化は困難である。
　これに対して、特許文献１には、レンズの代わりに液晶回折素子（ホログラム）を用いた画像表示システムが開示されている。図１６に、その一例を概念的に示す。

　図１６に示す画像表示システム１００においては、画像表示装置１０２が出射した光すなわち表示した画像を、直線偏光子とλ／４波長板とからなる円偏光子１０４で、例えば右円偏光に変換する。
　この右円偏光は、次いで、ハーフミラー１０６に入射して、一部が透過する。ハーフミラー１０６を透過した円偏光は、次いで、λ／４波長板１０８によって例えば図中上下方向の直線偏光に変換される。
　この直線偏光は、次いで、反射偏光子１１０に入射する。反射偏光子１１０は、図中上下方向の直線偏光を反射するものである。従って、入射した図中上下方向の直線偏光は、反射偏光子１１０によって反射される。すなわち、光路を折り返される。

　反射偏光子１１０によって反射すなわち光路を折り返された図中上下方向の直線偏光は、再度、λ／４波長板１０８に入射する。上述のように、λ／４波長板１０８は、右円偏光を図中上下方向の直線偏光に変換するものである。従って、λ／４波長板１０８に入射した図中上下方向の直線偏光は、右円偏光に変換される。
　この右円偏光は、再度、ハーフミラー１０６に入射して、一部が反射される。ハーフミラー１０６による反射によって右円偏光は左円偏光になり、再度、λ／４波長板１０８に入射する。

　上述のように、λ／４波長板１０８は、右円偏光を図中上下方向の直線偏光に変換するものである。従って、λ／４波長板１０８に入射した左円偏光は、紙面に垂直方向の直線偏光に変換される。
　λ／４波長板１０８によって変換された紙面に垂直方向の直線偏光は、次いで、反射偏光子１１０に入射する。上述のように、反射偏光子１１０は、図中上下方向の直線偏光を反射するものである。従って、入射した紙面に垂直方向の直線偏光は、反射偏光子１１０を透過して、λ／４波長板１１４に入射する。
　λ／４波長板１１４は、一例として、図中上下方向の直線偏光を左円偏光に変換するものである。従って、λ／４波長板１１４に入射した図中上下方向の直線偏光は、左円偏光となって液晶回折素子（ホログラム）１１２に入射する。

　液晶回折素子１１２は、例えば、液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内で一方向に回転しながら変化する液晶配向パターンを、放射状すなわち同心円状に有するものである（図２参照）。また、この液晶配向パターンにおいて、光学軸の向きが１８０°回転する長さを１周期とした際に、この１周期は中心から外方向に向かって、漸次、短くなる。
　このような液晶回折素子（液晶回折レンズ）は、右円偏光または左円偏光を集光し、他方を発散する。図示例の液晶回折素子１１２は、一例として、左円偏光を集光して右円偏光を発散する。従って、液晶回折素子１１２に入射した左円偏光は、液晶回折素子１１２によって集光されて、使用者Ｕによって観察される。
　画像表示システム１００においては、この液晶回折素子１１２による集光によって、広いＦＯＶを実現する。

国際公開第２０２１／１５０５１０号

　液晶回折素子１１２は、シート状の部材である。
　従って、液晶回折素子１１２による集光で広いＦＯＶを実現した画像表示システム１００は、従来の凸レンズ等を用いる折り返し光学系を有する画像表示システムに比して、システムの薄型化を図れる。

　ここで、図１６にも概念的に示されるように、画像表示システム１００において、液晶回折素子１１２の曲げ角度は、中央から周辺に向かって大きくなる。広いＦＯＶを実現するためには、周辺部における光の曲げ角度を大きくする必要がある。
　そのため、液晶回折素子１１２を用いる従来の画像表示システム１００では、端部近傍で液晶回折素子１１２による回折効率が低くなってしまう。その結果、液晶回折素子１１２を用いる従来の画像表示システム１００では、中央と端部近傍とで、観察される画像に輝度ムラが生じてしまう。

　本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、画像表示システムに用いた際に、観察される画像の輝度ムラの少ない光学ユニット、および、この光学ユニットを用いる画像表示システムを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明は、以下の構成を有する。
　［１］　第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、および、偏光回折素子を、この順番で有し、
　第１の部分反射素子および第２の部分反射素子は、入射光の一部を反射して一部を透過するものであり、
　偏光回折素子は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層を備え、液晶層は、液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
　液晶配向パターンにおいて、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に１周期の長さが異なる領域を有し、さらに、
　面内に、液晶化合物に由来する光学軸が液晶層の厚さ方向に捩れて回転する領域を有し、厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有する、光学ユニット。
　［２］　液晶配向パターンにおける１周期の長さが短い領域ほど、厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が大きい、［１］に記載の光学ユニット。
　［３］　液晶配向パターンにおける１周期の長さが０．６μｍ以下である領域を有する、［１］または［２］に記載の光学ユニット。
　［４］　偏光回折素子が、複数の液晶層を有し、それぞれの液晶層は、特定の波長域の偏光を回折し、特定の波長域とは異なる波長域の偏光は回折しない、［１］～［３］のいずれかに記載の光学ユニット。
　［５］　偏光回折素子が、複数の液晶層を有し、さらに、それぞれの液晶層の間に配置された波長選択性位相差層を有する、［１］～［４］のいずれかに記載の光学ユニット。
　［６］　第１の部分反射素子および第２の部分反射素子の少なくとも一方が、体積ホログラムである、［１］～［５］のいずれかに記載の光学ユニット。
　［７］　さらに円偏光子を有し、
　第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、偏光回折素子、および、円偏光子を、この順で有する、［１］～［６］のいずれかに記載の光学ユニット。
　［８］　さらに光学素子を有し、
　光学素子は、入射光を屈折する機能を有し、かつ、面内の異なる位置において、屈折率が異なる領域を有するものであり、
　光学素子、第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、および、偏光回折素子を、この順で有する、［１］～［７］のいずれかに記載の光学ユニット。
　［９］　光学素子は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層を備え、
　液晶層は、液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
　液晶配向パターンにおいて、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に１周期の長さが異なる領域を有する、［８］に記載の光学ユニット。
　［１０］　［１］～［９］のいずれかに記載の光学ユニットと、画像表示装置とを有する、画像表示システム。

　本発明によれば、画像表示システムに用いた際に、観察される画像の輝度ムラを少なくできる光学ユニット、および、この光学ユニットを用いる観察画像の輝度ムラが少ない画像表示システムが提供される。

図１は、本発明の画像表示システムの一例を概念的に示す図である。図２は、偏光回折素子の一例を概念的に示す平面図である。図３は、図２に示す偏光回折素子を概念的に示す部分断面図である。図４は、図２に示す偏光回折素子を説明するための部分断面図である。図５は、図２に示す偏光回折素子を説明するための平面図である。図６は、図２に示す偏光回折素子の作用を説明するための概念図である。図７は、図２に示す偏光回折素子の作用を説明するための概念図である。図８は、図２に示す偏光回折素子の作用を説明するための概念図である。図９は、液晶層の別の例を説明するための概念図である。図１０は、液晶配向パターンを形成する露光装置を概念的に示す図である。図１１は、液晶層の別の例を説明するための概念図である。図１２は、図１１に示す液晶層を説明するための概念図である。図１３は、本発明の画像表示システムの別の例を概念的に示す図である。図１４は、本発明の画像表示システムの別の例を概念的に示す図である。図１５は、本発明の画像表示システムの別の例を概念的に示す図である。図１６は、従来の画像表示システムの別の例を概念的に示す図である。

　以下、本発明を詳細に説明する。
　以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態および具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。
　なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は「～」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
　また、これに限定されるものではないが、４２０～４９０ｎｍの波長域の光は青色光（Ｂ光）であり、４９５～５７０ｎｍの波長域の光は緑色光（Ｇ光）であり、６２０～７５０ｎｍの波長域の光は赤色光（Ｒ光）である。

　図１に、本発明の光学ユニットを用いる本発明の画像表示システムの一例を概念的に示す。

　図１に示す画像表示システム１０は、画像表示装置１２と、直線偏光子１４およびλ／４波長板１６からなる円偏光子と、ハーフミラー１８と、円反射偏光子２０と、偏光回折素子２４とを有する。この画像表示システム１０は、一例として、上述した仮想現実（ＶＲ）を体験するための画像表示システム（ＶＲシステム）である。
　図示例の画像表示システム１０において、ハーフミラー１８は本発明における第１の部分反射素子である。また、図示例の画像表示システム１０において、円反射偏光子２０は本発明における第２の部分反射素子である。さらに、図示例の画像表示システム１０において、偏光回折素子２４は本発明における偏光回折素子である。従って、図示例の画像表示システム１０においては、ハーフミラー１８、円反射偏光子２０、および、偏光回折素子２４によって、本発明の光学ユニットが構成される。

　図１に示す画像表示システム１０においては、画像表示装置１２が出射した光すなわち表示した画像を、直線偏光子１４およびλ／４波長板１６からなる円偏光子によって、円偏光に変換する。本例においては、一例として、円偏光子は、画像表示装置１２が出射した光を、右円偏光に変換する。

　この右円偏光は、次いで、ハーフミラー１８に入射して、一部が透過する。ハーフミラー１８を透過した右円偏光は、次いで、円反射偏光子２０に入射する。
　本例において、円反射偏光子２０は、右円偏光を選択的に反射して、左円偏光を透過する円反射偏光子である。従って、ハーフミラー１８を透過した右円偏光は、円反射偏光子２０によって反射される。
　円反射偏光子２０によって反射された右円偏光は、次いで、再度、ハーフミラー１８に入射して、一部が反射される。すなわち、画像表示装置１２が出射した光の光路が折り返される。このハーフミラー１８による反射によって、右円偏光は、左円偏光になる。
　ハーフミラー１８によって反射された左円偏光は、再度、円反射偏光子２０に入射する。上述のように、円反射偏光子２０は、右円偏光を選択的に反射して、左円偏光を透過する円反射偏光子である。従って、ハーフミラー１８で反射された左円偏光は、円反射偏光子２０を透過して、偏光回折素子２４に入射する。

　後述するが、偏光回折素子２４は、右円偏光または左円偏光を選択的に集光する透過型の液晶回折レンズである。図示例においては、偏光回折素子２４は、一例として左円偏光を選択的に集光する透過型の液晶回折レンズである。
　従って、偏光回折素子２４に入射した左円偏光は、偏光回折素子２４によって集光されて、使用者Ｕによって観察される。
　画像表示システム１０においては、この偏光回折素子２４による集光によって、広いＦＯＶを実現する。

　本発明の画像表示システム１０において、画像表示装置１２は公知の画像表示装置（ディスプレイ）が、各種、利用可能である。
　画像表示装置１２としては、一例として、液晶表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）、ＣＲＴ（cathode-ray tube）、ブラズマ表示装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示装置、マイクロＬＥＤ表示装置、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、および、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）型表示装置等が例示される。なお、本発明において、液晶表示装置には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を含む。

　本発明の画像表示システム１０において、円偏光子を構成する直線偏光子１４およびλ／４波長板１６にも制限はなく、公知の物が、各種、利用可能である。
　従って、偏光子は、反射型偏光子でも吸収型偏光子でもよく、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、ポリエン系偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、および、特開２０１１－０５３７０５号公報等に記載されるような誘電体多層膜を延伸したフィルムなど、公知の各種の直線偏光子が利用可能である。
　また、λ／４波長板も、延伸されたポリカーボネートフィルム、延伸されたノルボルネン系ポリマーフィルム、炭酸ストロンチウムのような複屈折を有する無機粒子を含有して配向させた透明フィルム、支持体上に無機誘電体を斜め蒸着した薄膜、重合性液晶化合物を一軸配向させて配向固定したフィルム、および、液晶化合物を一軸配向させて配向固定したフィルムなど、公知の各種のλ／４波長板が利用可能である。

　なお、画像表示装置１２が、液晶表示装置および反射防止膜を有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置のように、直線偏光を出射するものである場合には、直線偏光子１４を用いず、λ／４波長板１６のみを配置してもよい。

　本発明の画像表示システム１０においては、ハーフミラー１８も公知の各種のハーフミラーが利用可能である。

　本発明の画像表示システム１０において、円反射偏光子２０にも制限はなく、右円偏光または左円偏光を反射して、旋回方向が逆に円偏光を透過する、公知の各種の反射型の円偏光子が利用可能である。
　円反射偏光子２０としては、コレステリック液晶層が好ましく例示される。

　コレステリック液晶層とは、コレステリック配向された液晶化合物からなる液晶相（コレステリック液晶相）を固定してなる液晶層である。
　周知のように、コレステリック液晶層は、液晶化合物が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物が螺旋状に１回転（３６０°回転）して積み重ねられた構成を螺旋１ピッチ（螺旋ピッチ）として、螺旋状に旋回する液晶化合物が、複数ピッチ、積層された構造を有する。

　また、周知のように、コレステリック液晶層は、液晶化合物による螺旋の旋回方向（センス）に応じて、特定の波長域の右円偏光または左円偏光を選択的に反射して、それ以外の光を透過する。
　具体的には、コレステリック液晶層は、螺旋１ピッチの長さに応じて、特定の波長域の光を選択的に反射して、それ以外の波長域の光を透過する。コレステリック液晶層の選択反射の中心波長λ（選択反射中心波長λ）は、コレステリック液晶相における螺旋構造の螺旋１ピッチＰに依存し、コレステリック液晶構造の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。螺旋構造の螺旋１ピッチＰとは、螺旋の周期であり、液晶化合物が３６０°回転する厚さ方向の長さである。
　また、コレステリック液晶層は、螺旋の旋回方向（センス）に応じて、右円偏光を反射して左円偏光を透過し、あるいは、左円偏光を反射して右円偏光を透過する。コレステリック液晶層が反射する円偏光の旋回方向は、コレステリック液晶相の螺旋のセンスに一致する。

　コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相を固定してなる公知のコレステリック液晶層が、各種、利用可能である。
　また、コレステリック液晶層は、厚さ方向に螺旋ピッチが変化する、いわゆるピッチっグラジエントのコレステリック液晶層であってもよい。

　上述のように、コレステリック液晶層は、特定の波長域の光を選択的に反射して、それ以外の波長域の光を透過する。
　従って、円反射偏光子２０をコレステリック液晶層によって構成する場合は、円反射偏光子２０は、画像表示装置１２による表示画像に応じて、コレステリック液晶層を１層のみ有するものでもよく、あるいは、複数のコレステリック液晶層を有してもよい。
　例えば、画像表示装置１２がフルカラー画像または白黒画像を表示する場合には、円反射偏光子２０は、青色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層、緑色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層、および、赤色光の波長域に選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層の３層のコレステリック液晶層を有するものであってもよい。

　なお、本発明においては、第１の部分反射素子としてハーフミラー１８に変えて体積ホログラムを用いてもよい。また、本発明においては、第２の部分反射素子として、円反射偏光子２０および後述する反射偏光子５４（図１３参照）に変えて体積ホログラムを用いてもよい。
　体積ホログラムも、入射した光の一部を反射し、一部を透過するものである。
　体積ホログラムは、コベストロ社から入手しうる『ＢＡＹＦＯＬ　ＨＸ１２０』および『ＢＡＹＦＯＬ　ＨＸ２００』（いずれも商品名）、ならびに、Ｌｉｔｉ　Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ社から入手しうる『ＬｉｔｈＨｏｌｏ　Ｃ－ＲＴ２０』（商品名）などの市販のフォトポリマーフィルム等、公知のものが各種利用可能である。

　上述のように、偏光回折素子２４は、右円偏光または左円偏光を選択的に集光する透過型の液晶回折レンズである。図示例においては、偏光回折素子２４は、一例として、左円偏光を選択的に集光する。
　偏光回折素子２４は、本発明における偏光回折素子（液晶偏光回折素子）であり、本発明の特長的な部材である。

　図２および図３に、偏光回折素子２４の一例を概念的に示す。なお、図２は偏光回折素子２４の平面図、図３は厚さ方向の断面図である。
　図２および図３に示すように、偏光回折素子２４は、液晶化合物３８を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層３６を有する。
　液晶層３６は、液晶化合物３８に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。また、この液晶配向パターンにおいて、液晶化合物３８に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に１周期の長さが異なる領域を有する。
　さらに、液晶層３６は、面内に、液晶化合物３８に由来する光学軸が液晶層３６の厚さ方向に捩れて回転する領域を有し、かつ、厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有する。

　本発明の光学ユニットは、ハーフミラー１８（第１の部分反射素子）、円反射偏光子２０（第２の部分反射素子）、および、偏光回折素子２４を、この順番で有し、かつ、偏光回折素子２４が上述の構成を有することにより、例えばＶＲシステムなどの画像表示システムに用いた際に、観察される画像の輝度ムラの少ない画像を表示できる。

　図２および図３に示すように、偏光回折素子２４は、基板３２と、配向膜３４と、液晶層３６とを有する。なお、偏光回折素子２４においては、液晶層３６が偏光回折素子として作用する。
　従って、偏光回折素子２４は、液晶層３６のみで構成されても、基板３２を剥離して配向膜３４と液晶層３６とで構成されてもよく、あるいは、液晶層３６から基板３２および配向膜３４を剥離した後、液晶層３６を別の基材に積層したものでもよい。

　図２および図３に示す偏光回折素子２４において、液晶層３６は、配向膜３４の上に、液晶化合物３８を含む組成物を用いて形成された、液晶化合物３８を下記の液晶配向パターンに配向して固定化してなる液晶層である。
　具体的には、液晶層３６は、液晶化合物３８に由来する光学軸の向きが、一方向に向かって連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを、内側から外側に向かう放射状に有するものである。すなわち、図２および図３に示す液晶層３６の液晶配向パターンは、液晶化合物３８に由来する光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向を内側から外側に向かう同心円状に有する、同心円状のパターンである。

　なお、図２および後述する図５においては、図面を簡略化して液晶層３６の構成を明確に示すために、液晶層３６の配向膜３４側の界面における液晶化合物３８のみを示している。しかしながら、液晶層３６は、図３に示されるように、通常の液晶化合物を含む組成物を用いて形成された液晶層と同様に、液晶化合物３８が厚さ方向に積み重ねられた構成を有する。また、本発明においては、液晶層３６は、面内に、液晶化合物３８が厚さ方向に捩れて回転する領域を有し、かつ、厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有するのは、上述のとおりである。
　さらに、また、図２および図３においては、液晶化合物３８として、棒状液晶化合物を例示しているので、光学軸の方向は、液晶化合物３８の長手方向に一致する。

　具体的には、液晶層３６では、液晶化合物３８の光学軸の向きは、液晶層３６の中心すなわち光学軸から外側に向かう多数の方向、例えば、矢印Ａ₁で示す方向、矢印Ａ₂で示す方向、矢印Ａ₃で示す方向、矢印Ａ₄で示す方向…に沿って、連続的に回転しながら変化している。
　従って、液晶層３６において、液晶化合物３８の光学軸の回転方向は、全ての方向（一方向）で同じ方向である。図示例では、矢印Ａ₁で示す方向、矢印Ａ₂で示す方向、矢印Ａ₃で示す方向、および、矢印Ａ₄で示す方向の全ての方向で、液晶化合物３８の光学軸の回転方向は、反時計回りである。
　すなわち、矢印Ａ₁と矢印Ａ₄とを１本の直線と見なすと、この直線上では、液晶層３６の中心で、液晶化合物３８の光学軸の回転方向が逆転する。一例として、矢印Ａ₁と矢印Ａ₄とが成す直線が、図中右方向（矢印Ａ₁方向）に向かうとする。この場合には、液晶化合物３８の光学軸は、最初は、液晶層３６の外方向から中心に向かって時計回りに回転し、液晶層３６の中心で回転方向が逆転し、その後は、液晶層３６の中心から外方向に向かって反時計回りに回転する。液晶層３６の中心は、偏光回折素子の光学軸である。

　周知のように、液晶化合物３８に由来する光学軸の向きが、一方向に向かって連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶層は、光学軸の回転方向、および、入射する円偏光の旋回方向に応じて、入射した円偏光を光学軸が回転する一方向および逆方向に回折する、透過型の液晶回折素子として作用する。

　液晶化合物３８の光学軸の向きが、一方向に向かって連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する液晶層３６では、透過する光の回折方向（屈折方向）は、液晶化合物３８の光学軸の回転方向に依存する。すなわち、この液晶配向パターンでは、一方向に向かう液晶化合物３８の光学軸の回転方向が逆の場合には、透過する光の回折方向は、光学軸が回転する一方向に対して逆方向になる。
　また、液晶化合物３８の光学軸の向きが、一方向に向かって連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する液晶層３６では、透過する光の回折方向は、入射する円偏光の旋回方向によって異なる。すなわち、この液晶配向パターンでは、入射した光が右円偏光である場合と、左円偏光である場合とで、透過する光の回折方向が逆になる。

　さらに、液晶層３６は、面内レターデーションの値をλ／２に設定した場合に、一般的なλ／２板としての機能、すなわち、液晶層に入射した偏光成分に半波長すなわち１８０°の位相差を与える機能を有している。なお、面内レターデーションとは、すなわち、面方向のレターデーションである。
　従って、この液晶層３６に入射して回折された円偏光は、旋回方向が逆になる。すなわち、液晶層３６に入射して回折された右円偏光は左円偏光となって出射し、左円偏光は右円偏光となって出射する。

　偏光回折素子２４の液晶層３６において、液晶配向パターンは、液晶化合物３８の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向における、液晶化合物に由来する光学軸の向きが１８０°回転する長さを１周期とした際に、１周期の長さが内側から外側に向かって、漸次、短くなる。
　ここで、液晶化合物３８の光学軸の向きが一方向に向かって連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する液晶層においては、この１周期の長さが短いほど、回折角度が大きくなる。従って、同心円状の液晶配向パターンを有する液晶層３６では、同心円の中心から外方向に向かって、回折角度が、漸次、大きくなる。

　従って、液晶化合物に由来する光学軸が連続的に回転して変化する液晶配向パターンを放射状に有する、同心円状の液晶配向パターンを有する液晶層３６は、液晶化合物３８の光学軸の回転方向および入射する円偏光の旋回方向に応じて、入射光を、発散または集束して透過できる。
　言い換えれば、このような液晶層３６を有する偏光回折素子２４は、入射する円偏光の旋回方向に応じて、例えば、右円偏光が入射した場合には凹レンズとして作用し、左円偏光が入射した場合には凸レンズとして作用する。あるいは、偏光回折素子２４は、右円偏光が入射した場合には凸レンズとして作用し、左円偏光が入射した場合には凹レンズとして作用する。図示例においては、上述のように、液晶層３６は左円偏光が入射した場合には凸レンズとして作用して、左円偏光を集光する。

　なお、図２においては、図面を簡略化して偏光回折素子２４の構成を明確に示すために、液晶層３６は、共に、配向膜３４の表面の液晶化合物３８（液晶化合物分子）のみを示している。しかしながら、液晶層３６は、図４に概念的に示すように、通常の液晶化合物を含む組成物を用いて形成された液晶層と同様に、配向された液晶化合物３８が積み重ねられた構造を有する。

　以下、この液晶層３６の作用について、図５に平面図を概念的に示す、液晶化合物３８に由来する光学軸３８Ａが矢印Ａで示す一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する液晶層３６Ａを参照して、詳細に説明する。
　図２に示す、光学軸が連続的に回転しながら変化する一方向を、内側から外側に向かう放射状に有する同心円状の液晶配向パターンにおいても、光学軸が連続的に回転しながら変化する一方向に関しては、図５に示す液晶配向パターンと同様の光学的な作用効果を発現する。
　以下の説明では、液晶化合物３８に由来する光学軸３８Ａを、『液晶化合物３８の光学軸３８Ａ』または『光学軸３８Ａ』とも言う。

　液晶層３６Ａにおいて、液晶化合物３８は、矢印Ａで示す一方向と、この矢印Ａ方向と直交するＹ方向とに平行な面内に二次元的に配向している。なお、後述する図２および図３では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
　以下の説明では、『矢印Ａで示す一方向』を単に『矢印Ａ方向』とも言う。
　図２に示す液晶層３６においては、同心円状の液晶配向パターンにおける、同心円の円周方向が、図５におけるＹ方向に相当する。

　液晶層３６Ａは、液晶層３６Ａの面内において、液晶化合物３８に由来する光学軸３８Ａの向きが、矢印Ａ方向に沿って連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
　液晶化合物３８の光学軸３８Ａの向きが矢印Ａ方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、矢印Ａ方向に沿って配列されている液晶化合物３８の光学軸３８Ａと、矢印Ａ方向とが成す角度が、矢印Ａ方向の位置によって異なっており、矢印Ａ方向に沿って、光学軸３８Ａと矢印Ａ方向とが成す角度がθからθ＋１８０°あるいはθ－１８０°まで、順次、変化していることを意味する。

　一方、液晶層３６Ａを形成する液晶化合物３８は、矢印Ａ方向と直交するＹ方向、すなわち光学軸３８Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸３８Ａの向きが等しい液晶化合物３８が等間隔で配列されている。
　言い換えれば、液晶層３６を形成する液晶化合物３８において、Ｙ方向に配列される液晶化合物３８同士では、光学軸３８Ａの向きと矢印Ａ方向とが成す角度が等しい。
　図２に示す液晶層３６においては、中心を一致する円環状に、光学軸３８Ａの向きが同じである領域が形成され、同心円状の液晶配向パターンを形成する。

　光学軸３８Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンにおいては、液晶化合物３８の光学軸３８Ａが１８０°回転する長さ（距離）が、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとなる。
　すなわち、図５に示す液晶層３６Ａであれば、面内で光学軸３８Ａの向きが連続的に回転して変化する矢印Ａ方向において、液晶化合物３８の光学軸３８Ａが１８０°回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期Λとする。言い換えれば、液晶配向パターンにおける１周期Λは、液晶化合物３８の光学軸３８Ａと矢印Ａ方向とのなす角度がθからθ＋１８０°となるまでの距離により定義される。
　すなわち、矢印Ａ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物３８の、矢印Ａ方向の中心間の距離が、１周期Λである。具体的には、図５に示すように、矢印Ａ方向と光学軸３８Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物３８の、矢印Ａ方向の中心間の距離が、１周期Λである。
　液晶層３６Ａ（液晶層３６）において、液晶配向パターンは、この１周期Λを、矢印Ａ方向すなわち光学軸３８Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
　上述のように、このような液晶配向パターンを有する液晶層３６Ａは、透過型の液晶回折素子でもあり、この１周期Λが、回折構造の周期（１周期）となる。

　液晶層３６Ａにおいて、Ｙ方向に配列される液晶化合物は、光学軸３８Ａと矢印Ａ方向とが成す角度が等しい。この光学軸３８Ａと矢印Ａ方向とが成す角度が等しい液晶化合物３８が、Ｙ方向に配置された領域を、領域Ｒとする。
　この場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レターデーション（Ｒｅ）の値は、半波長すなわちλ／２であるのが好ましい。この面内レターデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと液晶層の厚さとの積により算出される。ここで、液晶層における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光学軸３８Ａの方向の液晶化合物３８の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸３８Ａに垂直な方向の液晶化合物３８の屈折率との差に等しい。つまり、上記屈折率差Δｎは、液晶化合物の屈折率差に等しい。
　なお、光学軸３８Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを放射状に有する同心円状の液晶配向パターンを有する偏光回折素子２４においては、中心を一致して円環状に形成される、光学軸３８Ａの向きが同じである領域が、図５における領域Ｒに相当する。

　このような液晶層３６Ａに円偏光が入射すると、光は、回折され、かつ、円偏光の方向が変換される。
　この作用を、図６および図７に概念的に示す。液晶層３６Ａは、液晶化合物の屈折率差と液晶層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
　なお、上述のように、この作用は、光学軸３８Ａが一方向に向かって連続的に回転する液晶配向パターンを放射状に有する、同心円状の液晶配向パターンを有する偏光回折素子２４においても、全く同様である。

　図６に示すように、液晶層３６の液晶化合物の屈折率差と液晶層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、液晶層３６に左円偏光である入射光Ｌ₁が入射すると、入射光Ｌ₁は、液晶層３６Ａを通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光Ｌ₂は、右円偏光に変換される。
　また、液晶層３６に形成された液晶配向パターンは、矢印Ａ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ₂は、入射光Ｌ₁の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光の入射光Ｌ₁は、入射方向に対して矢印Ａ方向に一定の角度だけ傾いた、右円偏光の透過光Ｌ₂に変換される。

　一方、図７に概念的に示すように、液晶層３６Ａの液晶化合物の屈折率差と液晶層の厚さとの積の値がλ／２のとき、液晶層３６Ａに右円偏光の入射光Ｌ₄が入射すると、入射光Ｌ₄は、液晶層３６を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。
　また、液晶層３６Ａに形成された液晶配向パターンは、矢印Ａ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ₅は、入射光Ｌ₄の進行方向とは異なる方向に進行する。このとき、透過光Ｌ₅は透過光Ｌ₂と異なる方向、つまり、入射方向に対して矢印Ａ方向とは逆の方向に進行する。このように、入射光Ｌ₄は、入射方向に対して矢印Ａ方向に一定の角度だけ傾いた左円偏光の透過光Ｌ₅に変換される。

　液晶層３６Ａにおいて、複数の領域Ｒの面内レターデーションの値は、半波長であるのが好ましいが、波長が５５０ｎｍである入射光に対する液晶層３６Ａの複数の領域Ｒの面内レターデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄが下記式（１）に規定される範囲内であるのが好ましい。ここで、Δｎ₅₅₀は、入射光の波長が５５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差であり、ｄは、液晶層３６Ａの厚さである。
　　２００ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
　すなわち、液晶層３６Ａの複数の領域Ｒの面内レターデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄが式（１）を満たしていれば、液晶層３６Ａに入射した光の十分な量の円偏光成分を、矢印Ａ方向に対して順方向または逆方向に傾いた方向に進行する円偏光に変換することができる。面内レターデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄは、２２５ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３４０ｎｍがより好ましく、２５０ｎｍ≦Δｎ₅₅₀×ｄ≦３３０ｎｍがさらに好ましい。
　なお、上記式（１）は波長５５０ｎｍである入射光に対する範囲であるが、波長がλｎｍである入射光に対する液晶層の複数の領域Ｒの面内レターデーションＲｅ（λ）＝Δｎ_λ×ｄは下記式（１－２）に規定される範囲内であるのが好ましく、適宜設定することができる。
　　０．７×（λ／２）ｎｍ≦Δｎ_λ×ｄ≦１．３×（λ／２）ｎｍ・・・（１－２）

　また、液晶層３６Ａにおける、複数の領域Ｒの面内レターデーションの値は、上記式（１）の範囲外で用いることもできる。具体的には、Δｎ₅₅₀×ｄ＜２００ｎｍまたは３５０ｎｍ＜Δｎ₅₅₀×ｄとすることで、入射光の進行方向と同一の方向に進行する光と、入射光の進行方向とは異なる方向に進行する光に分けることができる。Δｎ₅₅₀×ｄが０ｎｍまたは５５０ｎｍに近づくと入射光の進行方向と同一の方向に進行する光の成分は増加し、入射光の進行方向とは異なる方向に進行する光の成分は減少する。

　さらに、波長が４５０ｎｍの入射光に対する液晶層３６Ａの領域Ｒのそれぞれの面内レターデーションＲｅ（４５０）＝Δｎ₄₅₀×ｄと、波長が５５０ｎｍの入射光に対する液晶層３６Ａの領域Ｒのそれぞれの面内レターデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ₅₅₀×ｄは、下記式（２）を満たすのが好ましい。ここで、Δｎ₄₅₀は、入射光の波長が４５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差である。
　　（Δｎ₄₅₀×ｄ）／（Δｎ₅₅₀×ｄ）＜１．０・・・（２）
　式（２）は、液晶層３６Ａに含まれる液晶化合物３８が逆分散性を有していることを表している。すなわち、式（２）が満たされることにより、液晶層３６Ａは、広帯域の波長の入射光に対応できる。

　液晶層３６Ａは、形成された液晶配向パターンの１周期Λを変化させることにより、透過光Ｌ₂およびＬ₅の回折の角度を調節できる。具体的には、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物３８を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ₂およびＬ₅を大きく回折させることができる。
　また、液晶層３６Ａは、矢印Ａ方向に沿って回転する、液晶化合物３８の光学軸３８Ａの回転方向を逆方向にすることにより、透過光の回折の方向を、逆方向にできる。
　さらに、液晶層３６Ａは、入射する円偏光の旋回方向によって、透過光の回折の方向が逆方向になる。すなわち、液晶層３６Ａは、右円偏光と左円偏光とで、透過光の回折の方向が逆方向になる。
　以上の点に関しては、同心円状の液晶配向パターンを有する液晶層３６でも同様なのでは、上述のとおりである。

　さらに、液晶層３６は、光学軸が液晶層３６の厚さ方向で捩れて回転する領域を有しており、厚さ方向の捩れ角が異なる領域を有する。この点については後に詳述する。

　液晶層３６は、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成されるものであり、棒状液晶化合物の光学軸または円盤状液晶化合物の光学軸が、上記のように配向された液晶配向パターンを有している。
　基板３２上に、上述した液晶配向パターンに応じた配向パターンを有する配向膜３４を形成し、配向膜３４上に液晶組成物を塗布して、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる液晶層３６を形成できる。
　なお、液晶層３６を形成するための液晶組成物は、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を含有し、さらに、レベリング剤、配向制御剤、重合開始剤および配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。

　また、液晶層３６は、入射光の波長に対して広帯域であることが望ましく、複屈折率が逆分散となる液晶材料を用いて構成されていることが好ましい。また、液晶組成物に捩れ成分を付与することにより、また、異なる位相差層を積層することにより、入射光の波長に対して液晶層３６を実質的に広帯域にすることも好ましい。例えば、液晶層３６において、捩れ方向が異なる２層の液晶を積層することによって広帯域のパターン化されたλ／２板を実現する方法が特開２０１４－０８９４７６号公報等に示されており、本発明において好ましく使用することができる。

―棒状液晶化合物―
　棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。

　液晶層３６では、棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．　Ｃｈｅｍ．，　１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、同９５／２４４５５号、同９７／００６００号、同９８／２３５８０号、同９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、同６－１６６１６号公報、同７－１１０４６９号公報、同１１－８００８１号公報、および、特願２００１－６４６２７号公報などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１－５１３０１９号公報および特開２００７－２７９６８８号公報に記載のものも好ましく用いることができる。

―円盤状液晶化合物―
　円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７－１０８７３２号公報および特開２０１０－２４４０３８号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
　なお、液晶層に円盤状液晶化合物を用いた場合には、液晶層において、液晶化合物３８は厚さ方向に立ち上がっており、液晶化合物に由来する光学軸３８Ａは、円盤面に垂直な軸、いわゆる進相軸として定義される。

―光反応型カイラル剤―
　液晶層３６を形成するための液晶組成物は、光反応型カイラル剤を有してもよい。
　光反応型カイラル剤は、例えば、下記一般式（Ｉ）で表される化合物からなり、液晶化合物の配向構造を制御し得ると共に、光の照射により液晶化合物の螺旋ピッチ、即ち螺旋構造の捻れ力（ＨＴＰ：ヘリカルツイスティングパワー）を変化させることができる特質を有する。即ち、液晶化合物、好ましくはネマチック液晶化合物に誘起する螺旋構造の捻れ力の変化を光照射（紫外線～可視光線～赤外線）によって起こさせる化合物であり、必要な部位（分子構造単位）として、カイラル部位（キラル部位）と光の照射によって構造変化を生じる部位とを有する。しかも、下記一般式（Ｉ）で表される光反応型カイラル剤は、特に液晶分子のＨＴＰを大きく変化させることができる。

　尚、前述のＨＴＰは、液晶の螺旋構造の捻れ力、即ち、ＨＴＰ＝１／（ピッチ×カイラル剤濃度〔質量分率〕）を表し、例えば、ある温度での液晶分子の螺旋ピッチ（螺旋構造の一周期；μｍ）を測定し、この値をカイラル剤（キラル剤）の濃度から換算〔μｍ^-1〕して求めることができる。光反応型カイラル剤により光の照度により選択反射色を形成する場合、前述のＨＴＰの変化率（＝照射前のＨＴＰ／照射後のＨＴＰ）としては、照射後にＨＴＰがより小さくなる場合には１．５以上が好ましく、更に２．５以上がより好ましく、照射後にＨＴＰがより大きくなる場合には０．７以下が好ましく、更に０．４以下がより好ましい。

　次に、一般式（Ｉ）で表される化合物について説明する。
　一般式（Ｉ）

　前述の式中、Ｒは、水素原子、炭素数１～１５のアルコキシ基、総炭素数３～１５のアクリロイルオキシアルキルオキシ基、総炭素数４～１５のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基を表す。
　前述の炭素数１～１５のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、ドデシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数１～１２のアルコキシ基が好ましく、炭素数１～８のアルコキシ基が特に好ましい。

　前述の総炭素数３～１５のアクリロイルオキシアルキルオキシ基としては、例えば、アクリロイルオキシエチルオキシ基、アクリロイルオキシブチルオキシ基、アクリロイルオキシデシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数５～１３のアクリロイルオキシアルキルオキシ基が好ましく、炭素数５～１１のアクリロイルオキシアルキルオキシ基が特に好ましい。

　前述の総炭素数４～１５のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基としては、例えば、メタクリロイルオキシエチルオキシ基、メタクリロイルオキシブチルオキシ基、メタクリロイルオキシデシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数６～１４のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基が好ましく、炭素数６～１２のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基が特に好ましい。

　前述の一般式（Ｉ）で表される光反応型カイラル剤の分子量としては、３００以上が好ましい。また、後述する液晶化合物との溶解性の高いものが好ましく、その溶解度パラメータＳＰ値が、液晶化合物に近似するものがより好ましい。

　以下、前述の一般式（Ｉ）で表される化合物の具体例（例示化合物（１）～（１５））を示すが、本発明においてはこれらに制限されるものではない。

　本発明において、光反応型カイラル剤としては、例えば、下記一般式（II）で表される光反応型光学活性化合物も用いられる。

一般式（II）

　前述の式中、Ｒは、水素原子、炭素数１～１５のアルコキシ基、総炭素数３～１５のアクリロイルオキシアルキルオキシ基、総炭素数４～１５のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基を表す。
　前述の炭素数１～１５のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数１～１０のアルコキシ基が好ましく、炭素数１～８のアルコキシ基が特に好ましい。

　前述の総炭素数３～１５のアクリロイルオキシアルキルオキシ基としては、例えば、アクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシエチルオキシ基、アクリロイルオキシプロピルオキシ基、アクリロイルオキシヘキシルオキシ基、アクリロイルオキシブチルオキシ基、アクリロイルオキシデシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数３～１３のアクリロイルオキシアルキルオキシ基が好ましく、炭素数３～１１のアクリロイルオキシアルキルオキシ基が特に好ましい。

　前述の総炭素数４～１５のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基としては、例えば、メタクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシエチルオキシ基、メタクリロイルオキシヘキシルオキシ基等が挙げられ、中でも、炭素数４～１４のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基が好ましく、炭素数４～１２のメタクリロイルオキシアルキルオキシ基が特に好ましい。

　前述の一般式（II）で表される光反応型光学活性化合物の分子量としては、３００以上が好ましい。また、後述する液晶化合物との溶解性の高いものが好ましく、その溶解度パラメータＳＰ値が、液晶化合物に近似するものがより好ましい。

　以下、前述の一般式（II）で表される光反応型光学活性化合物の具体例（例示化合物（２１）～（３２））を示すが、本発明においてはこれらに制限されるものではない。

　また、光反応型カイラル剤は、捻れ力の温度依存性が大きいカイラル化合物など、光反応性のないカイラル剤と併用することもできる。前述の光反応性のない公知のカイラル剤としては、例えば、特開２０００－４４４５１号、特表平１０－５０９７２６号、ＷＯ９８／００４２８、特表２０００－５０６８７３号、特表平９－５０６０８８号、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ（１９９６、２１、３２７）、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ（１９９８、２４、２１９）等に記載のカイラル剤が挙げられる。

　以下、偏光回折素子（液晶層）の作用を説明する。
　上述のように、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された、光学軸３８Ａの方向が矢印Ａ方向に沿って回転する液晶配向パターンを有する液晶層は、円偏光を屈折させ、かつ、液晶配向パターンの１周期Λが小さいほど、屈折（回折）の角度が大きい。
　そのため、例えば、面内の異なる領域で液晶配向パターンの１周期Λが異なるようにパターンを形成した場合には、面内の異なる領域において入射し、異なる角度に屈折した光は屈折した角度によって透過光の明るさが変わってしまう。特に、屈折した角度が大きい透過光が暗くなる。

　これに対し、本発明の光学ユニットにおいて、偏光回折素子２４を構成する液晶層３６は、液晶化合物に由来する光学軸の向きが一方向に向かって回転する液晶配向パターンを有し、さらに、光学軸が液晶層の厚さ方向で捩れて回転する領域を有しており、かつ、厚さ方向の回転の捩れ角の大きさの合計が面内で異なる領域を有する。液晶化合物の光学軸が液晶層の厚さ方向で捩れて回転する構造は、液晶組成物に上述のカイラル剤を添加することによって形成することができる。また、面内の領域ごとに厚さ方向の捩れ角が異なる構成は、液晶組成物に上述の光反応性カイラル剤を添加して、領域ごとに異なる照射量の光を照射することで形成することができる。
　このような液晶層を有する偏光回折素子によれば、面内における透過光量の屈折角度依存性が小さく、例えば、面内の異なる領域において入射した光を異なる角度に屈折した場合、透過光を明るくすることができる。

　以下、図８の概念図を参照して、偏光回折素子２４の作用を詳細に説明する。
　なお、偏光回折素子２４において、光学的な作用を発現するのは、基本的に、液晶層のみである。そのため、図面を簡略化して、構成および作用効果を明確に示すために、図８では、偏光回折素子２４は、液晶層３６のみを示す。

　上述のように、偏光回折素子２４の液晶層３６は、円偏光を対象として、入射光を所定の方向に屈折して透過させる。なお、図８では、入射光を左円偏光としている。

　図８に示す部分において、液晶層３６は、図８中左側から３つの領域Ａ０、Ａ１およびＡ２を有し、各領域で１周期の長さΛが異なっている。具体的には、１周期の長さΛは、領域Ａ０、Ａ１、Ａ２の順に短くなっている。また、領域Ａ１およびＡ２は、光学軸が液晶層の厚さ方向で捩れて回転した構造を有している。以下の説明では、この光学軸が液晶層の厚さ方向で捩れて回転した構造を『捩れ構造』ともいう。
　領域Ａ１の厚さ方向の捩れ角は、領域Ａ２の厚さ方向の捩れ角よりも小さい。なお、領域Ａ０は捩れ構造を有していない領域である。すなわち、領域Ａ０は、捩れ角が０°の領域である。
　なお、捩れ角は、厚さ方向全体での捩れ角とする。

　偏光回折素子２４Ａにおいて、左円偏光ＬＣ１が液晶層３６の面内の領域Ａ１に入射すると、前述のように、入射方向に対して、矢印Ａ方向に、すなわち、液晶化合物の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している一方向に所定角度、屈折されて透過する。同様に左円偏光ＬＣ２が液晶層３６の面内の領域Ａ２に入射すると、入射方向に対して、矢印Ａ方向に所定角度、屈折されて透過する。同様に左円偏光ＬＣ０が液晶層３６の面内の領域Ａ０に入射すると、入射方向に対して、矢印Ａ方向に所定角度、屈折されて透過する。
　ここで、液晶層３６による屈折の角度は、領域Ａ１の液晶配向パターンの１周期Λ_A1よりも、領域Ａ２の液晶配向パターンの１周期Λ_A2が短いため、図８に示すように、入射光に対する屈折の角度は、領域Ａ２の透過光の角度θ_A2の方が領域Ａ１の透過光の角度θ_A1よりも大きくなる。また、領域Ａ１の液晶配向パターンの１周期Λ_A1よりも、領域Ａ０の液晶配向パターンの１周期Λ_A0が長いため、図６に示すように、入射光に対する屈折の角度は、領域Ａ０の透過光の角度θ_A0の方が領域Ａ１の透過光の角度θ_A1よりも小さくなる

　ここで、面内で液晶化合物の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する液晶層による光の回折では、回折角度が大きくなると回折効率が低下する、すなわち回折光の強度が弱くなるという問題がある。
　そのため、液晶層を、液晶化合物の光学軸の向きが面内で１８０°回転する１周期の長さが異なる領域を有する構成とした場合には、光の入射位置によって回折角度が異なるため、面内の入射位置によって回折光の光量に差が生じる。すなわち、面内の入射位置によって、透過、回折した光が暗くなる領域が生じる。

　これに対して、本発明においては、偏光回折素子の液晶層が厚さ方向で捩れて回転する領域を有しており、厚さ方向の捩れ角の大きさが異なる領域を有する。
　図８に示す例では、液晶層３６の領域Ａ２の厚さ方向の捩れ角φ_A2は領域Ａ１の厚さ方向の捩れ角φ_A1よりも大きい。また、領域Ａ０は厚さ方向の捩れ構造を有していない。
　これにより、屈折された光の回折効率の低下を抑制することができる。
　図８に示す例では、回折角度が領域Ａ０よりも大きい領域Ａ１およびＡ２に捩れ構造を付与することで、領域Ａ１、Ａ２で屈折された光の光量の低下を抑制することができる。また、領域Ａ１よりも回折角度が大きい領域Ａ２の捩れ構造の捩れ角を、領域Ａ１よりも大きくすることで、領域Ａ２で屈折された光の光量の低下を抑制することができる。これによって、面内の入射位置によって、透過した光の光量が均一になるようにすることができる。

　このように、本発明において、液晶層による屈折が大きい面内の領域では、入射光は厚さ方向の捩れ角が大きい層内を透過し、屈折される。これに対して、液晶層による屈折が小さい面内の領域は、入射光は厚さ方向の捩れ角が小さい層内を透過して屈折される。
　すなわち、液晶層３６では、液晶層による屈折の大きさに応じて、面内における厚さ方向の捩れ角を設定することで、入射光に対する透過光を明るくすることができる。
　そのため、本発明の光学ユニットによれば、偏光回折素子２４の面内における透過光量の屈折角度依存性を小さくすることができる。すなわち、本発明の光学ユニットによれば、偏光回折素子２４の面内における輝度ムラを低減できる。そのため、本発明の光学ユニットによれば、例えばＶＲシステムなどの画像表示システムに用いた際に、観察される画像の輝度ムラの少ない画像を表示できる。

　前述のように、液晶層３６の面内における屈折の光の角度は、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど大きい。
　また、液晶層３６の面内における厚さ方向の液晶化合物３８の捩れ角は、液晶配向パターンにおいて矢印Ａ方向に沿って光学軸３８Ａの向きが１８０°回転する１周期Λの短い領域の方が１周期Λの大きい領域よりも、大きい領域を有する。図示例の液晶層３６では、一例として、図８にも示すように、液晶層３６の領域Ａ２における液晶配向パターンの１周期Λ_A2が、領域Ａ１における液晶配向パターンの１周期Λ_A1よりも短く、かつ、厚さ方向に捩れ角φ_A2は大きい。すなわち、光入射側の液晶層３６の領域Ａ２方が、大きく光を屈折させる。
　従って、対象とする液晶配向パターンの１周期Λに対して、面内における厚さ方向の捩れ角φを設定することで、好適に、面内の異なる領域において異なる角度に屈折した透過光を明るくすることができる。

　すなわち、本発明においては、液晶層３６は、液晶配向パターンにおける１周期が短い領域ほど、液晶化合物３８の厚さ方向の捩れ角（厚さ方向の捩れ角の合計）が大きいのが好ましい。
　図示例の液晶層３６は、液晶配向パターンの１周期Λは、中心から外方向に向かって、漸次、短くなるので、液晶化合物３８の厚さ方向の捩れ角は、中心から外方向に向かって、漸次、大きくなるのが好ましい。
　なお、この１周期Λの変化、および／または、液晶化合物３８の厚さ方向の捩れ角の変化は、段階的でも、連続的でもよい。

　上述のように、本発明においては、液晶層３６における液晶配向パターンの１周期Λが短いほど屈折の角度が大きいため、液晶配向パターンの１周期Λが短い領域ほど厚さ方向の捩れ角を大きくすることで透過光を明るくすることを可能にしている。
　そのため、本発明の光学素子においては、液晶配向パターンの１周期の長さが異なる領域において、１周期の長さの順列と厚さ方向の捩れ角の大きさの順列が異なる領域を有することが好ましい。
　しかしながら、本発明は、これに制限はされず、液晶層３６の液晶配向パターンの１周期の長さが異なる領域において、１周期の長さの順列と厚さ方向の捩れ角の大きさの順列が一致する領域を有していてもよい。本発明の光学素子において、厚さ方向の捩れ角は、面内の液晶配向パターンの１周期Λに応じて、好ましい範囲を有しており、適宜、設定すればよい。

　本発明において、偏光回折素子２４の液晶層３６は、厚さ方向の捩れ角の大きさが１０°～３６０°である領域を有するのが好ましい。
　また、本発明において、偏光回折素子２４の液晶層３６における厚さ方向の捩れ角は、面内の液晶配向パターンの１周期Λに応じて、適宜、設定すればよい。

　さらに、本発明において、液晶層３６における液晶配向パターンの１周期Λは、偏光回折素子２４に要求される屈折（回折）の角度に応じて、適宜、設定すればよい。ここで、液晶層３６は、１周期の長さが０．６μｍ以下である領域を有するのが好ましい。このような構成を有することにより、液晶層３６による屈折角を大きくして、好適に広いＦＯＶを実現でき、かつ、本発明によれば、屈折角が大きくても、輝度の低下を防止して、観察される画像の輝度ムラを抑制できる。

　なお、液晶層３６において、面内における捩れ構造の捩れ角が異なる領域を有する構成は、液晶化合物、および、上述した光の照射により螺旋構造の捻れ力（ＨＴＰ）が変化する光反応型カイラル剤を含む液晶組成物を用い、液晶層３６を形成する液晶組成物の硬化前、または、液晶組成物の硬化時、カイラル剤のＨＴＰを変化させる波長の光を、領域ごとに照射量を変えて照射することで、形成できる。
　例えば、光の照射によってＨＴＰが小さくなる光反応型カイラル剤を用いることにより、光の照射によってカイラル剤のＨＴＰが低下する。ここで、領域ごとに光の照射量を変えることで、例えば、照射量が多い領域では、ＨＴＰが大きく低下し、螺旋の誘起が小さくなるので捩れ構造の捩れ角が小さくなる。一方、照射量が少ない領域では、ＨＴＰの低下が小さいため、捩れ構造の捩れ角は大きくなる。

　領域ごとに光の照射量を変える方法には特に限定はなく、グラデーションマスクを介して光を照射する方法、領域ごとに照射時間を変える方法、あるいは、領域ごとに照射強度を変える方法等、各種の方法が利用可能である。
　なお、グラデーションマスクとは、照射する光に対する透過率が面内で変化しているマスクである。

　本発明において、偏光回折素子の液晶層は、厚さ方向で捩れて回転する方向（捩れ角の向き）が互いに異なる領域を有していてもよい。
　例えば、光学軸の向きが一方向に向かって回転する液晶配向パターンを有し、さらに、光学軸が液晶層の厚さ方向で捩れて回転する領域を有しており、かつ、回転の捩れ角が面内で異なる領域を有する液晶層であって、厚さ方向で捩れて回転する方向が互いに異なる領域を有してもよい。
　このように、厚さ方向で捩れて回転する方向が異なる領域を有することにより、厚さ方向で捩れ角を有する領域において、様々な偏光状態の入射光に対し、効率的に透過光を屈折することができる。

　上述のような液晶配向パターンを有する液晶層は、光学軸が連続的に回転する方向に沿って、厚さ方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope））で観察した断面画像において、一方の表面から他方の表面に延在する明部および暗部を有する。
　明部および暗部は、厚さ方向の液晶化合物３８の捩れの有無、捩れ方向および捩れ角度、ならびに、液晶配向パターンの１周期に応じて、傾斜方向および傾斜角度が異なる。
　例えば、上述の領域Ａ０のように、液晶化合物３８が厚さ方向に捩れて回転していない場合には、厚さ方向に延在する明部および暗部を有する。
　また、上述の領域Ａ１および領域Ａ２のように、液晶化合物３８が厚さ方向に捩れて回転している場合には、厚さ方向に対して傾斜した明部および暗部となる。ここで、液晶化合物の捩れ方向（回転方向）が逆の場合には、明部および暗部の傾斜方向は逆になる。

　このような液晶層としては、一例として、図９に概念的に示す液晶層のように、厚さ方向への液晶化合物３８の捩れ方向が逆である領域３６ａおよび領域３６ｃによって、液晶化合物３８が厚さ方向に液晶化合物が捩れていない領域３６ｂを挟むことで、厚さ方向に延在する明部４２および暗部４４を有する領域を、明部４２および暗部４４の傾斜方向が逆となる領域で挟んだような構成が例示される。

　また、本発明において、液晶層が液晶化合物３８の捩れ方向等が異なる複数の領域を有する構成は、図９に示す領域に制限はされず、各種の構成が利用可能である。
　すなわち、本発明において、液晶層は、例えば、厚さ方向への液晶化合物３８の捩れ方向が逆である領域３６ａおよび領域３６ｂの２領域からなる構成およびこの２領域を２つ積層した４領域からなる構成、領域３６ａおよび液晶化合物３８が厚さ方向に捩れていない領域３６ｂの２領域からなる構成、暗部の傾斜方向が同じで傾斜角すなわち液晶化合物の捩れ角が異なる複数の領域を有する構成、ならびに、図９に示す３領域の上に、液晶化合物３８が捩れていない領域３６ｂをさらに積層した構成など、各種の構成が利用可能である。

　なお、図９に示すように、液晶層が液晶化合物３８の捩れ方向等が異なる複数の領域を有する場合には、液晶層における液晶化合物３８の捩れ角は、各領域の捩れ角の大きさの合計となる。
　例えば、図９に示す例において、領域３６ａにおける液晶化合物３８の捩れ角が８０°、真ん中の領域３６ｂにおける液晶化合物３８の捩れ角が０°、領域３６ｃにおける液晶化合物３８の捩れ角が－８０°である場合には、液晶層における液晶化合物３８の捩れ角は、『（８０°）＋（０°）＋（－８０°）』で０°となる。
　なお、本発明者の検討によれば、このような複数の領域を有する液晶層であっても、周辺部に行くほど、液晶化合物３８の捩れ角の合計の絶対値が大きくなるのが好ましい。

　上述のように、偏光回折素子２４は、基板３２、配向膜３４および上述した液晶層３６を有する。
　このような偏光回折素子２４を構成する基板３２は、配向膜３４および後述する液晶層３６を支持できるものであれば、各種のシート状物が利用可能である。
　基板３２としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、シクロオレフィンポリマー系フィルム（例えば、商品名「アートン」、ＪＳＲ社製、商品名「ゼオノア」、日本ゼオン社製）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、および、ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。

　このような基板３２の表面に、配向膜３４を形成する。
　液晶層３６における液晶配向パターンは、配向膜３４に形成した配向パターンにしたがう。従って、このような液晶配向パターンを有する液晶層を形成するための配向膜３４には、液晶層３６における液晶配向パターンと同じ配向パターンが形成されている。

　図１０に、液晶層３６を形成するための配向膜３４（光配向膜）となる塗膜を露光して、放射状に光学軸が連続的に回転して変化する同心円状の液晶配向パターンに対応する配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
　図１０に示す露光装置８０は、レーザー８２を備えた光源８４と、レーザー８２からのレーザー光ＭをＳ偏光ＭＳとＰ偏光ＭＰとに分割する偏光ビームスプリッタ８６と、Ｐ偏光ＭＰの光路に配置されたミラー９０ＡおよびＳ偏光ＭＳの光路に配置されたミラー９０Ｂと、Ｓ偏光ＭＳの光路に配置されたレンズ９２と、ビームスプリッタ９４と、λ／４板９６とを有する。

　偏光ビームスプリッタ８６で分割されたＰ偏光ＭＰは、ミラー９０Ａによって反射されて、ビームスプリッタ９４に入射する。他方、偏光ビームスプリッタ８６で分割されたＳ偏光ＭＳは、ミラー９０Ｂによって反射され、レンズ９２によって集光されてビームスプリッタ９４に入射する。
　Ｐ偏光ＭＰおよびＳ偏光ＭＳは、ビームスプリッタ９４で合波されて、λ／４板９６によって偏光方向に応じた右円偏光および左円偏光となって、基板３２の上の配向膜３４に入射する。
　ここで、右円偏光と左円偏光の干渉により、配向膜３４に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。同心円の内側から外側に向かうにしたがい、左円偏光と右円偏光の交差角が変化するため、内側から外側に向かってピッチ（１周期）が変化する露光パターンが得られる。これにより、配向膜３４において、配向状態が周期的に変化する放射状（同心円状）の配向パターンが得られる。

　この露光装置８０において、液晶化合物３８の光学軸が一方向に沿って連続的に１８０°回転する液晶配向パターンの１周期Λは、レンズ９２の屈折力、レンズ９２の焦点距離、および、レンズ９２と配向膜３４との距離等を変化させることで、制御できる。
　また、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）を調節することによって、光学軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さを変更できる。
　具体的には、平行光と干渉させる、レンズ９２で広げる光の広がり角によって、光学軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さを変えることができる。より具体的には、レンズ９２の屈折力を弱くすると、平行光に近づくため、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって緩やかに短くなる。逆に、レンズ９２の屈折力を強めると、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって急に短くなる。
　すなわち、レンズ９２の屈折率を調節することで、入射する円偏光の旋回方向に応じて凹レンズまたは凸レンズとして作用する偏光回折素子２４（液晶層３６）の屈折率を調節することができる。

　このようにして形成した露光済みの配向膜３４に、上述した液晶層３６を形成するための液晶化合物および光反応型カイラル剤を含む液晶組成物を塗布、乾燥して、上述したようなグラデーションマスクを用いて露光を行い、さらに、必要に応じて紫外線照射等によって硬化する。
　これにより、上述したような同心円状の液晶配向パターンを有し、かつ、面内に液晶向パターンの１周期の長さが異なる領域を有し、かつ、面内に厚さ方向に液晶化合物が捩れて回転する領域を有し、さらに、捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有する液晶層３６を形成して、図２および図３に示すような偏光回折素子２４を作製できる。

　光配向性基を有する化合物、すなわち、光配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性エステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
　中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性エステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。

　上述した偏光回折素子２４は、液晶層３６を１層のみ有するものであるが、本発明は、これに制限はされない。
　すなわち、本発明の光学ユニットにおいて、偏光回折素子は、複数の液晶層を有してもよい。

　一例として、複数の液晶層を有し、かつ、液晶層の間に、波長選択性位相差層を設けた偏光回折素子が例示される。
　波長選択性位相差層とは、特定の波長域の円偏光を、逆の旋回方向の円偏光に変換する部材である。
　また、この構成においては、少なくとも１つの液晶層は、他の液晶層と１周期が異なるのが好ましく、全ての液晶層で１周期Λが異なるのがより好ましい。

　上述した液晶配向パターンを有する液晶層は、円偏光を屈折して透過させるが、屈折率は、透過する光の波長によって異なる。すなわち、赤色光、緑色光および青色光では、波長が最も長い赤色光の屈折率（屈折角）が最も大きく、波長が最も短い青色光の屈折率が最も小さい。
　従って、フルカラー画像に対応する赤色光、緑色光および青色光を１層の液晶層に入射すると、それぞれの光で屈折率すなわち集光の度合いが異なり、観察される画像に色ズレを生じる可能性がある。
　これに対して、偏光回折素子が複数の液晶層を有し、かつ、液晶層の間に、波長選択性位相差層を有することで、偏光回折素子における赤色光、緑色光および青色光の屈折率すなわち屈折の角度を、ほぼ一致させることができる。

　図１１に、その一例を概念的に示す。なお、図１１においても、図面を簡略化するために、偏光回折素子を液晶層と波長選択性位相差層のみで示す。
　図１１において、偏光回折素子２４Ａは、光の進行方向に第１液晶層３６Ｃ、第２液晶層３６Ｄおよび第３液晶層３６Ｅを、この順で有する。液晶配向パターンにおける１周期Λは、第１液晶層３６Ｃが最も短く、第２液晶層３６Ｄが最も長い。さらに、偏光回折素子２４Ａにおいて、第１液晶層３６Ｃおよび第３液晶層３６Ｅは、一方向（矢印Ａ方向）に向かう光学軸の回転方向が同じであり、第２液晶層３６Ｄは逆である。
　また、偏光回折素子２４Ａは、第１液晶層３６Ｃと第２液晶層３６Ｄとの間に、波長選択性位相差層４６Ｒを有し、第２液晶層３６Ｄと第３液晶層３６Ｅとの間に、波長選択性位相差層４６Ｇを有する。波長選択性位相差層４６Ｒは、赤色光の円偏光の旋回方向を選択的に変換する位相差層である。他方、波長選択性位相差層４６Ｇは、緑色光の円偏光の旋回方向を選択的に変換する位相差層である。

　本例においては、偏光回折素子２４Ａに入射する円偏光は、右円偏光とする。従って、光は、上述した左円偏光とは逆の方向に屈折される。
　偏光回折素子２４Ａにおいて、赤色光の右円偏光Ｒ_R、緑色光の右円偏光Ｇ_Rおよび青色光の右円偏光Ｂ_Rが第１液晶層３６Ｃに入射すると、各円偏光は、前述のように屈折され、かつ、赤色光の左円偏光Ｒ_1L、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lに変換される。
　ここで、前述のように、第１液晶層３６Ｃによる屈折の角度は、波長が最も長い赤色光が最も大きく、波長が最も短い青色光が最も小さい。従って、入射光に対する屈折の角度は、図１２に示すように、赤色光（Ｒ）の角度θ_R1が最も大きく、緑色光（Ｇ）の角度θ_G1が中間で、青色光（Ｂ）の角度θ_B1が最も小さい。なお、液晶層の１周期Λは、第１液晶層３６Ｃが最も短いので、各光の屈折の角度は、第１液晶層３６Ｃを透過した際が最も大きい。

　第１液晶層３６Ｃを透過した赤色光の左円偏光Ｒ_1L、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lは、次いで、波長選択性位相差層４６Ｒに入射する。
　波長選択性位相差層４６Ｒは、赤色光の円偏光のみ、逆の旋回方向の円偏光に変換して、他の光は、そのまま透過（素抜け）するものである。
　従って、赤色光の左円偏光Ｒ_1L、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lが、波長選択性位相差層４６Ｒに入射して、透過すると、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lは、そのまま透過する。これに対して、赤色光の左円偏光Ｒ_1Lは、赤色光の右円偏光Ｒ_1Rに変換される。

　波長選択性位相差層４６Ｒを透過した赤色光の右円偏光Ｒ_1R、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lは、次いで、第２液晶層３６Ｄに入射する。
　第２液晶層３６Ｄに入射した赤色光の右円偏光Ｒ_1R、緑色光の左円偏光Ｇ_1Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_1Lは、同様に、屈折され、また、円偏光を逆の旋回方向の円偏光に変換され、赤色光の左円偏光Ｒ_2L、緑色光の右円偏光Ｇ_2Rおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rとなって、出射される。

　ここで、第２液晶層３６Ｄに入射する緑色光および青色光は、共に、左円偏光である。これに対して、第２液晶層３６Ｄに入射する赤色光は、波長選択性位相差層４６Ｒによって円偏光の方向を変換された、緑色光および青色光とは異なる右円偏光である。
　また、第１液晶層３６Ｃと第２液晶層３６Ｄとは、前述のように、液晶化合物３８の光軸３０Ａの回転方向は逆である。
　そのため、第２液晶層３６Ｄに入射した緑色光の左円偏光Ｇ_2Lおよび青色光の左円偏光Ｂ_2Lは、さらに、先と同方向に屈折され、図１２に示すように、入射光（緑色光の右円偏光Ｇ_Rおよび青色光の右円偏光Ｂ_R）に対して、角度θ_G2および角度θ_B2で出射される。
　これに対し、第２液晶層３６Ｄに入射した旋回方向が逆の赤色光の右円偏光Ｒ_1Rは、図１２の右側に示すように、第１液晶層３６Ｃとは逆に、屈折を戻されるように先とは逆に屈折される。その結果、第２液晶層３６Ｄから出射される赤色光の左円偏光Ｒ_2Lは、入射光（赤色光の右円偏光Ｒ_R）に対して、角度θ_R1よりも角度が小さい、角度θ_R2で出射される。
　なお、１周期Λは、第２液晶層３６Ｄの１周期Λ_Bが最も長いので、各光の屈折の角度は、第２液晶層３６Ｄを透過した際が最も小さい。

　第２液晶層３６Ｄを透過した赤色光の左円偏光Ｒ_2L、緑色光の右円偏光Ｇ_2Rおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rは、次いで、波長選択性位相差層４６Ｇに入射する。
　波長選択性位相差層４６Ｇは、緑色光の円偏光のみ、逆の旋回方向の円偏光に変換して、他の光は、そのまま透過するものである。
　従って、赤色光の左円偏光Ｒ_2L、緑色光の右円偏光Ｇ_2Rおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rが，波長選択性位相差層４６Ｇに入射して、透過すると、赤色光の左円偏光Ｒ_2Lおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rは、そのまま透過する。これに対して、緑色光の右円偏光Ｇ_2Rは、緑色光の左円偏光Ｇ_2Lに変換される。

　波長選択性位相差層４６Ｇを透過した赤色光の左円偏光Ｒ_2L、緑色光の左円偏光Ｇ_2Lおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rは、次いで、第３液晶層３６Ｅに入射する。
　第３液晶層３６Ｅに入射した赤色光の左円偏光Ｒ_2L、緑色光の左円偏光Ｇ_2Lおよび青色光の右円偏光Ｂ_2Rは、同様に、屈折され、また、円偏光を逆の旋回方向の円偏光に変換され、赤色光の右円偏光Ｒ_3R、緑色光の右円偏光Ｇ_3Rおよび青色光の左円偏光Ｂ_3Lとなって、出射される。

　ここで、第３液晶層３６Ｅに入射する青色光は、青色光の右円偏光Ｂ_2Rである。また、赤色光は、先に波長選択性位相差層４６Ｒで円偏光の方向を変換されているので、第３液晶層３６Ｅに入射する赤色光は、青色光とは円偏光の方向が異なる赤色光の左円偏光Ｒ_2Lである。さらに、第３液晶層３６Ｅに入射する緑色光は、波長選択性位相差層４６Ｇによって円偏光の方向を変換された緑色光の左円偏光Ｇ_2Lである。
　すなわち、第３液晶層３６Ｅに入射するのは、青色光が右円偏光で、赤色光および緑色光が、波長選択性位相差層によって円偏光の方向が変換された左円偏光である。
　また、第２液晶層３６Ｄと第３液晶層３６Ｅとは、前述のように、液晶化合物３８の光軸３０Ａの回転方向は逆である。

　そのため、図１１および図１２に示すように、第３液晶層３６Ｅに入射した青色光の右円偏光Ｂ_2Rは、さらに同方向に屈折され、図１０に示すように、入射光（青色光の右円偏光Ｂ_R）に対して、角度θ_B3で出射される。
　これに対し、円偏光の方向が逆の赤色光の左円偏光Ｒ_2Lは、第３液晶層３６Ｅに入射すると、さらに、戻されるように屈折される。その結果、第３液晶層３６Ｅから出射される赤色光の右円偏光Ｒ_3Rは、入射光（赤色光の右円偏光Ｒ_R）に対して、先の角度θ_R2よりも角度が小さい、角度θ_R3で出射される。
　同様に、青色光とは円偏光が逆の緑色光の左円偏光Ｇ_2Lは、第３液晶層３６Ｅに入射すると、図７の中央に示すように、今までとは逆に戻されるように屈折される。その結果、第３液晶層３６Ｅから出射される緑色光の右円偏光Ｇ_3Rは、入射光（緑色光の右円偏光Ｇ_R）に対して、角度θ_G2よりも角度が小さい、角度θ_G3で出射される。

　すなわち、偏光回折素子２４Ａにおいては、最も長波長で、液晶層による屈折が大きい赤色光は、第１液晶層３６Ｃによって屈折された後、第２液晶層３６Ｄおよび第３液晶層３６Ｅによって、２回、第１液晶層３６Ｃとは逆の方向に屈折される。
　また、２番目に長波長で、液晶層による屈折が２番目に大きい緑色光は、第１液晶層３６Ｃおよび第２液晶層３６Ｄによって同方向に屈折された後、第３液晶層３６Ｅによって、１回、先とは逆の方向に屈折される。
　さらに、最も短波長で、液晶層による屈折が最も小さい青色光は、第１液晶層３６Ｃ、第２液晶層３６Ｄおよび第３液晶層３６Ｅによって、３回、同じ方向に屈折される。
　このように、偏光回折素子２４Ａは、最初に、全ての光を同じ方向に大きく屈折させた後、波長による液晶層による屈折の大きさに応じて、最も長波長の光は、最も多くの回数、最初の屈折とは逆方向に戻すように屈折させ、光の波長が短くなるに応じて、最初の屈折とは逆方向に戻す屈折の回数を低減し、最も短波長の光は、最初の屈折とは逆方向に戻す屈折の回数を最も少なくする。これにより、入射光に対する、赤色光の屈折の角度θ_R3と、緑色光の屈折の角度θ_G3と、青色光の屈折の角度θ_B3とを、極めて近い角度にできる。
　そのため、複数の液晶層と波長選択性位相差層とを有する偏光回折素子２４Ａによれば、入射した赤色光、青色光および緑色光を、ほぼ同様の角度で屈折して、ほぼ同じ方向に出射できる。

　図示例の偏光回折素子２４Ａのように、３種の波長域の光を対象にする場合には、最も長波長の光の設計波長をλａ、中間の波長の光の設計波長をλｂ、最も短波長の光の設計波長をλｃとし（λａ＞λｂ＞λｃ）、１層目の液晶層における液晶配向パターンの１周期をΛ₁、２層目の液晶層における液晶配向パターンの１周期をΛ₂、３層目の液晶層における液晶配向パターン１周期をΛ₃とした場合に、下記の２つの式
　　　Λ₂＝［（λａ＋λｃ）λｂ／（λａ－λｂ）λｃ］Λ₁、
　　　Λ₃＝［（λａ＋λｃ）λｂ／（λｂ－λｃ）λａ］Λ₁
を満たす場合に、２種の波長域の光の出射方向を、ほぼ同方向にできる。なお、この式においては、第１の液晶層および第３の液晶層の、いずれを１層目にしてもよい。

　本発明において、波長選択性位相差層は、上述のように、特定の波長域の円偏光を、逆の旋回方向の円偏光に変換する部材である。
　言い換えれば、波長選択性位相差層とは、特定の波長域のみ位相をπずらすものである。このような波長選択性位相差層は、例えば、特定の波長域のみに作用するλ／２板と言うこともできる。

　このような波長選択性位相差層は、例えば、位相差が異なる複数の位相差板を積層することによって作製できる。
　一例として、波長選択性位相差層は、特表２０００－５１０９６１号公報およびSID 99 DIGEST, pp.1072-1075等に記載される波長選択性位相差層を用いることができる。
　この波長選択性位相差層は、複数の位相差層（位相差層）を異なる遅相軸角度（遅相軸方位）で積層することにより、特定の波長域の直線偏光を、逆の直線偏光に変換するものである。なお、複数の位相差板は、全ての遅相軸の角度が互いに異なる構成に制限はされず、少なくとも１層の遅相軸角度が、他の位相差板と異なっていればよい。
　位相差板は、少なくとも１層は、順分散性を有しているのが好ましい。少なくとも１層の位相差板が順分散性を有していることにより、複数の位相差板を異なる遅相軸角度で積層することで、特定の波長域のみに作用するλ／２板を実現することができる。
　一方、特表２０００－５１０９６１号公報およびSID 99 DIGEST, pp.1072-1075に記載される波長選択性位相差層は、直線偏光を選択的に逆の直線偏光に変換する。
　本発明において波長選択性位相差層は、特定の波長域の円偏光を、逆の旋回方向の円偏光に変換するものである。そのため、特表２０００－５１０９６１号公報およびSID 99 DIGEST, pp.1072-1075などに記載されているように、波長選択性位相差層の両面にλ／４板を付与して用いるのが好ましい。
　λ／４板としてはポリマー、液晶化合物の硬化層、および、構造複屈折層等、種々の位相差板を用いることができる。
　λ／４板は、逆分散性を有するのが好ましい。λ／４板が逆分散性を有していることにより、広帯域の波長の入射光に対応できる。
　λ／４板は複数の位相差板を積層し、実効的にλ／４として機能する位相差層を用いるのも好ましい。例えば、国際公開第２０１３／１３７４６４号に記載される、λ／２板とλ／４板とを組み合わせて広帯域化したλ／４板は、広帯域の波長の入射光に対応でき、好ましく用いることができる。

　偏光回折素子が複数の液晶層を有する別の構成としては、特定の波長域の偏光を回折し、特定の波長域とは異なる波長域の偏光は回折しない、複数の液晶層を用いる構成が例示される。
　例えば、赤色光のみを回折して、それ以外の波長域の光は回折しない赤色液晶層、緑色光のみを回折して、それ以外の波長域の光は回折しない緑色液晶層、および、青色光のみを回折して、それ以外の波長域の光は回折しない青色液晶層を用い、かつ、赤色液晶層と、緑色液晶層と、青色液晶層とで、対応する光の屈折率（屈折角）を一致しておく。
　これにより、偏光回折素子に入射して屈折される赤色光、緑色光および青色光の屈折率を一致して、３色の光を同様に集光できる。

　特定の波長域の偏光を回折し、特定の波長域とは異なる波長域の偏光は回折しない液晶層は、例えば、液晶層の捩れ角および／または膜厚が異なる複数の液晶層を積層することによって作製できる。
　一例として、Proc. SPIE 11472,Liquid Crystals XXIV, 1147219等に記載される、複数の液晶層を用いる構成を用いることができる。
　この偏光回折素子は、捩れ角および／またはや膜厚の異なる複数の液晶層を積層することによって、特定の波長域の偏光を回折し、特定の波長域とは異なる波長域の偏光は回折しないものである。例えば、Proc. SPIE 11472,Liquid Crystals XXIV, 1147219では、捩れの無い液晶層と捩れのある液晶層を交互に積層し、各液晶層の膜厚を適切に設定することにより、特定の波長域の偏光を回折する偏光回折素子を実現している。

　図１に示す光学ユニットおよび画像表示システム１０は、第２の部分反射素子として円反射偏光子２０を用いるものであるが、本発明は、これに制限はされない。
　すなわち、本発明の光学ユニット（画像表示システム）では、第２の部分反射素子として、所定方向の直線偏光を反射して、それ以外を透過する反射偏光子を用いてもよい。

　図１３に、その一例を概念的に示す。なお、図１３に示す画像表示システム５０は、上述した画像表示システム１０と同じ部材を多用するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は異なる点を主に行う。

　図１３に示す光学ユニット５０は、画像表示装置１２と、直線偏光子１４およびλ／４波長板１６からなる円偏光子と、ハーフミラー１８と、λ／４波長板５２と、反射偏光子５４と、λ／４波長板５６と、偏光回折素子２４とを有する。
　本例においても、ハーフミラー１８は本発明における第１の部分反射素子であり、偏光回折素子２４は本発明における偏光回折素子である。また、上述のように、反射偏光子５４は、本発明における第２の部分反射部材である。従って、図示例の画像表示システム５０においては、ハーフミラー１８、反射偏光子５４、および、偏光回折素子２４によって、本発明の光学ユニットが構成される。

　図１３に示す画像表示システム５０においては、画像表示装置１２が出射した光すなわち表示した画像を、直線偏光子１４とλ／４波長板１６とからなる円偏光子で、例えば右円偏光に変換する。
　この右円偏光は、次いで、ハーフミラー１８に入射して、一部が透過する。ハーフミラー１８を透過した右円偏光は、次いで、λ／４波長板５２によって例えば図中上下方向の直線偏光に変換される。なお、λ／４波長板５２およびλ波長板５６は、λ／４波長板１６と同様、公知の物が、各種、利用可能である。
　この直線偏光は、次いで、反射偏光子５４に入射する。反射偏光子５４は、図中上下方向の直線偏光を反射し、それ以外を透過するものである。従って、入射した図中上下方向の直線偏光は、反射偏光子５４によって反射される。すなわち、光路を折り返される。

　反射偏光子５４によって反射すなわち光路を折り返された図中上下方向の直線偏光は、再度、λ／４波長板５２に入射する。上述のように、λ／４波長板５２は、右円偏光を図中上下方向の直線偏光に変換するものである。従って、λ／４波長板５２に入射した図中上下方向の直線偏光は、右円偏光に変換される。
　この右円偏光は、再度、ハーフミラー１８に入射して、一部が反射される。また、この反射によって、右円偏光は、左円偏光になる。
　ハーフミラー１８によって反射された左円偏光は、再再度、λ／４波長板５２に入射する。

　上述のように、λ／４波長板５４は、右円偏光を図中上下方向の直線偏光に変換するものである。従って、λ／４波長板５４に入射した左円偏光は、紙面に垂直方向の直線偏光に変換される。
　λ／４波長板５４によって変換された紙面に垂直方向の直線偏光は、次いで、反射偏光子５４に入射する。上述のように、反射偏光子５４は、図中上下方向の直線偏光を反射するものである。従って、入射した紙面に垂直方向の直線偏光は、反射偏光子５４を透過して、偏光回折素子２４に入射する。

　偏光回折素子２４に入射した紙面に垂直方向の直線偏光は、次いで、λ／４波長板５６に入射する。λ／４波長板５６は、一例として、紙面に垂直方向の直線偏光を左円偏光に変換するものである。
　従って、λ／４波長板５６は、左円偏光に変換されて偏光回折素子２４に入射する。
　上述のように、偏光回折素子２４は、左円偏光を集光し、右円偏光を発散する。従って、偏光回折素子２４に入射した左円偏光は、先と同様に、偏光回折素子２４によって集光されて、使用者Ｕによって観察される。
　画像表示システム５０においても、この偏光回折素子２４による集光によって、広いＦＯＶを実現する。

　反射偏光子５４は、可視光の波長域において、ある方向の直線偏光を選択的に反射し、それ以外を透過するものであれば、公知の反射偏光子（反射直線偏光子）が利用可能である。
　反射偏光子５４としては、一例として、特開２０１１－０５３７０５号公報等に記載されるような誘電体多層膜を延伸したフィルム、および、ワイヤーグリッド型偏光子等が例示される。
　また、反射偏光子５４は、市販品も好適に利用可能である。市販品の反射型偏光子としては、３Ｍ社製の反射型偏光子（商品名ＡＰＦ）、および、ＡＧＣ社製のワイヤーグリッド型偏光子（商品名ＷＧＦ）等が例示される。

　本発明の光学ユニットは、上述した第１の部分反射素子、第２の部分反射素子および偏光回折素子に加え、さらに、円偏光板を有してもよい。この構成においては、第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、偏光回折素子、および、円偏光板をこの順で有する。

　図１４に、その一例を概念的に示す。
　なお、図１４は、円偏光板を有する構成を図１に示す画像表示システム１０に適用した例であるが、同様の構成は、図１３に示す画像表示システム５０でも利用可能である。

　図１４に示す画像表示システム１０Ａは、図１に示す画像表示システム１０において、さらに、偏光回折素子２４の下流、すなわち、偏光回折素子２４と使用者Ｕとの間に、円偏光板５８を有する。
　円偏光板は、画像表示装置１２の下流に配置される円偏光板と同様、直線偏光子とλ／４波長板とを有するものである。

　上述のように、画像表示システム１０では、円反射偏光子２０は、右円偏光を選択的に反射して、左円偏光を透過する。ここで、画像表示システム１０では、ハーフミラー１８を透過した右円偏光が、全て円反射偏光子２０によって反射されず、一部が不要に透過してしまう場合がある。
　このように円反射偏光子２０を不要に透過した右円偏光は、適正な光と同様に偏光回折素子２４によって集光されて、漏れ光（ゴースト）として、使用者Ｕに観察されてしまい、すなわち画質低下の原因となる。

　これに対して、図１４に示す画像表示システム１０Ａ（光学ユニット）では、偏光回折素子２４の下流に円偏光板５８を有する。
　そのため、円反射偏光子２０を不要に透過した右円偏光を、λ／４波長板によって、直線偏光子を透過しない直線偏光に変換して、直線偏光子によって遮光、好ましくは吸収することができる。
　そのため、偏光回折素子２４の下流に円偏光板５８を有する画像表示システム１０Ａによれば、円反射偏光子２０を不要に透過した円偏光が漏れ光となって使用者Ｕに観察されることを防止して、高画質な画像を表示できる。

　なお、この漏れ光を防止するための円偏光板５８は、円反射偏光子２０と偏光回折素子２４との間に設けてもよい。
　この際には、円反射偏光子２０の下流に円偏光板５８を設け、その下流に、直線偏光を左円偏光に変換するためのλ／４波長板を設ける。
　この漏れ光を防止するための円偏光板は、偏光回折素子の下流、および、円反射偏光子２０と偏光回折素子２４との間の、両者に設けてもよい。

　本発明の光学ユニットは、上述した第１の部分反射素子、第２の部分反射素子および偏光回折素子に加え、さらに、光学素子を有してもよい。この構成においては、光学素子、第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、および、偏光回折素子をこの順で有する。

　図１５に、その一例を概念的に示す。
　なお、図１５は、光学素子を有する構成を図１に示す画像表示システム１０に適用した例であるが、同様の構成は、図１３に示す画像表示システム５０でも利用可能である。

　図１５に示す画像表示システム１０Ｂは、図１に示す画像表示システム１０において、さらに、ハーフミラー１８の上流、すなわち、画像表示装置１２（円偏光板）とハーフミラー１８との間に、光学素子６０を有する。

　光学素子６０は、入射光を屈折する機能を有し、かつ、面内の異なる位置において、屈折率が異なる領域を有するものである。
　好ましくは、光学素子６０は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層を備え、液晶層は、液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に１周期の長さが異なる領域を有するものである。
　すなわち、光学素子６０は、好ましくは、上述した本発明における偏光回折素子において、液晶化合物に由来する光学軸の向きが、厚さ方向に捩れて回転する領域を有さない物であり、いわゆる一般的な液晶回折レンズである。

　画像表示システムにおいて、ＦＯＶを広げるためには、光学ユニットの端部側を通る光をより大きく曲げる必要がある。そのため、表示される画像の端部側ほど輝度が低下してしまうおそれがある。
　これに対して、光学ユニットが最上流すなわち画像表示装置１２（円偏光板）とハーフミラー１８（第１の部分反射素子）との間に、このような光学素子６０を有することで、面内の位置に応じて、画像表示装置１２から照射された光に指向性を付与することで、表示される画像の端部側の輝度を向上して輝度分布を均一化することができる。
　なお、本発明の光学ユニット（画像表示システム）において、光学素子６０の位置は、図１５に示す位置に制限はされない。例えば、画像表示装置１２が液晶表示装置である場合には、光学素子６０を、バックライトユニットと液晶表示パネルとの間に配置してもよい。この構成でも、画像表示装置１２が照射する光を指向性を有するものとし、同様に、表示される画像の端部側の輝度を向上して輝度分布を均一化することができる。

　また、本発明の光学ユニット（画像表示システム）は、円偏光板５８および光学素子６０を、いずれか一方のみ有するものでもよく、あるいは、円偏光板５８および光学素子６０の両者を有してもよい。

　以上、本発明の光学ユニットおよび画像表示システムについて詳細に説明したが、本発明は、上述した例に制限はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんである。

　以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

［比較例１］
　＜偏光回折素子の作製＞
（支持体）
　支持体として、ガラス基板を用意した。

（配向膜の形成）
　支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液をスピンコートで塗布した。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し、配向膜を形成した。

　　配向膜形成用塗布液
――――――――――――――――――――――――――――――――
　光配向用素材Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１６．００質量部
　ブトキシエタノール　　　　　　　　　　　　　　４２．００質量部
　プロピレングリコールモノメチルエーテル　　　　４２．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

－光配向用素材Ａ－

（配向膜の露光）
　図１０に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、同心円状の配向パターンを有する配向膜Ｐ－１を形成した。
　露光装置において、レーザーとして波長（３５５ｎｍ）のレーザー光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１０００ｍＪ／ｃｍ²とした。

（液晶層の形成）
　第１の液晶層（第１領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ－１を調製した。
　　組成物Ａ－１
―――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ１　　　　　　　　　　　　　　　　０．７３質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――

　　液晶化合物Ｌ－１

　　液晶化合物Ｌ－２

　　カイラル剤Ｃ１

　界面活性剤Ｆ１

　液晶層は、組成物Ａ－１を配向膜Ｐ－１上に多層塗布することにより形成した。
　多層塗布とは、先ず配向膜の上に１層目の組成物Ａ－１を塗布、加熱後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の総厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面から上面にわたって反映される。

　先ず、１層目は、配向膜Ｐ－１上に上記の組成物Ａ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で８０℃に加熱し、その後窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。

　２層目以降は、この液晶固定化層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、液晶層を形成した。

　なお、液晶組成物Ａ－１の硬化層の複素屈折率Δｎは、液晶組成物Ａ－１を別途に用意したレターデーション測定用の配向膜付き支持体上に塗布し、液晶化合物のダイレクタが基材に水平となるよう配向させた後に紫外線照射して固定化して得た液晶固定化層（硬化層）のリタ―デーション値および膜厚を測定して求めた。リタ―デーション値を膜厚で除算することによりΔｎを算出できる。レターデーション値はＡｘｏｍｅｔｒｉｘ社製のＡｘｏｓｃａｎを用いて目的の波長で測定し、膜厚はＳＥＭを用いて測定した。

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１５０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は－８３°であった。なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。

　第２の液晶層（第２領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ－２を調製した。
　　組成物Ａ－２
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．０２質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　組成物Ａ－２を用い、液晶層の膜厚を調節した以外は、第１の液晶層と同様にして第２の液晶層を形成した。

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が３３５ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は－５°であった。なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。

　第３の液晶層（第３領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ａ－３を調製した。
　　組成物Ａ－３
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ２　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５７質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　　カイラル剤Ｃ２

　組成物Ａ－３を用い、液晶層の膜厚を調節した以外は、第１の液晶層と同様にして第３の液晶層を形成し、偏光回折素子１を得た。

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１７０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は７８°であった。なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。

　形成した第１から第３の液晶層の厚さ方向における液晶化合物の捩れ角の合計値は、中心から４ｍｍの距離での合計値が－１０°であり、中心から１５ｍｍの距離での合計値が－１０°であり、中心から１８ｍｍの距離での合計値が－１０°であった。

〔円反射偏光子の作製〕
〔反射層用塗布液の調製〕

＜反射層用塗布液Ｒ－１＞
　下記に示す組成物を、７０℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、反射層用塗布液Ｒ－１を調製した。ここでＲは棒状液晶化合物を用いた塗布液を表す。

――――――――――――――――――――――――――――――――
　反射層用塗布液Ｒ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――
・メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　　１２０．９質量部
・シクロヘキサノン　　　　　　　　　　　　　　　　２１．３質量部
・棒状液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　１００．０質量部
・光重合開始剤Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
・カイラル剤Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．４５質量部
・界面活性剤　Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　０．０６７質量部
・界面活性剤　Ｆ２　　　　　　　　　　　　　　　０．０２７質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　カイラル剤Ａ

　界面活性剤Ｆ２

　光重合開始剤Ｂ

　カイラル剤Ａは、光によって螺旋誘起力（ＨＴＰ：Ｈｅｌｉｃａｌ　Ｔｗｉｓｔｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ）が減少するカイラル剤である。

＜反射層用塗布液Ｒ－２～Ｒ－４＞
　カイラル剤Ａの添加量を後段に示す表１のように変更した以外は、反射層用塗布液Ｒ－１と同様に調製した。
　＜＜棒状液晶化合物を含有する塗布液のカイラル剤量＞＞

＜反射層用塗布液Ｄ－１＞
　下記に示す組成物を、５０℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、反射層用塗布液Ｄ－１を調製した。ここでＤは円盤状液晶を用いた塗布液を表す。

――――――――――――――――――――――――――――――――
　反射層用塗布液Ｄ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――
・円盤状液晶化合物（Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　８０質量部
・円盤状液晶化合物（Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　２０質量部
・重合性モノマーＥ１　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
・界面活性剤Ｆ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３質量部
・光重合開始剤（ＢＡＳＦ社製、イルガキュアー９０７）　　３質量部
・上記カイラル剤Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　４．４８質量部
・メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　　　　２９０質量部
・シクロヘキサノン　　　　　　　　　　　　　　　　　　５０質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　円盤状液晶化合物（Ａ）

　円盤状液晶化合物（Ｂ）

　重合性モノマーＥ１

　界面活性剤Ｆ４

＜反射層用塗布液Ｄ－２～Ｄ－４＞
　カイラル剤Ａの添加量を下記表２のように変更した以外は、反射層用塗布液Ｄ－１と同様に調製した。

　＜＜円盤状液晶化合物を含有する塗布液のカイラル剤量＞＞

〔円反射偏光子１の作製〕
　仮支持体として、厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（東洋紡社製、Ａ４１００）を用意した。このＰＥＴフィルムは、一方の面に易接着層を有する。

　先に示したＰＥＴフィルムの易接着層が無い面をラビング処理し、上記で調製した反射層用塗布液Ｒ－１をワイヤーバーコーターで塗布した後、１１０℃で１２０秒乾燥した。その後、低酸素雰囲気下（１００ｐｐｍ以下）にて、１００℃で、照度８０ｍＷ／ｃｍ²、照射量５００ｍＪ／ｃｍ²のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、コレステリック液晶層からなる黄色光反射層（第一の光反射層）を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。このとき、硬化後の黄色光反射層の膜厚が２．５μｍとなるように塗布厚さを調節した。

　次に、黄色光反射層面を、放電量１５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²でコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に、反射層用塗布液Ｄ－１をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を７０℃、２分間乾燥し、溶媒を気化させた後に１１５℃で３分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、この塗布膜を４５℃に保持し、これに窒素雰囲気下でメタルハライドランプを用いて紫外線照射（３００ｍＪ／ｃｍ²）して硬化することで、黄色光反射層上に緑色光反射層（第二の光反射層）を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の緑色光反射層の膜厚が２．４μｍとなるように塗布厚さを調節した。

　次に、緑色光反射層上に、反射層用塗布液Ｒ－２をワイヤーバーコーターで塗布した後、１１０℃で１２０秒乾燥した。その後、低酸素雰囲気下（１００ｐｐｍ以下）にて、１００℃で、照度８０ｍＷ、照射量５００ｍＪ／ｃｍ²のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、緑色光反射層上に赤色光反射層（第三の光反射層）を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の赤色光反射層の膜厚が２．４μｍとなるように塗布厚さを調節した。

　次に、緑色光反射層面を、放電量１５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²でコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に反射層用塗布液Ｄ－２をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を７０℃、２分間乾燥し、溶媒を気化させた後に１１５℃で３分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、この塗布膜を４５℃に保持し、これに窒素雰囲気下でメタルハライドランプを用いて紫外線照射（３００ｍＪ／ｃｍ²）して硬化することで、赤色光反射層上に青色光反射層（第四の光反射層）を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の青色光反射層の膜厚が２．６μｍとなるように塗布厚さを調節した。
これにより円反射偏光子１を作製した。円反射偏光子１の作製に用いた反射層用塗布液、反射中心波長および膜厚を表３に示す。

［積層光学体１の作製］
　円反射偏光子１の転写は、以下の手順により行った。
　反射防止層を形成しているガラス基板の反射防止層と反対の面側に、得られた円反射偏光子１を転写した。この際、円反射偏光子１の第四の光反射層がガラス基板側になるように粘着層で貼合し、仮支持体側の層（第一の光反射層）を露出させた後に、粘着層を介して上記で作製した液晶回折素子１を貼合した。なお、液晶回折素子は、一度粘着層を有する仮支持体に転写して、ガラス基板、配向膜から剥離し、反射偏光子１上に貼合した後に、仮支持体を剥離して、液晶回折素子を露出させた。次いで、液晶回折素子１の表面に反射防止フィルムを貼合して、積層光学体１を得た。

〔光学ユニットの作製〕
［ハーフミラーの形成］
　反射防止層を形成しているガラス基板の反射防止層と反対の面側に、反射率が４０％となるようにアルミ蒸着を施し、ハーフミラーを形成した。

　上記で作製したハーフミラーと積層光学体１と対面するように配置した。なお、ハーフミラーのアルミ蒸着面を積層光学体１と対面する側に配置した。また、積層光学１は、ハーフミラー、円反射偏光子１、液晶回折素子１の順になるように配置し、アルミ蒸着面と液晶回折素子の距離が４ｍｍになるようにして、光学ユニット１を作製した。

［実施例１］
　＜偏光回折素子の作製＞

（配向膜の形成）
　比較例１と同様にして、配向膜Ｐ－１を形成した。

（液晶層の形成）
　第１の液晶層（第１領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ｂ－１を調製した。
　　組成物Ｂ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ３　　　　　　　　　　　　　　　　　０．２５質量部
　カイラル剤Ｃ４　　　　　　　　　　　　　　　　　０．８５質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　　カイラル剤Ｃ３

　　カイラル剤Ｃ４

　液晶層は、組成物Ｂ－１を配向膜Ｐ－１上に、先と同様に多層塗布することにより形成した。
　先ず、１層目は、配向膜Ｐ－１上に上記の組成物Ｂ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で８０℃に加熱し、その後、ＬＥＤ-ＵＶ露光機の波長３６５ｎｍの紫外線を塗膜に照射した。このとき、面内で紫外線の照射量を変化させて塗膜に照射した。具体的には中心部から端部に向けて照射量が増加するように面内で照射量を変化させて塗膜への照射を行った。
　その後、ホットプレート上で８０℃に加熱した塗膜を、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。
　２層目以降は、この液晶固定化層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、液晶層を形成した。

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１５０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。
　なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は、中心から４ｍｍの距離での捩れ角が－８３°であり、中心から１５ｍｍの距離での捩れ角が－１１０°であり、中心から１８ｍｍの距離での捩れ角が－１１５°であった。

　第２の液晶層（第２領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ｂ－２を調製した。
　　組成物Ｂ－２
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ３　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５５質量部
　カイラル剤Ｃ４　　　　　　　　　　　　　　　　　０．６８質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　次に、組成物Ｂ－２を第１の液晶層上に多層塗布することにより第２の液晶層を形成した。
　第１の液晶層の上に組成物Ｂ－２を塗布して、実施例１の第１の液晶層の作製において、中心部から端部に向けて塗膜へ照射する紫外線の照射量を変更（中心部から端部に向けて照射量を増加）し、総厚が所望の膜厚になるように変更した以外は同様にして、液晶層を形成した。
　２層目以降は、この液晶固定化層に重ね塗りして、上と同じ条件で液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、第２の液晶層を形成した。

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が３３５ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。
　なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は、中心から４ｍｍの距離での捩れ角が－５°であり、中心から１５ｍｍの距離での捩れ角が‐７５°であり、中心から１８ｍｍの距離での捩れ角が‐８５°であった。

　第３の液晶層（第３領域）を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ｂ－３を調製した。
　　組成物Ｂ－３
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　１０．００質量部
　液晶化合物Ｌ－２　　　　　　　　　　　　　　　９０．００質量部
　カイラル剤Ｃ３　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５０質量部
　重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．００質量部
　界面活性剤Ｆ１　　　　　　　　　　　　　　　　　０．３０質量部
　メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
　シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　５５０．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　次に、組成物Ｂ－３を第２の液晶層上に多層塗布することにより第３の液晶層を形成した。
　第２の液晶層の上に組成物Ｂ－３を塗布して、実施例１の１つめの領域の作製において、中心部から端部に向けて塗膜へ照射する紫外線の照射量を変更（中心部から端部に向けて照射量を増加）し、総厚が所望の膜厚になるように変更した以外は同様にして、液晶層を形成した。
　２層目以降は、この液晶固定化層に重ね塗りして、上と同じ条件で液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し、第３の液晶層を形成し、偏光回折素子２を得た

　液晶層は、最終的に液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１７０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。
　なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から４ｍｍの距離での１周期が１．７４μｍ、中心から１５ｍｍの距離での１周期が０．６４μｍであり、中心から１８ｍｍの距離での１周期が０．５９μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は、中心から４ｍｍの距離での捩れ角が７８°、中心から１５ｍｍの距離での捩れ角が４５°であり、中心から１８ｍｍの距離での捩れ角が４０°であった。

　形成した第１から第３の液晶層（第１領域～第３領域）の厚さ方向における液晶化合物の捩れ角の合計値は、中心から４ｍｍの距離での合計値が－１０°であり、中心から１５ｍｍの距離での合計値が－１４０°であり、中心から１８ｍｍの距離での合計値が－１６０°であった。

［積層光学体２の作製］
　比較例１の積層光学体１の作製において、実施例１で作製した偏光回折素子２を用いた以外は同様にして、積層光学体２を作製した。

〔光学ユニットの作製〕
　比較例１の光学ユニット１の作製において、積層光学体１に変えて、積層光学体２を用いた以外は同様にして、光学ユニット２を作製した。

＜円偏光板の作製＞
＜＜λ／４板１の作製＞＞
（ポジティブＡプレート１の作製）
　特開２０１９－２１５４１６号公報の段落０１０２から段落０１２６に記載のポジティブＡプレートと同様の方法で、セルロースアシレートフィルム「Ｚ―ＴＡＣ」、配向膜および液晶層を有するフィルムを得た。
　液晶層は逆波長分散性を有するポジティブＡプレート（位相差板）であり、Ｒｅ（５５０）が１３８ｎｍとなるように、ポジティブＡプレートの厚さを制御している。

（ポジティブＣプレート１の作製）
　下記の組成物ＱＣ－１を上記で作製したポジティブＡプレート上に塗布することにより形成した。塗布した塗膜をホットプレート上で７０℃に加熱し、その後、６５℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ²の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。これにより、λ／４板１を得た。
　得られたポジティブＣプレート１の厚さ方向のレターデーションＲｔｈ（５５０）は－６９ｎｍであった。

　　組成物ＱＣ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――
　液晶化合物Ｌ－１　　　　　　　　　　　　　　　３４．００質量部
　液晶化合物Ｌ－３　　　　　　　　　　　　　　　４４．００質量部
　液晶化合物Ｌ－４　　　　　　　　　　　　　　　２２．００質量部
　重合開始剤ＰＩ－１　　　　　　　　　　　　　　　１．５０質量部
　界面活性剤Ｔ－２　　　　　　　　　　　　　　　　０．４０質量部
　界面活性剤Ｔ－３　　　　　　　　　　　　　　　　０．２０質量部
　化合物Ｓ－１　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５０質量部
　化合物Ｍ－１　　　　　　　　　　　　　　　　　１４．００質量部
メチルエチルケトン　　　　　　　　　　　　　　２４８．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

－液晶化合物Ｌ－３－

－液晶化合物Ｌ－４－

界面活性剤Ｔ－２

界面活性剤Ｔ－３

化合物Ｓ－１

化合物Ｍ－１

＜＜直線偏光子の作製＞＞
＜＜＜セルロースアシレートフィルム１の作製＞＞＞
　（コア層セルロースアシレートドープの作製）
　下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ
――――――――――――――――――――――――――――――――
・アセチル置換度２．８８のセルロースアセテート　　　　１００質量部
・特開２０１５－２２７９５５号公報の実施例に記載された
　　　　　ポリエステル化合物Ｂ　　　　　　　　　　　　　１２質量部
・下記化合物Ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２質量部
・メチレンクロライド（第１溶媒）　　　　　　　　　　　４３０質量部
・メタノール（第２溶剤）　　　　　　　　　　　　　　　　６４質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　化合物Ｆ

　（外層セルロースアシレートドープの作製）
　上記のコア層セルロースアシレートドープ９０質量部に下記のマット剤溶液を１０質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。

――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ２０ｎｍのシリカ粒子
（ＡＥＲＯＳＩＬ　Ｒ９７２、日本アエロジル社製）　　　　２質量部
・メチレンクロライド（第１溶媒）　　　　　　　　　　　７６質量部
・メタノール（第２溶剤）　　　　　　　　　　　　　　　１１質量部
・上記のコア層セルロースアシレートドープ　　　　　　　　１質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　（セルロースアシレートフィルム１の作製）
　上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープを平均孔径３４μｍのろ紙および平均孔径１０μｍの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを３層同時に流延口から２０℃のドラム上に流延した（バンド流延機）。
　次いで、溶剤含有率略２０質量％の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率１．１倍で延伸しつつ乾燥した。
　その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、更に乾燥し、厚さ４０μｍの光学フィルムを作製し、これをセルロースアシレートフィルム１とした。得られたセルロースアシレートフィルム１の面内レターデーションは０ｎｍであった。

　＜光配向層ＰＡ１の形成＞
　後述する配向層形成用塗布液Ｓ－ＰＡ－１を、ワイヤーバーで連続的に上記セルロースアシレートフィルム１上に塗布した。塗膜が形成された支持体を１４０℃の温風で１２０秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射（１０ｍＪ／ｃｍ²、超高圧水銀ランプ使用）することで、光配向層ＰＡ１を形成した。膜厚は０．３μｍであった。

――――――――――――――――――――――――――――――――
（配向層形成用塗布液Ｓ－ＰＡ－１）
――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記記重合体Ｍ－ＰＡ－１　　　　　　　　　　　１００．００質量部
・下記酸発生剤ＰＡＧ－１　　　　　　　　　　　　　　５．００質量部
・下記酸発生剤ＣＰＩ－１１０ＴＦ　　　　　　　　　０．００５質量部
・キシレン　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２２０．００質量部
・メチルイソブチルケトン　　　　　　　　　　　　１２２．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　重合体Ｍ－ＰＡ－１

　酸発生剤ＰＡＧ－１

　酸発生剤ＣＰＩ－１１０Ｆ

　＜光吸収異方性層Ｐ１の形成＞
　得られた配向層ＰＡ１上に、下記の光吸収異方性層形成用塗布液Ｓ－Ｐ－１をワイヤーバーで連続的に塗布した。次いで、塗布層Ｐ１を１４０℃で３０秒間加熱し、塗布層Ｐ１を室温（２３℃）になるまで冷却した。次いで、９０℃で６０秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。その後、ＬＥＤ灯（中心波長３６５ｎｍ）を用いて照度２００ｍＷ／ｃｍ²の照射条件で２秒間照射することにより、配向層ＰＡ１上に光吸収異方性層Ｐ１を形成した。膜厚は１．６μｍであった。

――――――――――――――――――――――――――――――――
光吸収異方性層形成用塗布液Ｓ－Ｐ－１の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質Ｄ－１　　　　　　　　　　　　　　０．２５質量部
・下記二色性物質Ｄ－２　　　　　　　　　　　　　　０．３６質量部
・下記二色性物質Ｄ－３　　　　　　　　　　　　　　０．５９質量部
・下記高分子液晶化合物Ｍ－Ｐ－１　　　　　　　　　２．２１質量部
・下記低分子液晶化合物Ｍ－１　　　　　　　　　　　１．３６質量部
・重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ　ＯＸＥ　０２（ＢＡＳＦ社製））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．２００質量部
・下記界面活性剤ＦＰ－１　　　　　　　　　　　　０．０２６質量部
・シクロペンタノン　　　　　　　　　　　　　　　４６．００質量部
・テトラヒドロフラン　　　　　　　　　　　　　　４６．００質量部
・ベンジルアルコール　　　　　　　　　　　　　　　３．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――

　二色性物質Ｄ－１

　二色性物質Ｄ－２

　二色性物質Ｄ－３

　高分子液晶化合物Ｍ－Ｐ－１

　低分子液晶化合物Ｍ－１

　界面活性剤ＦＰ－１

　作製したλ／４板１と直線偏光子を積層して、円偏光板１を得た。このとき、λ／４板１の遅相軸と、光吸収異方性層Ｐ１の吸収軸とが４５°をなすように積層した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニットを対面させて配置し、評価を行った。
　なお、円偏光板１と光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、円反射偏光子１、液晶回折素子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　円偏光板に光を入射した際における、光学ユニットから出射する光の光強度を評価した。なお、各素子における面内の位置は、液晶回折素子の同心円の中心から法線方向と各素子（直線偏光子、λ／４板、ハーフミラー、円反射偏光子など）の交点を各素子での面内の位置０ｍｍとした。
　円偏光板１の位置３ｍｍにおいて、入射角度－２．７°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射し、光学ユニットから１５ｍｍ離れた位置に光検出器を配置し、光学ユニットから出射する光の光強度を測定した。同様に、円偏光板１の位置１３ｍｍにおいて、入射角度－７．４°およびの位置１６ｍｍにおいて、入射角度－８°でレーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した場合の光学ユニットから出射する光の光強度を測定した。
　なお、円偏光板１の位置３ｍｍにおいて、入射角度－２．７°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した光は、光学ユニットから位置４ｍｍ、出射角度１５°で出射する光である。また、円偏光板１の位置１３ｍｍにおいて、入射角度－７．４°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した光は、光学ユニットから位置１５ｍｍ、出射角度４５°で出射し、位置１６ｍｍにおいて、入射角度－８°で入射した光は、光学ユニットから位置１８ｍｍ、出射角度５０°で出射する光である。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例１で作製した光学ユニット１と実施例１で作製した光学ユニット２から出射する光の光量は略同等であった。
　一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例１の光学ユニット１に対し、実施例１の光学ユニット２から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　往復光学系を採用した仮想現実表示装置である、Ｈｕａｗｅｉ社製の仮想現実表示装置「Ｈｕａｗｅｉ　ＶＲ　Ｇｌａｓｓ」を分解し、複合レンズを全て取り出した。「Ｈｕａｗｅｉ　ＶＲ　Ｇｌａｓｓ」のディスプレイに、上記作製した円偏光板１を貼合した（ディスプレイ、直線偏光子、λ／４板１の順で積層）。
　次いで、光学ユニット１を前面に設置することで（円偏光板側に、ハーフミラーを配置）、比較例１の仮想現実表示装置を作製した。このとき、偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置した。比較例１の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット１を実施例１で作製した光学ユニット２に変更した以外は同様にして、実施例１の仮想現実表示装置を作製した。作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。比較例１の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例１の仮想現実表示装置は、比較例１に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。

［比較例２］
［積層光学体３の作製］
　直線偏光型反射偏光子として広帯域誘電体多層膜（３Ｍ社製　ＡＰＦ）を用いた。直線偏光型反射偏光子の両面に、上記で作製したλ／４板１を貼合した。このとき、ポジティブＣプレート１、ポジティブＡプレート１、直線偏光型反射偏光子、ポジティブＡプレート１、ポジティブＣプレート１の順となるようにして、貼合を行った。
　その後、ポジティブＣプレート１上に、粘着層を介して比較例１で作製した偏光回折素子１を貼合した。なお、液晶回折素子は、一度粘着層を有する仮支持体に転写して、ガラス基板、配向膜から剥離し、ポジティブＣプレート１上に貼合した後に、仮支持体を剥離して、液晶回折素子を露出させた。次いで、液晶回折素子の表面に反射防止フィルムを貼合して、積層光学体３を得た。

〔光学ユニットの作製〕
　比較例１で作製したハーフミラーと積層光学体３と対面するように配置した。なお、ハーフミラーのアルミ蒸着面を積層光学体と対面する側に配置した。また、積層光学３は、ハーフミラー、λ／４板１、直線偏光型反射偏光子、λ／４板１、液晶回折素子の順になるように配置し、アルミ蒸着面と液晶回折素子の距離が４ｍｍになるようにして、光学ユニット３を作製した。

［実施例２］
［積層光学体４の作製］
　比較例２の積層光学体３の作製において、実施例１で作製した偏光回折素子２を用いた以外は同様にして、積層光学体４を作製した。

〔光学ユニットの作製〕
　比較例２の光学ユニット３の作製において、積層光学体３に変えて、積層光学体４を用いた以外は同様にして、光学ユニット４を作製した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニットを対面させて配置し、評価を行った。
　なお、円偏光板１および光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、λ／４板１、直線偏光型反射偏光子、λ／４板１、液晶回折素子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　円偏光板に光を入射した際における、光学ユニットから出射する光の光強度を評価した。なお、各素子における面内の位置は、液晶回折素子の同心円の中心から法線方向と各素子（直線偏光子、λ／４板、ハーフミラー、円反射偏光子など）の交点を各素子での面内の位置０ｍｍとした。
　円偏光板１の位置３ｍｍにおいて、入射角度－２．７°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射し、光学ユニットから１５ｍｍ離れた位置に光検出器を配置し、光学ユニットから出射する光の光強度を測定した。同様に、円偏光板１の位置１３ｍｍにおいて、入射角度－７．４°およびの位置１６ｍｍにおいて、入射角度－８°でレーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した場合の光学ユニットから出射する光の光強度を測定した。なお、円偏光板１の位置３ｍｍにおいて、入射角度－２．７°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した光は、光学ユニットから位置４ｍｍ、出射角度１５°で出射する光である。また、円偏光板１の位置１３ｍｍにおいて、入射角度－７．４°で、レーザー（波長：５３２ｎｍ）を入射した光は、光学ユニットから位置１５ｍｍ、出射角度４５°で出射し、位置１６ｍｍにおいて、入射角度－８°で入射した光は、光学ユニットから位置１８ｍｍ、出射角度５０°で出射する光である。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例２で作製した光学ユニット３と実施例２で作製した光学ユニット４から出射する光の光量は略同等であった。
　一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例２の光学ユニット３に対し、実施例２の光学ユニット４から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　比較例１の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット１を比較例２で作製した光学ユニット３に変更した以外は同様にして、比較例２の仮想現実表示装置を作製した。同様にして、光学ユニット４を用いて、実施例２の仮想現実表示装置を作製した。
　作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。
　比較例２の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例２の仮想現実表示装置は、比較例２に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。

［実施例３］
〔積層光学体５の作製〕
　実施例１の積層光学体２の作製において、反射偏光子１上に液晶回折素子を貼合した後に、液晶回折素子の露出面に、円偏光板１、反射防止フィルムの順で貼合した以外は同様にして、積層光学体５を得た。なお、円偏光板１は、液晶回折素子、λ／４板１、直線偏光子の順となるように積層した。

〔光学ユニットの作製〕
　実施例１の光学ユニット２の作製において、積層光学体２に変えて、積層光学体５を用いた以外は同様にして、光学ユニット５を作製した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニット５を対面させて配置し、評価を行った。なお、円偏光板１と光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、円反射偏光子１、液晶回折素子、λ／４板１、直線偏光子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例１で作製した光学ユニット１と実施例３で作製した光学ユニット５から出射する光の光量は略同等であった。一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例１の光学ユニット１に対し、実施例３の光学ユニット５から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　比較例１の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット１を実施例３で作製した光学ユニット５に変更した以外は同様にして、実施例３の仮想現実表示装置を作製した。作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。比較例１の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例３の仮想現実表示装置は、比較例１に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。
　また、作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性を目視にて、評価した。実施例１の仮想現実表示装置は、僅かに軽微なゴースト像が視認されたが、実施例３の仮想現実表示装置は、ゴースト像が軽減しており、ゴースト視認性が改良されていた。

［実施例４］
〔ポジティブＣプレート２の作製〕
　特開２０１６－０５３７０９号公報の段落０１３２～０１３４に記載の方法を参照し、膜厚を調節して、ポジティブＣプレート２を作製した。
　ポジティブＣプレート２は、Ｒｅ＝０．２ｎｍ、Ｒｔｈ＝－３０６ｎｍであった。

〔位相差層２の作製〕
　特開２０２０－０８４０７０号公報の段落０１５１～０１６３に記載の方法を参照して、逆分散性の位相差層２を作製した。
　位相差層２は、Ｒｅ＝１３８ｎｍ、Ｒｔｈ＝６９ｎｍであった。なお、位相差の評価には、ＡｘｏＳｃａｎＯＰＭＦ－１（オプトサイエンス社製）を用いた。

［積層光学体６の作製］
　円反射偏光子１の転写は、以下の手順により行った。得られたポジティブＣプレート２の支持体側に、得られた円反射偏光子１を転写した。この際、円反射偏光子１の仮支持体側の層（第一の光反射層）がポジティブＣプレート２側になるように、一度粘着層を有する仮支持体に転写して仮支持体側の層を露出させた後、ポジティブＣプレート２に貼合した。円反射偏光子１の仮支持体は、貼合後に剥離して取り除いた。得られたポジティブＣプレート２の支持体の反対側に、得られた位相差層２を貼合した。次に光吸収異方性層Ｐ１を転写した。この際、光吸収異方性層Ｐ１の仮支持体とは反対側の層が位相差層２側になるように転写した。光吸収異方性層Ｐ１の仮支持体は、転写後に剥離して取り除いた。光吸収異方性層Ｐ１の転写は、以下の手順により行った。
　（１）ポジティブＣプレート２の支持体側に、ＵＶ接着剤ケミシールＵ２０８４Ｂ（ケミテック株式会社製、硬化後屈折率ｎ１．６０）をワイヤーバーコーターで厚さ２μｍとなるように塗布した。その上に光吸収異方性層Ｐ１の仮支持体の反対側がＵＶ接着剤と接するように、ラミネーターで貼り合わせた。
　（２）パージボックスのなかで酸素濃度が１００ｐｐｍ以下になるまで窒素パージした後、光吸収異方性層Ｐ１の仮支持体側から高圧水銀ランプの紫外線を照射して硬化した。照度は２５ｍＷ／ｃｍ²、照射量は１０００ｍＪ／ｃｍ²だった。
　（３）最後に光吸収異方性層Ｐ１の仮支持体を剥離した。
　ただし、位相差層２の遅相軸と、光吸収異方性層Ｐ１の吸収軸とが４５°をなすように積層した。最後にポジティブＣプレート２の支持体を剥離した。次に光吸収異方性層Ｐ１に、λ／４板１、実施例１で作製した偏光回折素子２を貼合した。λ／４板１は、光吸収異方性層Ｐ１、ポジティブＡプレート１、ポジティブＣプレート１、液晶回折素子２の順となるように積層した。なお、偏光回折素子２は、一度、粘着層を有する仮支持体に転写して、ガラス基板、配向膜から剥離し、ポジティブＣプレート１上に貼合した後に、仮支持体を剥離して、液晶回折素子を露出させた。次いで、液晶回折素子２の表面に反射防止フィルムを貼合して、積層光学体６を得た。

〔光学ユニットの作製〕
　実施例１の光学ユニット２の作製において、積層光学体２に変えて、積層光学体６を用いた以外は同様にして、光学ユニット６を作製した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニット６を対面させて配置し、評価を行った。
　なお、円偏光板１と光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、円反射偏光子１、ポジティブＣプレート２、位相差層２、直線偏光子、λ／４板１、液晶回折素子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例１で作製した光学ユニット１と実施例４で作製した光学ユニット６から出射する光の光量は略同等であった。
　一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例１の光学ユニット１に対し、実施例４の光学ユニット６から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　比較例１の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット１を実施例４で作製した光学ユニット６に変更した以外は同様にして、実施例４の仮想現実表示装置を作製した。作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。比較例１の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例４の仮想現実表示装置は、比較例１に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。
　また、作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性を目視にて、評価した。実施例１の仮想現実表示装置は、僅かに軽微なゴースト像が視認されたが、実施例４の仮想現実表示装置は、ゴースト像が軽減しており、ゴースト視認性が改良されていた。

［実施例５］
〔積層光学体７の作製〕
　実施例４の積層光学体６の作製において、反射偏光子１上に液晶回折素子を貼合した後に、液晶回折素子の露出面に、円偏光板１、反射防止フィルムの順で貼合した以外は同様にして、積層光学体５を得た。なお、円偏光板１の貼合は、液晶回折素子、円偏光板１（λ／４板１、直線偏光子）の順となるように積層した。

〔光学ユニットの作製〕
　実施例１の光学ユニット２の作製において、積層光学体２に変えて、積層光学体７を用いた以外は同様にして、光学ユニット７を作製した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニット７を対面させて配置し、評価を行った。なお、円偏光板１と光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、円反射偏光子１、ポジティブＣプレート２、位相差層２、直線偏光子、λ／４板１、液晶回折素子、λ／４板１、直線偏光子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例１で作製した光学ユニット１と実施例５で作製した光学ユニット７から出射する光の光量は略同等であった。
　一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例１の光学ユニット１に対し、実施例５の光学ユニット７から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　比較例１の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット１を実施例５で作製した光学ユニット７に変更した以外は同様にして、実施例５の仮想現実表示装置を作製した。作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。
　比較例１の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例５の仮想現実表示装置は、比較例１に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。
　また、作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性を目視にて、評価した。実施例１の仮想現実表示装置は、僅かに軽微なゴースト像が視認されたが、実施例５の仮想現実表示装置は、ゴースト像が軽減しており、ゴースト視認性が改良されていた。なお、実施例５の仮想現実表示装置は、実施例３および実施例４の仮想現実表示装置に対し、最もゴースト視認性が軽減されていた。

［実施例６］
〔積層光学体８の作製〕
　実施例２の積層光学体４の作製において、ポジティブＣプレート１上に液晶回折素子を貼合した後に、液晶回折素子の露出面に、円偏光板１、反射防止フィルムの順で貼合した以外は同様にして、積層光学体８を得た。なお、円偏光板１は、液晶回折素子、λ／４板１、直線偏光子の順となるように積層した。

〔光学ユニットの作製〕
　実施例２の光学ユニット４の作製において、積層光学体４に変えて、積層光学体８を用いた以外は同様にして、光学ユニット８を作製した。

〔評価〕
　上記で作製した円偏光板１と光学ユニット８を対面させて配置し、評価を行った。なお、円偏光板１と光学ユニットは、円偏光板１（直線偏光子、λ／４板１）、光学ユニット（ハーフミラー、λ／４板１、直線偏光型反射偏光子、λ／４板１、液晶回折素子、λ／４板１、直線偏光子）の順となるように配置した。また、円偏光板１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

　位置３ｍｍから円偏光板に光を入射した場合、比較例２で作製した光学ユニット３と実施例６で作製した光学ユニット８から出射する光の光量は略同等であった。
　一方、位置１３ｍｍおよび位置１６ｍｍから円偏光板に光を入射した場合は、比較例２の光学ユニット３に対し、実施例６の光学ユニット８から出射する光の光量は増加していた。

［仮想現実表示装置の作製］
　比較例２の仮想現実表示装置の作製において、光学ユニット３を実施例６で作製した光学ユニット８に変更した以外は同様にして、実施例６の仮想現実表示装置を作製した。
　作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。比較例２の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例６の仮想現実表示装置は、比較例２に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。
　また、作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性を目視にて、評価した。実施例２の仮想現実表示装置は、僅かに軽微なゴースト像が視認されたが、実施例６の仮想現実表示装置は、ゴースト像が軽減しており、ゴースト視認性が改良されていた。

［実施例７］
＜偏光回折素子の作製＞
（配向膜の露光）
　比較例１において、図１０に示す露光装置を用いた配向膜の露光において、レンズ９２を変更することで面内の液晶配向パターンの１周期を変更した以外は同様にして、同心円状の液晶配向パターンを有する配向膜Ｐ－２を形成した。
（液晶層の形成）
　配向膜Ｐ－２を用い、液晶層の形成において、膜厚、カイラル剤の添加量を調節した以外は比較例１と同様にして、第１の液晶層～第３の液晶層（第１領域～第３領域）を形成し、偏光回折素子３を作製した。

　形成した第１の液晶層（第１領域）は、液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１６０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は－８０°であった。
　形成した第２の液晶層（第２領域）は、液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が３３０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は０°であった。
　形成した作製した第３の液晶層（第３領域）は、液晶のΔｎ₅₅₀×厚さ（Ｒｅ（５５０））が１６０ｎｍになり、かつ、周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。また、この液晶層において、液晶化合物の厚さ方向の捩れ角は８０°であった。
　なお、この液晶層の液晶配向パターンにおいて、液晶化合物の光学軸が１８０°回転する１周期は、中心から３ｍｍの距離での１周期が１７．８μｍ、中心から１３ｍｍの距離での１周期が４．１μｍであり、中心から１６ｍｍの距離での１周期が３．４μｍであり、外方向に向かって周期が短くなる液晶配向パターンであった。

　円偏光板１の作製において、直線偏光子とλ／４板１の遅相軸が９０°回転して貼合して円偏光板を作製し、次いで、液晶回折素子３を貼合して、積層光学体ＣＧ１を得た。なお、積層光学体ＣＧ１において、液晶回折素子３は、λ／４板からの入射光に対し、発散レンズとして機能した。

〔評価〕
　実施例７では、上記で作製した積層光学体ＣＧ１と実施例１で作製した光学ユニット２を対面させて配置し、評価を行った。なお、積層光学体ＣＧ１と光学ユニットは、積層光学体ＣＧ１（直線偏光子、λ／４板１、液晶回折素子３）、光学ユニット（ハーフミラー、円反射偏光子１、液晶回折素子２）の順となるように配置した。また、積層光学体ＣＧ１の直線偏光子と光学ユニットの液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置し、直線偏光子の側から光を入射して、評価を行った。

［仮想現実表示装置の作製］
　往復光学系を採用した仮想現実表示装置である、Ｈｕａｗｅｉ社製の仮想現実表示装置「Ｈｕａｗｅｉ　ＶＲ　Ｇｌａｓｓ」を分解し、複合レンズを全て取り出した。
　「Ｈｕａｗｅｉ　ＶＲ　Ｇｌａｓｓ」のディスプレイに、作製した積層光学体ＣＧ１を貼合した（ディスプレイ、直線偏光子、λ／４板１、液晶回折素子３の順で積層）。
　次いで、実施例１で作製した光学ユニット２を前面に設置することで（液晶回折素子３側に、ハーフミラーを配置）、実施例７の仮想現実表示装置を作製した。このとき、積層光学体ＣＧ１の直線偏光子と光学ユニット２の液晶回折素子の距離が７ｍｍとなるように配置した。
　作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに緑・黒のチェッカーパターンを表示させ、表示の明るさの分布を目視にて、評価した。比較例１の仮想現実表示装置は、表示像の中心に対し、周辺部の緑表示が暗くなっていた。一方、実施例７の仮想現実表示装置は、比較例１に対し、周辺部の緑表示の明るさが向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）が改善されていた。また、実施例７の仮想現実表示装置は、実施例１の仮想現実表示装置に対し、周辺部の緑表示の明るさが更に向上しており、表示像の明るさの分布（視野角依存性）がより改善されていた。
　以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

　ＶＲシステム等に好適に利用可能である。

　１０，１０Ａ，１０Ｂ，５０，１００　画像表示システム
　１２，１０２　画像表示装置
　１４　直線偏光子
　１６，５２，１０８　λ／４波長板
　１８，１０６　ハーフミラー
　２０　円反射偏光子
　２４，２４Ａ　偏光回折素子
　３２　基板
　３４　配向膜
　３６，３６Ａ　液晶層
　３６Ｃ　第１液晶層
　３６Ｄ　第２液晶層
　３６Ｅ　第３液晶層
　３８　液晶化合物
　４２　明部
　４４　暗部
　４６Ｒ，４６Ｇ　波長選択性位相差層
　５４　反射偏光子
　５８　円偏光子
　６０　光学素子
　８０　露光装置
　８２　レーザー
　８４　光源
　８６　偏光ビームスプリッタ
　９０Ａ，９０Ｂ　ミラー
　９２　レンズ
　９４　ビームスプリッタ
　９６　λ／４板

Claims

　第１の部分反射素子、第２の部分反射素子、および、偏光回折素子を、この順番で有し、
　前記第１の部分反射素子および前記第２の部分反射素子は、入射光の一部を反射して一部を透過するものであり、
　前記偏光回折素子は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層を備え、前記液晶層は、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
　前記液晶配向パターンにおいて、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に前記１周期の長さが異なる領域を有し、さらに、
　面内に、前記液晶化合物に由来する光学軸が前記液晶層の厚さ方向に捩れて回転する領域を有し、厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が異なる領域を有する、光学ユニット。
　前記液晶配向パターンにおける前記１周期の長さが短い領域ほど、前記厚さ方向の捩れ角の大きさの合計が大きい、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記液晶配向パターンにおける前記１周期の長さが０．６μｍ以下である領域を有する、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記偏光回折素子が、複数の前記液晶層を有し、それぞれの前記液晶層は、特定の波長域の偏光を回折し、前記特定の波長域とは異なる波長域の偏光は回折しない、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記偏光回折素子が、複数の前記液晶層を有し、さらに、それぞれの前記液晶層の間に配置された波長選択性位相差層を有する、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記第１の部分反射素子および前記第２の部分反射素子の少なくとも一方が、体積ホログラムである、請求項１に記載の光学ユニット。
　さらに円偏光子を有し、
　前記第１の部分反射素子、前記第２の部分反射素子、前記偏光回折素子、および、前記円偏光子を、この順で有する、請求項１に記載の光学ユニット。
　さらに光学素子を有し、
　前記光学素子は、入射光を屈折する機能を有し、かつ、面内の異なる位置において、屈折率が異なる領域を有するものであり、
　前記光学素子、前記第１の部分反射素子、前記第２の部分反射素子、および、前記偏光回折素子を、この順で有する、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記光学素子は、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成された液晶層を備え、
　前記液晶層は、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
　前記液晶配向パターンにおいて、前記液晶化合物に由来する光学軸の向きが、面内で１８０°回転する長さを１周期とした際に、面内に前記１周期の長さが異なる領域を有する、請求項８に記載の光学ユニット。
　請求項１～９のいずれか１項に記載の光学ユニットと、画像表示装置とを有する、画像表示システム。