JP2001166252A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストとしつつ、迷光、色むら、輝度むら
を抑え、光利用効率を向上させる。また、虚像結像光学
系に対する反射型空間光変調素子の偏心（チルト）量を
抑え、収差特性を良好とする。 【解決手段】 反射型空間光変調素子６の照明を、偏光
ビームスプリッタやハーフミラーを用いることなく、全
反射プリズム１５を用いて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を表示させて
観察するための画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば空間光変調素子などにより
表示される映像を結像手段を介して肉眼により観察する
ための画像表示装置が提案されている。そして、このよ
うな画像表示装置においては、結像手段として、虚像観
察光学系が用いられる。

【０００３】反射型空間光変調素子及び虚像観察光学系
を用いて構成された画像表示装置として、米国特許公報
５，５９６，４５１号に記載されているように、図２０
に示すように、立方体状の偏光ビームスプリッタ１０８
の構成面付近に反射型空間光変調素子５０２、照明光源
１０１、反射鏡１０５を配置して構成したものがある。
この画像表示装置においては、照明光源１０１から射出
された光束は、偏光ビームスプリッタ１０８の偏光ビー
ムスプリッタ膜１１８により反射され、反射型空間光変
調素子５０２により表示された画像に応じて変調されて
反射され、偏光ビームスプリッタ膜１１８を透過して反
射鏡１０５に達し、この反射鏡１０５により反射されて
さらに偏光ビームスプリッタ膜１１８により反射され、
観察者の瞳２４に達する。

【０００４】ところが、この画像表示装置においては、
照明光源１０１から射出された光束の一部が偏光ビーム
スプリッタ膜１１８にて反射されずに偏光ビームスプリ
ッタ膜１１８を透過し、反射型空間光変調素子５０２に
到達せずに、直接観察者の観察領域１０７達してしまう
ことがある。このような光束が迷光１２１として観察者
の瞳２４に入射することにより、反射型空間光変調素子
５０２が表示する画像情報のコントラストが低下してし
まうという問題がある。

【０００５】この問題は、図２０に示すように、照明光
源１０１と偏光ビームスプリッタ膜１１８との間に偏光
子１１０を配置しても、完全に解決することはできな
い。

【０００６】また、偏光ビームスプリッタにおける光束
の反射／透過特性は、原理的に偏光ビームスプリッタへ
入射する光線角度と波長、及び偏光方向に依存する。そ
のため、単一波長の平行光束を使用する場合には均一な
特性が得られるが、多波長、発散光束、または、収束光
束が入射される場合には、波長、入射角依存性が発生す
る。通常、１つの反射型空間光変調素子を使ってカラー
表示を行う場合、偏光ビームスプリッタも１つだけ使用
されるため、多波長での使用となる。また、反射型空間
光変調素子を照明する光源の発光部も一定以上の面積を
持っているため、平行光束を作り出すことは不可能であ
る。

【０００７】したがって、反射型空間光変調素子を用い
て構成される画像表示装置において偏光ビームスプリッ
タを用いる場合には、多くの場合、多波長、多入射角度
の使用状態となる。

【０００８】さらに、虚像結像光学系がリレー光学系を
含まず接眼光学系のみで構成されている場合には、反射
型空間光変調素子から射出する光束の発散角度が、虚像
結像光学系の射出瞳の大きさを左右するため、発散角度
が小さいと十分な射出瞳径がとれない。すなわち、表示
画像を見ることができる眼の位置の許容範囲が狭くなる
という問題を生ずる。

【０００９】また、偏光ビームスプリッタの光束の反射
／透過特性の波長及び入射角度依存性は、観察者が虚像
観察したときに、画角（表示画面の位置）、瞳位置（観
察者の眼の位置）によって、表示画像に明るさや色合い
が変わって見えるという現象として現れ、画像表示位置
の特性を著しく低下させることになる。

【００１０】さらに、前述の色むら、輝度むらを少しで
も抑えるためには、偏光ビームスプリッタ膜の成膜層数
を、例えば、３０層乃至７０層程度に増やさなければな
らず、製造の困難性、コスト増加を将来することとな
る。

【００１１】そこで、図２１に示すように、偏光ビーム
スプリッタ膜１１８を無偏光ビームスプリッタ膜（ハー
フミラー）１２３に代えた場合には、偏光ビームスプリ
ッタ膜において問題となる波長及び入射角度依存性は、
完全に無くすことはできないまでも、問題にならないレ
ベルにまで小さく抑えることが可能である。また、迷光
の問題も、１／４波長板１１４を取り去って、偏光子１
１０と検光子１２６を直交ニコルの関係になるように配
置すれば、実用上解決できる可能性がある。製造の容易
性やコストも偏光ビームスプリッタに比べれば抑えるこ
とができる。

【００１２】ところが、照明光源１０１から射出した光
束が瞳２４まで達する割合（光利用効率）は、反射型空
間光変調素子５０２を反射率１００％の強誘電性液晶と
し、吸収、表面反射などを無視して、ハーフミラーの反
射／透過率を４５％と仮定した場合、以下のように示さ
れる。

【００１３】偏光子の透過率（０．５）×ハーフミラー
の反射／透過率（０．４５３）＝０．０４６（４．６
％） 図２０に示すように偏光ビームスプリッタを用いた場
合、Ｐ偏光透過率９０％、Ｓ偏光透過率９０％と仮定
し、反射型空間光変調素子５０２として反射率１００％
の強誘電結晶を用いたとすると、照明光源１０１から射
出した光束が瞳２４まで達する割合（光利用効率）は、
以下のように示される。

【００１４】偏光子の透過率（０．５）×偏光ビームス
プリッタの反射／透過率（０．９３）＝０．３６５（３
６．５％） このように、ハーフミラーを使用した場合には、偏光ビ
ームスプリッタを使用した場合に比して、光利用効率が
１／８程度に低下してしまう。

【００１５】さらに、図２２乃至図２４に示すように、
偏光ビームスプリッタもハーフミラーも使用せずに、反
射型空間光変調素子を直接照明することが考えられる。
この光学系の場合には、偏光ビームスプリッタやハーフ
ミラーを使用する場合のような、迷光、色むらや輝度む
ら、低光利用効率の問題は生じない。しかし、新たに次
のような２つの相反する問題が生ずる。

【００１６】第１の問題は、図２２に示すように、照明
光１２８（照明光源１０１）と反射光１２９（虚像結像
光学系１３０）との分離として物理的制約から光学系全
体が大きくなってしまい、反射型空間光変調素子５０２
と虚像結像光学系の物側主平面間の距離（焦点距離）が
長くなる。このため、小型化を目指して虚像結像光学系
を接眼光学系のみで構成する場合には、倍率が小さくな
り、表示画面も小さくなってしまう。

【００１７】第２の問題は、図２３に示すように、反射
型空間光変調素子５０２と虚像観察光学系４の物側主平
面間の距離（焦点距離）を短くするために虚像観察光学
系１３０を反射型空間光変調素子５０２に近づけると、
照明光束の反射型空間光変調素子５０２に対する入射角
が大きくなり、虚像観察光学系１３０に対する反射型空
間光変調素子５０２の偏心（チルト）量が莫大に大きな
ものとなってしまう。このような偏心によって発生する
収差を低減させることは非常に難しい。しかし、図２４
に示すように、虚像観察光学系１３０を反射型空間光変
調素子５０２と共軸に配置し、回転対称光学系とするこ
とも可能であるが、この場合も、レンズやミラーの光軸
から大きく外れた領域を結像のために使用するため、収
差を良好に補正することは困難である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
画像表示装置においては、反射型空間光変調素子を照明
するための照明光に関して、偏光ビームスプリッタを用
いた場合には、迷光、色むら、輝度むらの問題があり、
ハーフミラーを用いた場合には、光利用効率の低下の問
題がある。さらに、偏光ビームスプリッタやハーフミラ
ーを用いない場合においては、補正の困難の収差の発生
の問題がある。

【００１９】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、反射型空間光変調素子を照明す
るにあたって、偏光ビームスプリッタやハーフミラーを
用いることなく、また、構成を複雑化することなく、迷
光や、色むら、輝度むらを抑えて行うことができる画像
表示装置を提供しようとするものである。また、本発明
は、照明光束を直線反射型空間光変調素子に投入する場
合に比較して、小型、高倍率でありながら、虚像観察光
学系に対する反射型空間光変調素子の偏心（チルト）量
を抑え、収差特性の良好な画像表示装置を提供しようと
するものである。

【００２０】本発明は、例えば、頭部装着型ディスプレ
イ装置や、携帯型情報処理装置、携帯型通信装置などの
虚像ディスプレイ装置、また、投射型画像表示装置（プ
ロジェクタ）として特に有用である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る画像表示装置は、反射型空間光変調素
子と、照明光源と、この照明光源からの照明光を反射型
空間光変調素子に導く照明光学系と、反射型空間光変調
素子が表示する画像の虚像を形成する虚像観察手段とを
備えている。

【００２２】そして、照明光学系は、照明光源からの照
明光が入射される入射面となる第１の屈折面とこの第１
の屈折面より入射された照明光を少なくとも一回内部反
射させる内部反射面とこの内部反射面により反射された
照明光が出射される第２の屈折面とを有して屈折率が１
より大きい媒質により構成された屈折光学素子を有して
構成され、該第２の屈折面から出射させた照明光を反射
型空間光変調素子に入射させ、この反射型空間光変調素
子によって反射された照明光を該第２の屈折面から入射
させ該内部反射面から出射し、結像手段に入射させるこ
とを特徴とする。

【００２３】また、この画像表示装置において、照明光
学系は、照明光源からの照明光が入射される入射面とな
る第１の屈折面とこの第１の屈折面より入射された照明
光を少なくとも一回内部反射させる内部反射面とこの内
部反射面により反射された照明光が出射される第２の屈
折面とを有して屈折率が１より大きい媒質により構成さ
れた第１の屈折光学素子と、第３及び第４の屈折面を有
し屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈
折光学素子とを有して構成され、第１の屈折光学素子の
第２の屈折面から出射され反射型空間光変調素子に入射
されこの反射型空間光変調素子によって反射され該第２
の屈折面から入射され該内部反射面を介してこの第１の
屈折光学素子から出射された照明光を、第２の屈折光学
素子の第３の屈折面から入射させ第４の屈折面から出射
させることにより、反射型空間光変調素子からの光路長
を調整して、結像手段に入射させることを特徴とする。

【００２４】また、本発明に係る画像表示装置は、偏光
変調型空間光変調素子と、直線偏光の照明光を発する照
明光源と、この照明光源からの照明光を偏光変調型空間
光変調素子に導く照明光学系と、偏光変調型空間光変調
素子が表示する画像を結像させる結像手段と、偏光変調
型空間光変調素子を経た後の光路上に配置された偏光分
離手段とを備えている。

【００２５】そして、照明光学系は、照明光源からの照
明光が入射される入射面となる第１の屈折面とこの第１
の屈折面より入射された照明光を少なくとも一回内部反
射させる内部反射面とこの内部反射面により反射された
照明光が出射される第２の屈折面とを有して屈折率が１
より大きい媒質により構成された屈折光学素子を有して
構成され、該第２の屈折面から出射させた照明光を偏光
変調型空間光変調素子に入射させ、この偏光変調型空間
光変調素子によって反射された照明光を該第２の屈折面
から入射させ該内部反射面から出射し、結像手段に入射
させることを特徴とする。

【００２６】また、この画像表示装置において、照明光
学系は、照明光源からの照明光が入射される入射面とな
る第１の屈折面とこの第１の屈折面より入射された照明
光を少なくとも一回内部反射させる内部反射面とこの内
部反射面により反射された照明光が出射される第２の屈
折面とを有して屈折率が１より大きい媒質により構成さ
れた第１の屈折光学素子と、第３及び第４の屈折面を有
し屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈
折光学素子とを有して構成され、第１の屈折光学素子の
上記第２の屈折面から出射され偏光変調型空間光変調素
子に入射されこの偏光変調型空間光変調素子によって反
射され該第２の屈折面から入射され該内部反射面を介し
てこの第１の屈折光学素子から出射された照明光を、第
２の屈折光学素子の第３の屈折面から入射させ第４の屈
折面から出射させることにより、該偏光変調型空間光変
調素子からの光路長を調整して、結像手段に入射させる
ことを特徴とする。

【００２７】また、本発明に係る画像表示装置は、照明
光源と、この照明光源からの照明光を偏光変調型空間光
変調素子に導く照明光学系と、照明光源から偏光変調型
空間光変調素子に至る間の光路上に配置された第１の偏
光分離手段と、偏光変調型空間光変調素子が表示する画
像を結像させる結像手段と、偏光変調型空間光変調素子
を経た後の光路上に配置された第２の偏光分離手段とを
備えている。

【００２８】そして、照明光学系は、照明光源からの照
明光が入射される入射面となる第１の屈折面とこの第１
の屈折面より入射された照明光を少なくとも一回内部反
射させる内部反射面とこの内部反射面により反射された
照明光が出射される第２の屈折面とを有して屈折率が１
より大きい媒質により構成された屈折光学素子を有して
構成され、該第２の屈折面から出射させた照明光を上記
偏光変調型空間光変調素子に入射させ、この偏光変調型
空間光変調素子によって反射された照明光を該第２の屈
折面から入射させ該内部反射面から出射し、上記結像手
段に入射させることを特徴とする。

【００２９】また、この画像表示装置において、照明光
学系は、照明光源からの照明光が入射される入射面とな
る第１の屈折面とこの第１の屈折面より入射された照明
光を少なくとも一回内部反射させる内部反射面とこの内
部反射面により反射された照明光が出射される第２の屈
折面とを有して屈折率が１より大きい媒質により構成さ
れた第１の屈折光学素子と、第３及び第４の屈折面を有
し屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈
折光学素子とを有して構成され、第１の屈折光学素子の
第２の屈折面から出射され偏光変調型空間光変調素子に
入射されこの偏光変調型空間光変調素子によって反射さ
れ該第２の屈折面から入射され該内部反射面を介してこ
の第１の屈折光学素子から出射された照明光を、第２の
屈折光学素子の第３の屈折面から入射させ第４の屈折面
から出射させることにより、該偏光変調型空間光変調素
子からの光路長を調整して、結像手段に入射させること
を特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００３１】〔１〕空間光変調素子について 本発明に係る画像表示装置の構成要素として用いる空間
光変調素子は、複数の画素を備え、表示する画像信号に
基づいた画素データに応じて、各画素毎に光を変調する
ものである。

【００３２】そして、空間光変調素子は、画素データに
応じて電圧発生回路から供給される出力信号に基づい
て、画素を構成する液晶材料、マイクロミラー等を駆動
して光変調特性を変化させることにより、当該空間光変
調素子を透過する光または空間光変調素子にて反射され
る光を変調するものである。

【００３３】本発明における反射型空間光変調素子は、
空間光変調素子にて反射される光を変調するもので、液
晶、デジタルマイクロミラーなどを用いた各種デバイス
がある。このうち液晶を用いたものを光学現象で区分す
ると、光散乱型、光吸収型、複屈折型、偏光導波（旋
光）型などに大別できる。

【００３４】〔２〕反射型空間光変調素子の構造および
動作原理 以下に、後述の実施例にて取り上げる、旋光性を利用し
たツイステッドネマティック動作モードで使用される液
晶（以下、ＴＮ液晶という）と、複屈折を利用した強誘
電性液晶（以下、ＦＬＣという）と、デジタルマイクロ
ミラー（以下、ＤＭＤという）のデバイス構造及び動作
原理を説明する。

【００３５】（２−１）ＴＮ液晶を用いた反射型空間光
変調素子の構造と動作原理 ＴＮ液晶を用いた反射型空間光変調素子５０は、図８及
び図９に示すように、一対のガラス基板５１，５２間に
液晶材料５３を挟み込んで封入して構成されている。一
対のガラス基板５１，５２のそれぞれの対向面には、透
明電極５４，５５と、液晶材料５３の分子の向きを揃え
る配向膜５６，５７とが設けられている。ここで、一方
のガラス基板５１に設けられた配向膜５６による配向方
向と、他方のガラス基板５２に設けられた配向膜５７に
よる配向方向は、互いに直交する方向とされている。し
たがって、透明電極５４，５５に電圧が印加されない状
態においては、液晶材料５３は、図８に示すように、一
方のガラス基板５１から他方のガラス基板５２にかけて
次第に分子の向きを変た、ねじれた状態とされている。
そして、透明電極５４，５５に電圧が印加されると、液
晶材料５３は、図９に示すように．電界の影響を受け
て、分子が垂直方向に整列する。また、一方のガラス基
板５１の透明電極５４及び配向膜５６が設けられた面と
逆側の面には、偏光分離手段となる偏光子５８が設けら
れている。他方のガラス基板５２の透明電極５５及び配
向膜５７が設けられた面と逆側の面にも、偏光分離手段
となる偏光子５９が設けられている。一方の偏光子５８
は、その偏光方向が、一方のガラス基板５１に設けられ
た配向膜５６による配向方向と平行となるように一方の
ガラス基板５１上に設けられている。他方の偏光子５９
も、その配向方向が、他方のガラス基板５２に設けられ
た配向膜５７による配向方向と平行となるように他方の
ガラス基板５２上に設けられている。すなわち．偏光子
５８と偏光子５９とは、それぞれの偏光方向が互いに直
交するように配設されている。

【００３６】以上のように構成された反射型空間光変調
素子５０は、透明電極５４，５５に電圧が付加されない
状態においては、上述したように、液晶材料５３がねじ
れた状態とされている。このとき、反射型空間光変調素
子５０に照射された光は、一方の偏光子５８の偏光方向
と同一の偏波面成分が、入射光６１として、当該偏光子
５８を透過し、透明電極５４、配向膜５６を介して、一
対のガラス基板５１，５２に挟まれた液晶材料５３内に
入射する。液晶材料５３内に入射した入射光６１は、偏
光方向が、液晶材料５３の分子配列に沿ってねじれ、液
晶材料５３内に入射した際の偏光方向と直交した方向と
なされる。これにより、入射光６１は、他方のガラス基
板５２に設けられた他方の偏光子５９を透過し、透過光
６２として反射板６０に到達する。反射板６０にて反射
された反射光６２は、前述の全く逆の経路をたどり、再
び空間光変調素子５０から射出される。

【００３７】また、反射型空間光変調素子５０は、透明
電極５４，５５に電圧が印加されると、上述したよう
に、液晶材料５３の分子が電界の影響を受けて垂直方向
に整列する。このとき、反射型空間光変調素子５０に照
射された光は、一方の偏光子５８の偏光方向と同一の偏
波面成分が、入射光６１として、当該偏光子５８を透過
し、透明電極５４、配向膜５６を介して、一対のガラス
基板５１，５２に挟まれた液晶材料５３内に入射する。
液晶材料５３内に入射した入射光６１は、液晶材料５３
が分子が垂直方向に整列した状態となっているので、液
晶材料５３によって偏光方向がねじれることはない。し
たがって、入射光６１は、他方のガラス基板５２に設け
られた偏光分離手段となる他方の検光子１９によって遮
断され、反射板６０に到達することはない。したがっ
て、この入射光６１は、再び反射型空間光変調素子５０
から射出されることはない。なお、液晶材料５３の分子
のねじれ角は、ＴＮ液晶においては９０度である。

【００３８】（２−２）ＦＬＣを用いた反射型空間光変
調素子の構造と動作原理 次に、光を変調する物質として、ＦＬＣを用いた場合の
反射型空間光変調素子の光変調の原理について説明す
る。ＦＬＣを用いた反射型空間光変調素子７０は、図１
０及び図１１に示すように、対向したガラス基板７１と
シリコン基板７２を備え、これらガラス基板７１とシリ
コン基板７２の間に液晶材料７３を挟み込んで封入して
構成されている。

【００３９】ガラス基板７１とシリコン基板７２のそれ
ぞれの対向面には、それぞれ透明電極７４、アルミ電極
（反射膜）７５と、液晶材料７３の分子の向きを揃える
配向膜７６，７７とが設けられている。ここで、ガラス
基板７１に設けられた配向膜７６による配向方向と、他
方のシリコン基板７２に設けられた配向膜７７による配
向方向とは、互いに平行な方向とされている。また、ガ
ラス基板７１の透明電極７４及び配向膜７６が設けられ
た面と逆側の面には、偏光分離手段となる偏光子７８が
設けられている。

【００４０】ガラス基板７１とシリコン基板７２との間
に挟み込まれた液晶材料７３は、図１２に示すように、
印加される電圧による電界の向きに応じて、入射偏光に
対して複屈折効果を生じさせない第１の状態と複屈折効
果を生じさせる第２の状態との二つの状態をとる。

【００４１】ここで、電界が図１０に示す一方向のとき
に、液晶材料７３が第１の状態をとるとすると、反射型
空間光変調素子７０に照射された光のうち偏光子７８の
偏光方向と同一の偏波面成分が入射光８０として偏光子
７８を透過し、透明電極７４、配向膜７６を介して、ガ
ラス基板７１とシリコン基板７２に挟まれた液晶材料７
３内に入射する。液晶材料７３内に入射した入射光８０
は、このとき液晶材料７３による複屈折効果を受けず
に、他方のシリコン基板７２に設けられたアルミ電極
（反射膜）７５に到達し、当該アルミ電極（反射膜）７
５にて反射され、再び複屈折効果を受けることなく、液
晶材料７３を透過する。したがって、反射光８１は、偏
光子（検光子）７８を透過し、反射型空間光変調素子７
０から射出する。

【００４２】そして、電界が図１１に示す他方向のとき
に、液晶材料７３が第２の状態をとるとすると、空間光
変調素子７０に照射された光のうち偏光子７８の偏光方
向と同一の偏波成分が入射光８０として偏光子７８を透
過し、透明電極７４、配向膜７６を介して、ガラス基板
７１とシリコン基板７２に挟まれた液晶材料７３内に入
射する。

【００４３】液晶材料７３内に入射した入射光８０は、
この場合は液晶材料７３による複屈折効果を受け、直線
偏光が円偏光に変換された状態で、他方のシリコン基板
７２に設けられたアルミ電極（反射膜）７５に到達す
る。アルミ電極（反射膜）７５にて反射した反射光８１
は、その円偏光の回転方向を逆転して、再びガラス基板
７１とシリコン基板７２に挟まれた液晶材料７３により
複屈折効果を受ける。このとき、反射光８１は、理想的
には偏光子７８の偏光方向と直交する直線偏光となって
おり、偏光子（検光子）７８にて遮断され、空間光変調
素子７０から射出しない。

【００４４】ところで、実際のＦＬＣを用いた場合の反
射型空間光変調素子は、例えば、図１３に示すように、
照明光学系とともに用いられる。これは、液晶材料７３
で発生する複屈折による位相差量は、実際には、複屈折
効果を生み出す液晶材料７３の膜厚及び該液晶材料７３
へ入射する光束の入射角に依存するため、入射光８０が
液晶材料７３による複屈折効果を受けない状態を黒表示
（ノーマリブラック）がなされる状態としたいためであ
る。

【００４５】偏光子７８に入射した入射光８０のうち、
偏光子７８の偏光方向と同一の偏波面成分は、偏光子７
８を透過し、ハーフミラー８３に入射する。ここで約半
分の光量が反射され、ガラス基板７１、透明電極７４、
配向膜７６を介して、ガラス基板７１とシリコン基板７
２に挟まれた液晶材料７３内に入射する。

【００４６】入射光に対して複屈折効果を生じさせない
第１の状態の場合には、入射光は、液晶材料７３による
複屈折効果を受けずに、他方のシリコン基板７２に設け
られたアルミ電極（反射膜）７５に到達し、当該アルミ
電極（反射膜）７５にて反射され、再び複屈折効果を受
けることなく、液晶材料７３を透過する。続いて、この
光束の約半分は、ハーフミラー８３を透過し、検光子８
４に入射する。この検光子８４は、前述の偏光子７８と
偏光方向を直交させて配設されているため、反射光８１
を遮断する。

【００４７】そして、液晶材料７３が第２の状態をとる
とすると、偏光子７８に入射した入射光８０のうち偏光
子７８の偏光方向と同一の偏波面成分が、偏光子７８を
透過し、ハーフミラー８３に入射する。入射光は、ハー
フミラー８３で約半分の光量が反射され、ガラス基板７
１、透明電極７４、配向膜７６を介して、ガラス基板７
１とシリコン基板７２に挟まれた液晶材料７３内に入射
する。液晶材料７３内に入射した入射光８０は、この場
合には、液晶材料７３による複屈折効果を受け、他方の
シリコン基板７２に設けられたアルミ電極（反射膜）７
５に到達する。アルミ電極（反射膜）７５にて反射した
反射光８１は、再びガラス基板７１とシリコン基板７２
に挟まれた液晶材料７３により複屈折効果を受ける。こ
のとき、反射光８１は、検光子８４の偏光方向と平行な
偏波面成分を含んでおり、その偏波面成分が検光子８４
を透過する。

【００４８】（２−３）デジタルマイクロミラー（ＤＭ
Ｄ）の構造と動作原理 ＤＭＤは、複数の画素構造を有して構成されている。こ
のＤＭＤの１つの画素構造は、図１４に示すように、正
方形のアルミマイクロミラー９０がその対角部について
いる２つのヒンジ９１によってポスト９２に支えられた
構造になっている。アルミマイクロミラー９０は、この
アルミマイクロミラー９０の下層にある電極とのクーロ
ン力により、どちらかの方向に傾き、入射光束を反射す
る方向が切り替えられるようになっている。アルミマイ
クロミラー９０の傾き角は、水平状態から最大約１５°
となっている。複数の画素構造は、図１５に示すよう
に、二次元状に配列されている。このＤＭＤにおいて
は、図１６に示すように、光源から射出された入射光束
９３は、ＤＭＤの各画素９０において、画素オン（Ｏ
Ｎ）時にはＤＭＤの画素３の正面方向（反射面に対する
法線方向）に、また画素オフ（ＯＦＦ）時には画素３の
反射面における正反射の方向にそれぞれ反射される。画
素オン（ＯＮ）時の反射光束９５は、その後接眼光学系
９６に入射し、虚像結像の屈折力を与えられて観察者の
瞳２４に導かれる。一方、画素オフ（ＯＦＦ）時の反射
光束９４は、接眼光学系９６に入射することがなく、観
察者の瞳２４に到達することもない。

【００４９】このように、ＤＭＤにおいては、各画素ご
とにアルミマイクロミラーが２値の傾き角をもつことに
より、画素ごとに明暗を切り替えることができる。この
ＤＭＤを経た光束を接眼光学系に通すことにより、図１
７に示すように、表示画面全体に渡る虚像表示を行うこ
とができる。

【００５０】〔３〕光線入射角が内部全反射条件近傍で
あるときの反射率の偏光依存性 屈折率ｎ０の媒体から屈折率ｎ１の媒体に向けて入射角
φ０で、光線が入射する場合のＰ偏光（ＴＭモード）及
びＳ偏光（ＴＥモード）の複素振幅反射率ｒｐ，ｒｓ
は、それぞれ次式にて表される。

【００５１】ｒｐ＝(ｎ0cos[φ1]−ｎ1cos[φ0])／(ｎ0
cos[φ1]＋ｎ1cos[φ0]) ｒｓ＝(ｎ0cos[φ0]−ｎ1cos[φ1])／(ｎ0cos[φ0]＋ｎ
1cos[φ1]) 上の式にしたがって、Ｐ偏光、Ｓ偏光の反射率の入射角
度依存をグラフ化すると、それぞれ図１８、図１９のよ
うになる。なお、屈折率としては、ｎ0を１．５２、ｎ1
を１としている。これより明らかなように、全反射角θ
（θ＝４１．１°＝arcsin［１／１．５２］）よりも若
干入射角度が小さい領域では、反射率がＰ偏光の場合は
急激に０に低下するのに対して、Ｓ偏光の場合には、比
較的緩やかに低下していき、入射角３５°においても２
０％近くの反射率を示している。すなわち、全反射条件
よりもわずかに小さい入射角で入射した光線も、一定の
反射率で反射することになる。

【００５２】そこで、全反射条件に対する光学系のトレ
ランス（誤差許容量）が小さい、または設計段階で部分
的にこの条件を満たさない光線が存在する場合には、照
明用全反射プリズムの内部反射面に対してＳ偏光となる
ように入射光線を設定する方が有利となる。

【００５３】

【実施例】以下に本発明をいくつかの実施例をあげて本
発明を具体的に説明する。

【００５４】〔実施例１〕ＦＬＣ、ガラス製照明光学系
プリズム及び自由曲面プリズム（偏心接眼光学系）によ
る構成 この実施例において、本発明に係る画像表示装置は、図
１に示すように、照明用光源装置として、発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）光源と導光板と光学フィルムとにより構成
したものを備えている。また、この画像表示装置は、反
射型空間光変調素子として、反射型ＦＬＣ（強誘電性液
晶）空間光変調素子を備え、空間光変調素子照明光学系
として、ガラス三角プリズムを備えている。そして、こ
の画像表示装置は、接眼光学系として、屈折面と、その
面内及び面外共に回転対称軸を有しない反射面と、光線
分割面（内部反射面）とを有し、内部を屈折率が１より
大きいプラスティック媒質にて充填されてなるプリズム
（以下、接眼光学系プラスティック製自由曲面プリズム
という）を備えている。

【００５５】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。このシ
ステムコントローラ２により、反射型ＦＬＣ空間光変調
素子の駆動に必要なデータと発光ダイオード駆動に必要
なデータとが生成され、それぞれ反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動回路３、発光ダイオード駆動回路４に入力さ
れる。反射型ＦＬＣ空間光変調索子駆動回路３からは、
反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動信号５が出力され、反
射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入力される。反射型ＦＬ
Ｃ空間光変調素子６には、表示領域の対角長さが０．５
インチでＶＧＡ（６４０×４８０）の画素数を有するも
のを用いている。この反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に
おいては、映像信号１が反射型ＦＬＣ空間光変調素子６
の各画素の状態に変換され、照明光束１７が変調され
る。

【００５６】一方、発光ダイオード駆動回路４から出力
される発光ダイオード駆動電流７が発光ダイオード８に
入力されることにより、該発光ダイオード８から照明光
束が射出される。この照明光束は、導光板９に入射し、
その内部で多重反射を繰り返しながら、また、一部導光
板９の背面１０から外部へ射出した光束が反射板１１に
より反射され、再び導光板９に入射するなどして、導光
板９の内部で輝度、色度の均一化がはかられたのち、射
出面１２より射出する。射出面１２に近接して、光学フ
ィルム１３が設けられている。この光学フィルム１３
は、主に、導光板９の射出面１２より射出する光束の発
散角をコントロールするためのものである。この実施例
においては、光学フィルム１３により、光強度がピーク
値の半分になる立体角の２分の１の角度（半値発散角）
を約１５°としている。

【００５７】光学フィルム１３を通過した光束は、偏光
子１４を通過して直線偏光となり、ガラス製の照明光学
系プリズム１５に入射する。この光束は、ガラス製の照
明光学系プリズム１５の光束分割面１６によってその多
くが内部全反射され、照明光束１７としてガラス製の照
明光学系プリズム１５の屈折面１８より射出し、反射型
ＦＬＣ空間光変調素子６に入射する。ここで、ガラス製
の照明光学系プリズム１５の光束分割面１６と屈折面１
８とは、主に歪曲収差補正のためその面内及び面外共に
回転対称軸を有しない自由曲面となっている。

【００５８】反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入射した
照明光束１７は、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６におけ
る反射時に、前述のように画素ごとに偏光状態が変調さ
れ、再びガラス製の照明光学系プリズム１５に入射す
る。そして、ガラス製の照明光学系プリズム１５の光束
分割面１６に到達した光束は、このときはその入射角が
内部全反射条件を満たさないため、この光束分割面１６
を透過し、ガラス製の照明光学系プリズム１５との間に
空気層を挟んで配設された検光子１９に入射する。この
検光子１９は、偏光子１４とその偏光方向が直交するよ
うな向き（クロスニコルの関係）に配置されている。こ
の検光子１９において、各画素ごとの偏光状態に応じ
て、この検光子１９を透過する光束と反射される光束と
に分かれ、偏光変調が輝度変調に変換される。

【００５９】ここで照明光学系プリズム１５をガラス材
料にて作製しているのは、反射型空間光変調素子として
ＦＬＣ（強誘電性液晶）空間光変調素子を用いる場合の
ように、光束の偏光を利用する光学系の場合、照明光な
らびに偏光変調が輝度変調に変換される前までの空間光
変調素子からの反射光の複屈折量を、表示画像のコント
ラストが保証されるレベルにまで十分小さく抑える必要
があるためである。

【００６０】また、前述のように、全反射条件から外れ
た場合の反射率の振る舞いの違いから、照明光束１７
は、ガラス製の照明光学系プリズム１５の光束分割面１
６に対してＳ偏光（ＴＥモード）入射としている。

【００６１】検光子１９を通過した光束は、屈折率が１
より大きい媒質にて充填されている接眼光学系のプラス
ティック製自由曲面プリズム２０に、屈折面（自由曲面
屈折面）２１より入射する。この屈折面２１は、回転対
称軸を持たない形状を有している。接眼光学系のプラス
ティック製自由曲面プリズム２０に入射した光束は、続
く光束分割面２２にて大部分の光束が全反射条件を満た
し、内部反射される。この光束は、自由曲面反射面２３
において、虚像結像（無限遠も含む）のための屈折力を
与えられて反射される。そして、この反射光束の大部分
は、光束分割面２２を透過し、観察者の瞳２４へ入射す
る。

【００６２】ここで、導光板９より射出して、光学フィ
ルム１３、偏光子１４を通りガラス製の照明光学系プリ
ズム１５及び検光子１９を直接透過してくる光束の量
は、ガラス製の照明光学系プリズム１５の光束分割面１
６における全反射条件の満足度及び偏光子１４と検光子
１９のクロスニコル時の消光比によるが、通常は極わず
かである。しかし、仮に一定以上の光量をもつ光束が、
直接検光子１９を透過してきたとしても、図１に示すよ
うに、その光束２５は、予め決められた観察領域には到
達しないので、観察者の瞳２４に入射してゴースト像と
して観察されることはない。

【００６３】この虚像観察光学装置において、反射型空
間光変調素子を照明する照明光学系用の照明光学系プリ
ズム１５の外形要件を求めてみる。図２に示すように、
照明光学系プリズム１５内に入射して内部全反射の要件
を満たす適当な光線の光路に基づいて検討する。照明光
学系プリズム１５の面ＢＣの近傍に照明用光源装置１
３、面ＡＢの近傍に反射型空間光変調素子６が配置され
ている。照明用光源装置１３より射出し、照明光学系プ
リズム１５に入射する主光線は、照明光学系プリズム１
５の面ＡＣに入射角θ２で入射する。ここで、内部全反
射により、主光線は略々１００％が正反射され、続いて
照明光学系プリズム１５の面ＡＢを介して、反射型空間
光変調素子６に入射する。ただし、ここで反射型空間光
変調素子６のカバーガラスと照明光学系プリズム１５の
屈折率をほぼ等しいと仮定し、照明光学系プリズム１５
の面ＡＢへの入射角と反射型空間光変調素子６への入射
角は、ともにθ１とする。反射型空間光変調素子６にて
反射された光線は、再び照明光学系プリズム１５に面Ａ
Ｂより入射し、面ＡＣより角度θ４で射出する。

【００６４】反射型空間光変調素子を照明する照明光学
系用の照明光学系プリズム１５として必要な条件として
は、以下の第１乃至第５の５条件が挙げられる。

【００６５】まず、第１の条件として、θ１は、照明光
束の面ＡＢへの入射角と反射型空間光変調素子３におけ
る反射光束の面ＡＢへの入射光束とが重ならないだけ十
分大きいことを要する。つまり、θ１＞〔照明光束の発
散角の半値（θ０）〕が成り立つことを要する。

【００６６】次に、第２の条件として、θ１は、反射型
空間光変調素子３のコントラストが確保できる範囲内で
あることを要し、また、反射型空間光変調素子３の偏心
量（チルト量）が、虚像結像光学系の収差を許容範囲内
に補正不可能としないよう、できる限り小さい方が望ま
しい。たとえば、θ１＜２５°である。

【００６７】さらに、第３の条件として、θ２は、照明
光束の必要発散角全域に渡って全反射条件を満たすこと
を要する。つまり、θ２＞〔全反射臨界角十発散角半値
（θ０）〕が成り立つことを要する。

【００６８】そして、第４の条件として、θ３は、照明
光学系プリズム１５の厚さをできるだけ薄くしたいた
め、小さい方が望ましい。たとえば、θ３＜３５°であ
る。

【００６９】最後に、第５の条件として、θ４は、反射
型空間光変調素子３における反射光束がプリズム１の面
ＡＣを透過するよう、全反射条件を満足しないことを要
する。また、虚像結像光学系のタイプによっては、色収
差を抑えるために、θ４はできるだけ０に近いほうが望
ましい。つまり、ＡＢＳ〔θ４〕＜〔全反射臨界角−照
明光束の発散角の半値（θ０）〕が成り立つことを要す
る。

【００７０】照明光学系プリズム１５の屈折率を１．５
７、照明光束の発散角半値θ０＝１０°の場合、全反射
臨界角＝３９．６°≒４０°となるため、以上の条件
は、第１及び第２の条件については、１０°＜θ１＜２
５°、第３の条件については、θ２＞５０°、第４の条
件については、θ３＜３５°、第５の条件については、
−３０°＜θ４＜３０°となる。

【００７１】また、θ１、θ２、θ３、θ４、角Ｂ、角
Ｃの関係は、以下の各式に示すようになる。

【００７２】θ１−θ２＋θ３＝０ ２θ１−θ２−θ４＝０ 角Ｂ＝θ１＋２（９０°−θ２） 角Ｃ＝１８０°−θ三角Ｂ これより、θ１、θ２を決めたときに、θ３、θ４、角
Ｂ、角Ｃが、どういった値をとるかを計算した結果を以
下の〔表１〕に示す。〔表１〕より、第１乃至第５の条
件を全て満たす解がいくつか存在することがわかる。照
明光学系プリズム１５の屈折率が大きいほど、また、照
明光束の発散角半値が小さいほど前述の条件の制約は緩
和され、多くの解が得られることとなる。

【００７３】

【表１】

【００７４】〔実施例２〕ＴＮ（旋光性利用）、プラス
ティック製照明光学系プリズム、プリズム型ホログラム
レンズ（偏心接眼光学系）による構成 本発明に係る画像表示装置は、図３に示すように、照明
用光源装置として発光ダイオード（ＬＥＤ）光源と導光
板と光学フィルムとにより構成したものを用い、反射型
空間光変調素子として旋光性を利用した反射型ＴＮ液晶
空間光変調素子を用い、空間光変調素子照明光学系とし
てプラスティック製プリズムを用い、また、接眼光学系
として反射時に入射光束に対して非回転対称な位相差を
付加するホログラフィク反射面と屈折面と光束分割面と
を備え内部を屈折率が１より大きいプラスティック媒質
にて充填されてなるプリズム（以下、接眼光学系プラス
ティック製ＨＯＥ（Holographic Optical Element）プ
リズムという）を用いて構成することができる。

【００７５】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。ここ
で、反射型ＴＮ空間光変調素子駆動に必要なデータと発
光ダイオード駆動に必要なデータとが生成され、それぞ
れ反射型ＴＮ空間光変調素子駆動回路３、発光ダイオー
ド駆動回路４に入力される。反射型ＴＮ空間光変調素子
駆動回路３からは、反射型ＴＮ空間光変調素子駆動信号
５が出力され、反射型ＴＮ空間光変調素子６に入力され
る。反射型ＴＮ空間光変調素子６には、表示領域の対角
長さが０．５インチでＶＧＡ（６４０×４８０）の画素
数を有するものを用いており、ここで映像信号１が、反
射型ＴＮ空間光変調素子の各画素の状態に変換され、照
明光束１７が変調される。

【００７６】一方、発光ダイオード駆動回路４から出力
される発光ダイオード駆動電流７は、発光ダイオード８
に入力され、照明光束を射出させる。この照明光束は、
導光板９に入射し、その内部で多重反射を繰り返しなが
ら、また、導光板９の背面１０から外部へ射出した一部
の光束が、反射板１１により反射され、再び導光板９に
入射するなどして、導光板９内部で輝度、色度の均一化
がはかられたのち、射出面１２より射出する。射出面１
２に近接して、光学フィルム１３が設けられている。こ
の光学フィルム１３は、主に、導光板９の射出面１２よ
り射出する光束の発散角をコントロールするためのもの
であり、この実施例においては、透過光束の光強度がピ
ーク値の半分になる立体角の２分の１の角度（半値発散
角）を約１５°としている。

【００７７】光学フィルム１３を透過した光束は、プラ
スティック製の照明光学系プリズム１５に入射する。こ
の光束は、プラスティック製の照明光学系プリズム１５
の光束分割面１６にて、その多くが内部全反射し、照明
光束１７としてプラスティック製の照明光学系プリズム
１５の屈折面１８より射出して、反射型ＴＮ空間光変調
素子６に入射する。ここで、プラスティック製の照明光
学系プリズム１５の屈折面１８は、平面ではなく、緩や
かな非球面とされている。これは、主に表示虚像の歪曲
収差を補正するためである。

【００７８】反射型ＴＮ空間光変調素子６に入射した照
明光束１７は、反射型ＴＮ空間光変調素子６における反
射時に、画素ごとに輝度変調され、再びプラスティック
製の照明光学系プリズム１５に入射する。プラスティッ
ク製の照明光学系プリズム１５の光束分割面１６に到達
した光束は、ここでは入射角が内部全反射条件を満たさ
ないため、この面を透過し、屈折率が１より大きい媒質
にて充填されている接眼光学系プラスティック製ＨＯＥ
プリズム２０に、回転対称軸を持たない形状を有する屈
折面（自由曲面屈折面）２１より入射する。また、前述
のように全反射条件から外れた場合の反射率の振る舞い
の違いから、照明光束１７は、プラスティック製の照明
光学系プリズム１５の光束分割面１６に対してＳ偏光
（ＴＥモード）としている。

【００７９】接眼光学系プラスティック製ＨＯＥプリズ
ム２０に入射した光束は、続く光束分割面２２にて大部
分の光束が全反射条件を満たし、内部反射される。この
光束は、ホログラフィツク反射面２３において、虚像結
像（無限遠も含む）のための屈折力を与えられ、反射さ
れる。この反射光束の大部分は、光束分割面２２を透過
し、観察者の瞳２４へ入射する。

【００８０】接眼光学系プラスティック製ＨＯＥプリズ
ム２０の観察者の瞳２４の反対側には、ホログラフィッ
ク反射面２３を挟むように、補正プリズム２６が設けら
れている。これは、外界からの光束に屈折力や偏向作用
を与えることなく、観察者が自然な背景を見ることがで
きるようにするためであり、これによって観察者は、接
眼光学系プラスティック製ＨＯＥプリズム２０の特徴を
生かして、明るい表示虚像と背景像とを同時に見ること
ができる。

【００８１】導光板９より射出し、光学フィルム１３を
通りガラス製照明光学系プリズム１５より直接透過して
くる光束２５は、図３に示すように、予め決められた観
察領域には到達しないので、観察者の瞳２４に入射して
ゴースト像として観察されることはない。

【００８２】〔実施例３〕ＦＬＣ、２個のプリズム、リ
レー光学系、スクリーン及び接眼光学系による構成 本発明に係る画像表示装置は、図４に示すように、照明
用光源装置として発光ダイオード（ＬＥＤ）光源と導光
板と光学フィルムとにより構成したものを用い、反射型
空間光変調素子として反射型強誘電性液晶空間光変調素
子を用い、空間光変調素子照明光学系としてガラス三角
プリズムとプラスティック三角プリズムを用い、また、
虚像結像光学系としてリレー光学系とスクリーンと接眼
光学系を用いて構成することができる。

【００８３】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。このシ
ステムコントローラ２において、反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動に必要なデータと発光ダイオード駆動に必要
なデータとが生成され、それぞれ反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動回路３、発光ダイオード駆動回路４に入力さ
れる。反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動回路３からは、
反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動信号５が出力され、反
射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入力される。反射型ＦＬ
Ｃ空間光変調素子６には、表示領域の対角長さが０．９
インチでＵＸＧＡ（１６００×１２００）の画素数を有
するものを用いており、ここで映像信号１が、反射型Ｆ
ＬＣ空間光変調素子の各画素の状態に変換され、照明光
束１７が変調される。

【００８４】一方、発光ダイオード駆動回路４から出力
される発光ダイオード駆動電流７は、発光ダイオード８
に入力され、照明光束を射出させる。この照明光束は、
導光板９に入射し、その内部で多重反射を繰り返しなが
ら、また、導光板９の背面１０から外部へ射出した光束
の一部が反射板１１により反射され、再び導光板９に入
射するなどして、導光板内部で輝度、色度の均一化がは
かられたのち、射出面１２より射出する。射出面１２に
近接して、光学フィルム１３が設けられている。この光
学フィルム１３は、主に、導光板９の射出面１２より射
出する光束の発散角をコントロールするためのものであ
り、この実施例においては、光強度がピーク値の半分に
なる立体角の２分の１の角度（半値発散角）を約１０°
としている。

【００８５】光学フィルム１３を透過した光束は、偏光
子１４を通過し直線偏光となり、ガラス製の照明光学系
プリズム１５に入射する。この光束は、ガラス製の照明
光学系プリズム１５の光束分割面１６にて、その多くが
内部全反射し、照明光束１７としてガラス製の照明光学
系プリズム１５の屈折面１８より射出して、反射型ＦＬ
Ｃ空間光変調素子６に入射する。

【００８６】反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入射した
照明光束１７は、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６におけ
る反射時に、前述のように、画素ごとに偏光状態が変調
され、再びガラス製の照明光学系プリズム１５に入射す
る。ガラス製の照明光学系プリズム１５の面１６に到達
した光束は、ここでは入射角が内部全反射条件を満たさ
ないため、この面を透過し、検光子１９に入射する。こ
の検光子１９は、ガラス製の照明光学系プリズム１５と
の間に空気層を挟み、偏光子１４と偏光方向が直交する
ような向き（クロスニコルの関係）に配置されている。

【００８７】このとき、各画素ごとの偏光状態に応じ
て、検光子１９を透過する光束と反射される光束とに分
かれ、偏光変調が輝度変調に変換される。ここで照明光
学系プリズム１５をガラス材料にて作製しているのは、
反射型空間光変調素子として強誘電性液晶空間光変調素
子を用いる場合のように、光束の偏光を利用する光学系
においては、照明光ならびに偏光変調が輝度変調に変換
される前までの空間光変調素子からの反射光の複屈折量
を、表示画像のコントラストが保証されるレベル程度に
まで十分に小さく抑える必要があるためである。

【００８８】また、前述のように全反射条件から外れた
場合の反射率の振る舞いの違いから、照明光束１７は、
ガラス製の照明光学系プリズム１５の面１６に対してＳ
偏光（ＴＥモード）で入射される。

【００８９】検光子１９を通過した光束は、屈折率が１
より大きい媒質にて充填されたプラスチック製の照明光
学系プリズム２７に入射する。このプラスチック製の照
明光学系プリズム２７は、図４に示すように、ガラス製
の照明光学系照明光学系プリズム１５の鋭角とおよそ等
しい鋭角を有し、それらが錯角の関係となるように配置
されている。プラスチック製の照明光学系プリズム２７
の屈折面２８は、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６の画像
表示面６ａと略々平行となされて配置されている。

【００９０】プラスチック製の照明光学系プリズム２７
を射出した光束は、次に、リレー光学系２９に入射す
る。リレー光学系２９は、スクリーン３０に、反射型Ｆ
ＬＣ空間光変調素子６の表示像を結像させる。この実施
例においては、リレー光学系２９の横倍率は、約２倍と
なっており、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６の表示領域
（対角０．９ｉｎｃｈ）が約２倍（対角１．８ｉｎｃ
ｈ）の領域に拡大されて投射される。

【００９１】スクリーン３０は、この実施例において
は、直径１０μｍ程度のガラス球がプラスチック板の内
部に混入されたビーズスクリーンを用いている。このス
クリーン３０の役割は、リレー光学系２９の像側開口数
（像側ＮＡ）がガラス製の照明光学系プリズム１５での
全反射、屈折条件の確保や反射型ＦＬＣ空間光変調素子
６における反射光束のコントラストの確保のためにあま
り大きくできないため（例えば、この実施例では、リレ
ー光学系２９の物体側ＮＡは０．１７、像側ＮＡは０．
０８６となっている）、スクリーン３０からの射出時の
ＮＡを大きくして、リレー光学系２９に続く接眼光学系
３１の射出瞳系３５を大きくすることにある。

【００９２】スクリーン３０から射出した光束は、続い
て接眼光学系３１のハーフミラー３２においてその光束
の一部が反射される。この光束は、非球面凹面反射鏡３
３において反射時に虚像結像（無限遠も含む）のための
屈折力を与えられ、再びハーフミラー３２を透過し、観
察者の瞳２４へ入射する。

【００９３】〔実施例４〕ＦＬＣ、２個のプリズム、投
射光学系及びスクリーンによる構成 そして、本発明に係る画像表示装置は、上述の実施例に
おけるリレー光学系２９に代えて、プロジェクタレンズ
を用いることにより、上述のスクリーン３０よりも大き
く、かつ、該スクリーン３０よりも光学系から離間され
て配置されたスクリーンに反射型ＦＬＣ空間光変調素子
６の表示像の実像を結像させる投射型画像表示装置とし
て構成することもできる。

【００９４】すなわち、本発明に係る画像表示装置は、
図５に示すように、照明用光源装置としてキセノンラン
プ及び照明光学系により構成したものを用い、反射型空
間光変調素子として反射型強誘電性液晶空間光変調素子
を用い、空間光変調素子照明光学系としてガラス三角プ
リズムとプラスティック三角プリズムを用い、また、結
像光学系として投射光学系を用いて構成することができ
る。

【００９５】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。このシ
ステムコントローラ２において、反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動に必要なデータとキセノンランプ駆動に必要
なデータとが生成され、それぞれ反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動回路３、キセノンランプ駆動回路４に入力さ
れる。反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動回路３からは、
反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動信号５が出力され、反
射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入力される。反射型ＦＬ
Ｃ空間光変調素子６には、表示領域の対角長さが０．９
インチでＵＸＧＡ（１６００×１２００）の画素数を有
するものを用いており、ここで映像信号１が、反射型Ｆ
ＬＣ空間光変調素子の各画素の状態に変換され、照明光
束１７が変調される。

【００９６】一方、キセノンランプ駆動回路４から出力
されるキセノンランプ駆動電流７は、キセノンランプ３
７に入力され、照明光束を射出させる。この照明光束
は、コンデンサレンズなどを含む照明光学系３８に入射
する。照明光学系３８から射出された照明光束は、光強
度がピーク値の半分になる立体角の２分の１の角度（半
値発散角）が約７．５°となされている。

【００９７】照明光学系３８を経た光束は、偏光子１４
を通過し直線偏光となり、ガラス製の照明光学系プリズ
ム１５に入射する。この光束は、ガラス製の照明光学系
プリズム１５の光束分割面１６にて、その多くが内部全
反射し、照明光束１７としてガラス製の照明光学系プリ
ズム１５の屈折面１８より射出して、反射型ＦＬＣ空間
光変調素子６に入射する。

【００９８】反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入射した
照明光束１７は、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６におけ
る反射時に、前述のように、画素ごとに偏光状態が変調
され、再びガラス製の照明光学系プリズム１５に入射す
る。ガラス製の照明光学系プリズム１５の面１６に到達
した光束は、ここでは入射角が内部全反射条件を満たさ
ないため、この面を透過し、検光子１９に入射する。こ
の検光子１９は、ガラス製の照明光学系プリズム１５と
の間に空気層を挟み、偏光子１４と偏光方向が直交する
ような向き（クロスニコルの関係）に配置されている。

【００９９】このとき、各画素ごとの偏光状態に応じ
て、検光子１９を透過する光束と反射される光束とに分
かれ、偏光変調が輝度変調に変換される。ここで照明光
学系プリズム１５をガラス材料にて作製しているのは、
反射型空間光変調素子として強誘電性液晶空間光変調素
子を用いる場合のように、光束の偏光を利用する光学系
においては、照明光ならびに偏光変調が輝度変調に変換
される前までの空間光変調素子からの反射光の複屈折量
を、表示画像のコントラストが保証されるレベル程度に
まで十分に小さく抑える必要があるためである。

【０１００】また、前述のように全反射条件から外れた
場合の反射率の振る舞いの違いから、照明光束１７は、
ガラス製の照明光学系プリズム１５の面１６に対してＳ
偏光（ＴＥモード）で入射される。

【０１０１】検光子１９を通過した光束は、屈折率が１
より大きい媒質にて充填されたプラスチック製の照明光
学系プリズム２７に入射する。このプラスチック製の照
明光学系プリズム２７は、図４に示すように、ガラス製
の照明光学系照明光学系プリズム１５の鋭角とおよそ等
しい鋭角を有し、それらが錯角の関係となるように配置
されている。プラスチック製の照明光学系プリズム２７
の屈折面２８は、反射型ＦＬＣ空間光変調素子６の画像
表示面６ａと略々平行となされて配置されている。

【０１０２】プラスチック製の照明光学系プリズム２７
を射出した光束は、次に、投射光学系３６に入射する。
投射光学系３６は、スクリーン３０に、反射型ＦＬＣ空
間光変調素子６の表示像を結像させる。この実施例で
は、投射光学系３６の光軸は、反射型ＦＬＣ空間光変調
素子６に対して偏心、傾きを有しておらず、いわゆる共
軸光学系の構成をとっている。しかし、この投射光学系
として非軸対称光学素子を用い、反射型ＦＬＣ空間光変
調素子６を含めた光学系を偏心系として構成することも
可能である。

【０１０３】〔実施例５〕ＤＭＤ（デジタル・マイクロ
ミラー空間光変調素子）、２個のプリズム、自由曲面プ
リズム（偏心接眼光学系）による構成 本発明に係る画像表示装置は、図６に示すように、照明
用光源装置として発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、導光
板及び光学フィルムを有する照明光学系を用い、反射型
空間光変調素子としてデジタル・マイクロミラー空間光
変調素子を用い、空間光変調素子照明光学系としてプラ
スティック三角プリズム２個を用い、また、接眼光学系
としてその面内及び面外共に回転対称軸を有しない反射
面と屈折面と光束分割面（内部反射面）とを有し内部を
屈折率が１より大きいプラスティック媒質にて充填され
たプリズム（以下、接眼光学系プラスティック製自由曲
面プリズムという）からなる光学系を用いて構成しても
よい。

【０１０４】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。このシ
ステムコントローラ２においては、デジタル・マイクロ
ミラー空間光変調素子に必要なデータと発光ダイオード
駆動に必要なデータとが生成され、それぞれデジタル・
マイクロミラー空間光変調素子駆動回路３、発光ダイオ
ード駆動回路４に入力される。デジタル・マイクロミラ
ー空間光変調素子駆動回路３からは、デジタル・マイク
ロミラー空間光変調素子駆動信号５が出力され、デジタ
ル・マイクロミラー空間光変調素子６に入力される。デ
ジタル・マイクロミラー空間光変調素子６には、表示領
域の対角長さが０．５インチでＶＧＡ（６４０×４８
０）の画素数を有するものを用いており、ここで映像信
号１が、デジタル・マイクロミラー空間光変調素子の各
画素の状態に変換され、照明光束１７が偏向される。

【０１０５】一方、発光ダイオード駆動回路４から出力
される発光ダイオード駆動電流７は、発光ダイオード８
に入力され、照明光束を射出させる。この照明光束は、
導光板９に入射し、その内部で多重反射を繰り返しなが
ら、また、部導光板９の背面から外部へ射出した一部の
光束が反射板１１により反射され、再び導光板９に入射
するなどして、導光板内部で輝度、色度の均一化がはか
られたのち、射出面１２より射出する。射出面１２に近
接して、光学フィルム１３が設けられている。この光学
フィルム１３は、主に、導光板９の射出面１２より射出
する光束の発散角をコントロールするためのものであ
り、この実施例においては、光強度がピーク値の半分に
なる立体角の２分の１の角度（半値発散角）を約１５°
としている。

【０１０６】光学フィルム１３を通過した光束は、第１
のプラスティック製の照明光学系プリズム１５に入射
し、このプラスティック製の照明光学系プリズム１５の
面１６にて、その多くが内部全反射し、照明光束１７と
してプラスティック製の照明光学系プリズム１５の屈折
面１８より射出して、デジタル・マイクロミラー空間光
変調素子６に入射する。

【０１０７】デジタル・マイクロミラー空間光変調素子
６に入射した照明光束１７は、デジタル・マイクロミラ
ー空間光変調素子６における反射時に、前述のように画
素ごとに反射方向が変調され、再びプラスティック製の
照明光学系プリズム１５に入射する。プラスティック製
の照明光学系プリズム１５の面１６に到達した光束は、
ここではその入射角が内部全反射条件を満たさないた
め、この面を透過し、次のプラスティック製の照明光学
系プリズム２７を透過し、全反射プリズム２０に入射す
る。この全反射プリズム２０は、屈折率が１より大きい
媒質にて充填されている全反射プリズムであって、回転
対称軸を持たない形状を有する屈折面（自由曲面屈折
面）２１を介して、プラスティック製の照明光学系プリ
ズム２７からの光束が入射される。

【０１０８】なお、前述のように全反射条件から外れた
場合の反射率の振る舞いの違いから、照明光束１７は、
プラスティック製の照明光学系プリズム１５の面１６に
対してＳ偏光（ＴＥモード）としている。

【０１０９】全反射プリズム２０に入射した光束のうち
表示あり（ＯＮ）の状態（白表示）の光束は、光束分割
面２２に入射し、ここで大部分の光束が全反射条件を満
たし内部反射される。この光束は、自由曲面反射面２３
において、虚像結像（無限遠も含む）のための屈折力を
与えられ、反射される。反射光束の大部分は、光束分割
面２２を透過し、観察者の瞳２４へ入射する。

【０１１０】一方、全反射プリズム２０に入射した光束
のうち表示なし（ＯＦＦ）の状態（黒表示）の光束は、
光束分割面２２には到達せず、自由曲面反射面２３に入
射する。ここで反射された光束２５は、図６に示すよう
に、予め決められた観察領域には到達しないので、観察
者の瞳２４に入射してゴースト像として観察されること
はない。

【０１１１】〔実施例６〕ＦＬＣ、ガラス製照明プリズ
ム、２個の自由曲面プリズム（偏心接眼光学系）による
構成 本発明に係る画像表示装置は、図７に示すように、照明
用光源装置として発光ダイオード（ＬＥＤ）光源と導光
板と光学フィルムとにより構成したものを用い、反射型
空間光変調素子として反射型強誘電性液晶空間光変調素
子を用い、空間光変調素子照明光学系としてガラス三角
プリズムを用い、さらに、接眼光学系を備えて構成する
ことができる。接眼光学系としては、その面内及び面外
共に回転対称軸を有しない反射面と屈折面と光線分割面
（内部反射面）とを有し内部を屈折率が１より大きいプ
ラスティック媒質にて充填されてなる第１のプリズム
（以下、第１の接眼光学系プラスティック製自由曲面プ
リズムという）と、同じくその面内及び面外共に回転対
称軸を有しない２つの屈折面を有し内部を屈折率が１よ
り大きいプラスティック媒質にて充填されてなる第２の
プリズム（以下、第２の接眼光学系プラスティック製自
由曲面プリズムという）とにより構成されたものを用い
る。

【０１１２】この画像表示装置においては、まず、映像
信号１がシステムコントローラ２に入力される。このシ
ステムコントローラ２において、反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動に必要なデータと発光ダイオード駆動に必要
なデータとが生成され、それぞれ反射型ＦＬＣ空間光変
調素子駆動回路３、発光ダイオード駆動回路４に入力さ
れる。反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動回路３からは、
反射型ＦＬＣ空間光変調素子駆動信号５が出力され、反
射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入力される。反射型ＦＬ
Ｃ空間光変調素子６としては、表示領域の対角長さが
０．５インチでＶＣＡ（６４０×４８０）の画素数を有
するものを用いている。この反射型ＦＬＣ空間光変調素
子６において、映像信号１は、反射型ＦＬＣ空間光変調
索子の各画素の状態に変換され、照明光束１７を変調す
る。

【０１１３】一方、発光ダイオード駆動回路４から出力
される発光ダイオード駆動電流７は、発光ダイオード８
に入力され、照明光束を射出させる。この照明光束は、
導光板９に入射し、その内部で多重反射を繰り返しなが
ら、また、導光板９の背面１０から外部へ射出した一部
の光束が反射板１１により反射され、再び導光板９に入
射するなどして、導光板内部で輝度、色度の均一化がは
かられたのち、射出面１２より射出する。射出面１２に
近接して、光学フィルム１３が設けられている。この光
学フィルム１３は、主に、導光板９の射出面１２より射
出する光束の発散角をコントロールするためのものであ
り、この実施例においては、光強度がピーク値の半分に
なる立体角の２分の１の角度（半値発散角）を約１５°
としている。

【０１１４】光学フィルム１３を通過した光束は、偏光
子１４を透過することにより直線偏光となり、ガラス製
の照明光学系プリズム１５に入射する。この光束は、ガ
ラス製の照明光学系プリズム１５の面１６にて、その多
くが内部全反射し、照明光束１７として、ガラス製の照
明光学系プリズム１５の屈折面１８より射出し、反射型
ＦＬＣ空間光変調素子６に入射する。ここで、屈折面１
８は、主に歪曲収差の補正のため、非球面形状となって
いる。

【０１１５】反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に入射した
照明光束１７は、この反射型ＦＬＣ空間光変調素子６に
おける反射時に、前述のように、画素ごとに偏光状態が
変調されて、再びガラス製の照明光学系プリズム１５に
入射する。ガラス製の照明光学系プリズム１５の面１６
に到達した光束は、入射角が内部全反射条件を満たさな
いため、この面１６を透過し、検光子１９に入射する。
この検光子１９は、ガラス製の照明光学系プリズム１５
との間に空気層を挟み、偏光子１４とその偏光方向が直
交するような向き（クロスニコルの関係）に配置されて
いる。

【０１１６】このとき、各画素ごとの偏光状態に応じ
て、検光子１９を透過する光束と反射される光束とに分
かれ、偏光変調が輝度変調に変換される。ここでプリズ
ム１５をガラス材料にて作製しているのは、反射型空間
光変調素子として強誘電性液晶空間光変調素子を用いる
場合のように、光束の偏光を利用する光学系において
は、照明光ならびに偏光変調が輝度変調に変換される前
までの空間光変調素子からの反射光の複屈折量を、表示
画像のコントラストが保証されるレベルにまで十分小さ
く抑える必要があるためである。また、前述のように、
全反射条件から外れた場合の反射率の振る舞いの違いか
ら、照明光束１７は、ガラス製の照明光学系プリズム１
５の面１６に対して、Ｓ偏光（ＴＥモード）で入射する
こととしている。

【０１１７】検光子１９を通過した光束は、屈折率が１
より大きい媒質にて充填されている第１の接眼光学系プ
ラスティック製自由曲面プリズム２０に、回転対称軸を
持たない形状を有する屈折面（自由曲面屈折面）２１よ
り入射する。第１の接眼光学系プラスティック製自由曲
面プリズム２０に入射した光束は、光束分割面２２にて
大部分の光束が全反射条件を満たし、内部反射される。
この光束は、自由曲面反射面２３において、虚像結像
（無限遠も含む）のための屈折力を与えられ、反射され
る。この反射光束の大部分は、光束分割面２２に対して
全反射条件を満足せず、この光束分割面２２を透過す
る。

【０１１８】第１の接眼光学系プラスティック製自由曲
面プリズム２０の光束分割面２２より射出した光束は、
第２の接眼光学系プラスティック製自由曲面プリズム３
９に、回転対称軸を持たない形状を有する屈折面（自由
曲面屈折面）４０より入射する。そして、第２の接眼光
学系プラスティック製自由曲面プリズム３９に入射した
光束は、入射側の自由曲面屈折面４０の反対側の自由曲
面屈折面４１より射出し、観察者の瞳２４へ入射する。

【０１１９】ここで、第２の接眼光学系プラスティック
製自由曲面プリズム３９が配置されているのは、特に接
眼光学系５０が偏心系であることに伴って発生する収差
をより良好に抑えるためである。

【０１２０】導光板９より射出して、光学フィルム１３
及び偏光子１４を通り、ガラス製の照明光学系プリズム
１５及び検光子１９を直接透過してくる光束は、ガラス
製の照明光学系プリズム１５の面１６における全反射条
件の満足度と偏光子１４と検光子１９のクロスニコル時
の消光比によるが、通常は極わずかである。また、仮に
一定以上の光量をもつ光束が、直接検光子１９を透過し
てきたとしても、図７に示すように、その光束２５は、
予め決められた観察領域には到達しないので、観察者の
瞳２４に入射してゴースト像として観察されることはな
い。

【０１２１】なお、以上に示した各実施例では、反射型
空間光変調素子として、反射型ＴＮ液晶空間光変調素
子、反射型ＦＬＣ空間光変調素子、デジタル・マイクロ
ミラー空間光変調素子をとりあげて説明をしたが、反射
型であれば、高分子散乱液晶など他の空間光変調素子を
用いることもできる。また、これら反射型空間光変調素
子と１／４波長板などのような位相差板や、マイクロレ
ンズ、ディフューザーなどとの組み合わせにより構成し
てもよい。

【０１２２】さらに、上述の各実施例では、照明用光源
装置として、導光板と発光ダイオードとから構成された
ものを挙げているが、照明用光源装置は、拡散板やフラ
イアイレンズとレーザー光源などの組み合わせでもよ
い。

【０１２３】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る画像表示装
置においては、反射型空間光変調素子の照明を、偏光ビ
ームスプリッタやハーフミラーを用いることなく、全反
射プリズムを用いて行っている。

【０１２４】そのため、本発明は、低コストでありなが
ら、迷光、色むら、輝度むらが抑えられた高光利用効率
の画像表示装置を提供することができる。また、照明光
束を直接反射型空間光変調素子に照射させる構成に比べ
て、小型、高倍率でありながら、虚像結像光学系に対す
る反射型空間光変調素子の偏心（チルト）量が抑えら
れ、収差特性の良好な画像表示装置を実現することがで
きる。

【０１２５】本発明に係る画像表示装置は、小型軽量
性、低コスト性、低消費電力性が要求される頭部装着型
ディスプレイ装置や携帯型情報処理装置、携帯型通信装
置などの虚像ディスプレイ装置として用いるのに特に有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像表示装置の虚像観察光学系を
用いた場合の構成を示す縦断面図である。

【図２】上記画像表示装置における照明光学系の構成を
示す縦断面図である。

【図３】本発明に係る画像表示装置において透視像の補
正プリズムを設けた場合の構成を示す縦断面図である。

【図４】本発明に係る画像表示装置においてリレー光学
系を用いた場合の構成を示す縦断面図である。

【図５】本発明に係る画像表示装置において投射光学系
を用いた場合の構成を示す縦断面図である。

【図６】本発明に係る画像表示装置において虚像観察光
学系及び光路長補正プリズムを用いた場合の構成を示す
縦断面図である。

【図７】本発明に係る画像表示装置において虚像観察光
学系及び収差補正プリズムを用いた場合の構成を示す縦
断面図である。

【図８】液晶を用いた空間光変調素子の電圧無印加状態
における構成を示す斜視図である。

【図９】液晶を用いた空間光変調素子の電圧印加状態に
おける構成を示す斜視図である。

【図１０】ＦＬＣを用いた空間光変調素子の第１の状態
における構成を示す斜視図である。

【図１１】ＦＬＣを用いた空間光変調素子の第２の状態
における構成を示す斜視図である。

【図１２】ＦＬＣを構成する液晶の状態を示す斜視図で
ある。

【図１３】ＦＬＣを用いて構成された従来の画像表示装
置の構成を示す側面図である。

【図１４】ＤＭＤの画素構造を示す正面図である。

【図１５】ＤＭＤの構造を示す正面図である。

【図１６】ＤＭＤの動作を示す斜視図である。

【図１７】ＤＭＤによる画像表示の動作を示す側面図で
ある。

【図１８】屈折率の異なる媒質間の界面におけるＰ偏光
の反射率を示すグラフである。

【図１９】屈折率の異なる媒質間の界面におけるＳ偏光
の反射率を示すグラフである。

【図２０】従来の偏光ビームスプリッタを用いた画像表
示装置の構成を示す縦断面図である。

【図２１】従来の無偏光ビームスプリッタを用いた画像
表示装置の構成を示す縦断面図である。

【図２２】従来の偏心光学系を用いた画像表示装置の構
成を示す側面図である。

【図２３】従来の偏心光学系を用いた画像表示装置にお
いて偏心量を大きくした場合の構成を示す側面図であ
る。

【図２４】従来の光軸上でカットされた光学系を用いた
画像表示装置の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

６ 反射型ＦＬＣ空間光変調素子、８ 発光ダイオー
ド、１５ 照明光学系プリズム、２０ プラスティック
製自由曲面プリズム、２９ リレー光学系、３６投射光
学系

Claims (108)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射型空間光変調素子と、 照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記反射型空間光変調素子
   に導く照明光学系と、 上記反射型空間光変調素子が表示する画像の虚像を形成
   する虚像結像手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
   れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
   入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
   反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
   される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
   質により構成された屈折光学素子を有して構成され、該
   第２の屈折面から出射させた照明光を上記反射型空間光
   変調素子に入射させ、この反射型空間光変調素子によっ
   て反射された照明光を該第２の屈折面から入射させ該内
   部反射面から出射し、上記虚像結像手段に入射させるこ
   とを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 照明光学系の屈折光学素子は、三角プリ
   ズムであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装
   置。
3. 【請求項３】 照明光学系の屈折光学素子は、少なくと
   も一の面が曲面で構成されているプリズムであることを
   特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 照明光学系の屈折光学素子は、少なくと
   も一の頂角が４０°以下となっているプリズムであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
5. 【請求項５】 虚像観察手段は、接眼光学系であること
   を特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 接眼光学系は、反射面と光束分割面とを
   含み、これら反射面及び光束分割面少なくとも一方は、
   面内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状となって
   いることを特徴とする請求項５記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と反
   射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒質
   により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
   光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
   反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
   のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
   のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
   軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
   ５記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と反
   射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒質
   により構成された第１の屈折光学素子と、入射面となる
   第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有して屈
   折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈折光
   学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
   屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
   れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
   光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
   １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
   ことを特徴とする請求項５記載の画像表示装置。
9. 【請求項９】 接眼光学系は、透過光または反射光に対
   して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面のホ
   ログラフィック面を備えていることを特徴とする請求項
   ５記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 虚像観察手段は、リレー光学系と接眼
    光学系とからなることを特徴とする請求項１記載の画像
    表示装置。
11. 【請求項１１】 虚像観察手段は、リレー光学系、スク
    リーン及び接眼光学系からなることを特徴とする請求項
    １記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 虚像観察手段は、共軸光学系であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
13. 【請求項１３】 虚像観察手段は、偏心光学系であるこ
    とを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
14. 【請求項１４】 反射型空間光変調素子と、 照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記反射型空間光変調素子
    に導く照明光学系と、 上記反射型空間光変調素子が表示する画像の虚像を形成
    する虚像結像手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
    れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
    入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
    反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
    される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、第３及び第
    ４の屈折面を有し屈折率が１より大きい媒質により構成
    された第２の屈折光学素子とを有して構成され、 上記照明光学系においては、上記第１の屈折光学素子の
    上記第２の屈折面から出射され上記反射型空間光変調素
    子に入射されこの反射型空間光変調素子によって反射さ
    れ該第２の屈折面から入射され該内部反射面を介してこ
    の第１の屈折光学素子から出射された照明光は、上記第
    ２の屈折光学素子の上記第３の屈折面から入射され上記
    第４の屈折面から出射されることにより、該反射型空間
    光変調素子からの光路長を調整されて、上記虚像結像手
    段に入射されることを特徴とする画像表示装置。
15. 【請求項１５】 照明光学系の屈折光学素子は、三角プ
    リズムであることを特徴とする請求項１４記載の画像表
    示装置。
16. 【請求項１６】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の面が曲面で構成されているプリズムであること
    を特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
17. 【請求項１７】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の頂角が４０°以下となっているプリズムである
    ことを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
18. 【請求項１８】 虚像観察手段は、接眼光学系であるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
19. 【請求項１９】 接眼光学系は、反射面と光束分割面と
    を含み、これら反射面及び光束分割面の少なくとも一方
    は、面内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状とな
    っていることを特徴とする請求項１８記載の画像表示装
    置。
20. 【請求項２０】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
    光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
    反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
    のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
    のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
    軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
    １８記載の画像表示装置。
21. 【請求項２１】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、入射面とな
    る第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有して
    屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈折
    光学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
    屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
    れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
    光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
    １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
    ことを特徴とする請求項１８記載の画像表示装置。
22. 【請求項２２】 接眼光学系は、透過光または反射光に
    対して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面の
    ホログラフィック面を備えていることを特徴とする請求
    項１８記載の画像表示装置。
23. 【請求項２３】 虚像観察手段は、リレー光学系と接眼
    光学系とからなることを特徴とする請求項１４記載の画
    像表示装置。
24. 【請求項２４】 虚像観察手段は、リレー光学系、スク
    リーン及び接眼光学系からなることを特徴とする請求項
    １４記載の画像表示装置。
25. 【請求項２５】 虚像観察手段は、共軸光学系であるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
26. 【請求項２６】 虚像観察手段は、偏心光学系であるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の画像表示装置。
27. 【請求項２７】 偏光変調型空間光変調素子と、 直線偏光の照明光を発する照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記偏光変調型空間光変調
    素子に導く照明光学系と、 上記偏光変調型空間光変調素子が表示する画像を結像さ
    せる結像手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子を経た後の光路上に配置
    された偏光分離手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
    れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
    入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
    反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
    される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有して構成され、該
    第２の屈折面から出射させた照明光を上記偏光変調型空
    間光変調素子に入射させ、この偏光変調型空間光変調素
    子によって反射された照明光を該第２の屈折面から入射
    させ該内部反射面から出射し、上記結像手段に入射させ
    ることを特徴とする画像表示装置。
28. 【請求項２８】 偏光分離手段は、偏光子であることを
    特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
29. 【請求項２９】 偏光分離手段は、偏光ビームスプリッ
    タであることを特徴とする請求項２７記載の画像表示装
    置。
30. 【請求項３０】 照明光源が発する照明光の偏光方向
    は、屈折光学素子の内部反射面に対してＳ偏光となる方
    向となっていることを特徴とする請求項２７記載の画像
    表示装置。
31. 【請求項３１】 照明光源が発する照明光の偏光方向
    は、偏光分離手段の偏光透過軸の方位に対して直交する
    方向となっていることを特徴とする請求項２７記載の画
    像表示装置。
32. 【請求項３２】 照明光学系の屈折光学素子は、三角プ
    リズムであることを特徴とする請求項２７記載の画像表
    示装置。
33. 【請求項３３】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の面が曲面で構成されているプリズムであること
    を特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
34. 【請求項３４】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の頂角が４０°以下となっているプリズムである
    ことを特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
35. 【請求項３５】 結像手段は、実像投射光学系であるこ
    とを特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
36. 【請求項３６】 結像手段は、虚像観察手段であること
    を特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
37. 【請求項３７】 虚像観察手段は、接眼光学系であるこ
    とを特徴とする請求項３６記載の画像表示装置。
38. 【請求項３８】 接眼光学系は、反射面と光束分割面と
    を含み、これら反射面及び光束分割面の少なくとも一方
    は、面内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状とな
    っていることを特徴とする請求項３７記載の画像表示装
    置。
39. 【請求項３９】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
    光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
    反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
    のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
    のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
    軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
    ３７記載の画像表示装置。
40. 【請求項４０】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、入射面とな
    る第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有して
    屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈折
    光学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
    屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
    れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
    光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
    １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
    ことを特徴とする請求項３７記載の画像表示装置。
41. 【請求項４１】 接眼光学系は、透過光または反射光に
    対して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面の
    ホログラフィック面を備えていることを特徴とする請求
    項３７記載の画像表示装置。
42. 【請求項４２】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系と接眼光学系とからなることを特徴とする
    請求項２７記載の画像表示装置。
43. 【請求項４３】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系、スクリーン及び接眼光学系からなること
    を特徴とする請求項２７記載の画像表示装置。
44. 【請求項４４】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    共軸光学系であることを特徴とする請求項２７記載の画
    像表示装置。
45. 【請求項４５】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    偏心光学系であることを特徴とする請求項２７記載の画
    像表示装置。
46. 【請求項４６】 偏光変調型空間光変調素子と、 直線偏光の照明光を発する照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記偏光変調型空間光変調
    素子に導く照明光学系と、 上記偏光変調型空間光変調素子が表示する画像を結像さ
    せる結像手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子を経た後の光路上に配置
    された偏光分離手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
    れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
    入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
    反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
    される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、第３及び第
    ４の屈折面を有し屈折率が１より大きい媒質により構成
    された第２の屈折光学素子とを有して構成され、 上記照明光学系においては、上記第１の屈折光学素子の
    上記第２の屈折面から出射され上記偏光変調型空間光変
    調素子に入射されこの偏光変調型空間光変調素子によっ
    て反射され該第２の屈折面から入射され該内部反射面を
    介してこの第１の屈折光学素子から出射された照明光
    は、上記第２の屈折光学素子の上記第３の屈折面から入
    射され上記第４の屈折面から出射されることにより、該
    偏光変調型空間光変調素子からの光路長を調整されて、
    上記結像手段に入射されることを特徴とする画像表示装
    置。
47. 【請求項４７】 照明光源が発する照明光の偏光方向
    は、第１の屈折光学素子の内部反射面に対してＳ偏光と
    なる方向となっていることを特徴とする請求項４６記載
    の画像表示装置。
48. 【請求項４８】 照明光源が発する照明光の偏光方向
    は、偏光分離手段の偏光透過軸の方位に対して直交する
    方向となっていることを特徴とする請求項４６記載の画
    像表示装置。
49. 【請求項４９】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子は、少なくとも一方が三角プリズムであることを特
    徴とする請求項４６記載の画像表示装置。
50. 【請求項５０】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子の少なくとも一方は、少なくとも一の面が曲面で構
    成されているプリズムであることを特徴とする請求項４
    ６記載の画像表示装置。
51. 【請求項５１】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子の少なくとも一方は、少なくとも一の頂角が４０°
    以下となっているプリズムであることを特徴とする請求
    項４６記載の画像表示装置。
52. 【請求項５２】 偏光分離手段は、偏光子であることを
    特徴とする請求項４６記載の画像表示装置。
53. 【請求項５３】 偏光分離手段は、偏光ビームスプリッ
    タであることを特徴とする請求項４６記載の画像表示装
    置。
54. 【請求項５４】 検光子は、照明光学系の第２の屈折光
    学素子に一体的に形成されていることを特徴とする請求
    項４６記載の画像表示装置。
55. 【請求項５５】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子は、それぞれプリズムであって、少なくも一の頂角
    が互いに略々等しく、この互いに略々等しい頂角同士が
    錯角関係となされて配置されていることを特徴とする請
    求項４６記載の画像表示装置。
56. 【請求項５６】 結像手段は、実像投射光学系であるこ
    とを特徴とする請求項４６記載の画像表示装置。
57. 【請求項５７】 結像手段は、虚像観察手段であること
    を特徴とする請求項４６記載の画像表示装置。
58. 【請求項５８】 虚像観察手段は、接眼光学系であるこ
    とを特徴とする請求項５７記載の画像表示装置。
59. 【請求項５９】 接眼光学系は、反射面と光束分割面と
    を含み、反射面及び光束分割面の少なくとも一方は、面
    内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状となってい
    ることを特徴とする請求項５８記載の画像表示装置。
60. 【請求項６０】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
    光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
    反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
    のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
    のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
    軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
    ５８記載の画像表示装置。
61. 【請求項６１】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、入射面とな
    る第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有して
    屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈折
    光学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
    屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
    れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
    光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
    １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
    ことを特徴とする請求項５８記載の画像表示装置。
62. 【請求項６２】 接眼光学系は、透過光または反射光に
    対して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面の
    ホログラフィック面を備えていることを特徴とする請求
    項５８記載の画像表示装置。
63. 【請求項６３】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系と接眼光学系とからなることを特徴とする
    請求項４６記載の画像表示装置。
64. 【請求項６４】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系、スクリーン及び接眼光学系からなること
    を特徴とする請求項４６記載の画像表示装置。
65. 【請求項６５】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    共軸光学系であることを特徴とする請求項４６記載の画
    像表示装置。
66. 【請求項６６】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    偏心光学系であることを特徴とする請求項４６記載の画
    像表示装置。
67. 【請求項６７】 偏光変調型空間光変調素子と、 照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記偏光変調型空間光変調
    素子に導く照明光学系と、 上記照明光源から上記偏光変調型空間光変調素子に至る
    間の光路上に配置された第１の偏光分離手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子が表示する画像を結像さ
    せる結像手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子を経た後の光路上に配置
    された第２の偏光分離手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
    れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
    入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
    反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
    される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有して構成され、該
    第２の屈折面から出射させた照明光を上記偏光変調型空
    間光変調素子に入射させ、この偏光変調型空間光変調素
    子によって反射された照明光を該第２の屈折面から入射
    させ該内部反射面から出射し、上記結像手段に入射させ
    ることを特徴とする画像表示装置。
68. 【請求項６８】 照明光源から発せられ第１の偏光分離
    手段を経た後の照明光の偏光方向は、第１の屈折光学素
    子の内部反射面に対してＳ偏光となる方向となっている
    ことを特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
69. 【請求項６９】 偏光子の光軸方向は、第２の偏光分離
    手段の方位に対して直交する方向となっていることを特
    徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
70. 【請求項７０】 照明光学系の屈折光学素子は、三角プ
    リズムであることを特徴とする請求項６７記載の画像表
    示装置。
71. 【請求項７１】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の面が曲面で構成されているプリズムであること
    を特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
72. 【請求項７２】 照明光学系の屈折光学素子は、少なく
    とも一の頂角が４０°以下となっているプリズムである
    ことを特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
73. 【請求項７３】 第１の偏光分離手段及び第２の偏光分
    離手段の少なくとも１つが、偏光子であることを特徴と
    する請求項６７記載の画像表示装置。
74. 【請求項７４】 第１の偏光分離手段及び第２の偏光分
    離手段の少なくとも１つが、偏光ビームスプリッタであ
    ることを特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
75. 【請求項７５】 偏光子は、照明光学系の屈折光学素子
    に一体的に形成されていることを特徴とする請求項６７
    記載の画像表示装置。
76. 【請求項７６】 結像手段は、実像投射光学系であるこ
    とを特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
77. 【請求項７７】 結像手段は、虚像観察手段であること
    を特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
78. 【請求項７８】 虚像観察手段は、接眼光学系であるこ
    とを特徴とする請求項７７記載の画像表示装置。
79. 【請求項７９】 接眼光学系は、反射面と光束分割面と
    を含み、これら反射面及び光束分割面の少なくとも一方
    は、面内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状とな
    っていることを特徴とする請求項７８記載の画像表示装
    置。
80. 【請求項８０】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
    光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
    反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
    のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
    のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
    軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
    ７８記載の画像表示装置。
81. 【請求項８１】 接眼光学系は、入射面となる屈折面と
    反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、入射面とな
    る第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有して
    屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈折
    光学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
    屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
    れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
    光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
    １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
    ことを特徴とする請求項７８記載の画像表示装置。
82. 【請求項８２】 接眼光学系は、透過光または反射光に
    対して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面の
    ホログラフィック面を備えていることを特徴とする請求
    項７８記載の画像表示装置。
83. 【請求項８３】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系と接眼光学系とからなることを特徴とする
    請求項６７記載の画像表示装置。
84. 【請求項８４】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    リレー光学系、スクリーン及び接眼光学系からなること
    を特徴とする請求項６７記載の画像表示装置。
85. 【請求項８５】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    共軸光学系であることを特徴とする請求項６７記載の画
    像表示装置。
86. 【請求項８６】 結像手段は、虚像観察手段であって、
    偏心光学系であることを特徴とする請求項６７記載の画
    像表示装置。
87. 【請求項８７】 偏光変調型空間光変調素子と、 照明光源と、 上記照明光源からの照明光を上記偏光変調型空間光変調
    素子に導く照明光学系と、 上記照明光源から上記偏光変調型空間光変調素子に至る
    間の光路上に配置された第１の偏光分離手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子が表示する画像を結像さ
    せる結像手段と、 上記偏光変調型空間光変調素子を経た後の光路上に配置
    された第２の偏光分離手段とを備え、 上記照明光学系は、上記照明光源からの照明光が入射さ
    れる入射面となる第１の屈折面とこの第１の屈折面より
    入射された照明光を少なくとも一回内部反射させる内部
    反射面とこの内部反射面により反射された照明光が出射
    される第２の屈折面とを有して屈折率が１より大きい媒
    質により構成された第１の屈折光学素子と、第３及び第
    ４の屈折面を有し屈折率が１より大きい媒質により構成
    された第２の屈折光学素子とを有して構成され、 上記照明光学系においては、上記第１の屈折光学素子の
    上記第２の屈折面から出射され上記偏光変調型空間光変
    調素子に入射されこの偏光変調型空間光変調素子によっ
    て反射され該第２の屈折面から入射され該内部反射面を
    介してこの第１の屈折光学素子から出射された照明光
    は、上記第２の屈折光学素子の上記第３の屈折面から入
    射され上記第４の屈折面から出射されることにより、該
    偏光変調型空間光変調素子からの光路長を調整されて、
    上記結像手段に入射されることを特徴とする画像表示装
    置。
88. 【請求項８８】 照明光源から発せられ第１の偏光分離
    手段を経た後の照明光の偏光方向は、第１の屈折光学素
    子の内部反射面に対してＳ偏光となる方向となっている
    ことを特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
89. 【請求項８９】 偏光子の光軸方向は、第２の偏光分離
    手段の偏光透過軸の方位に対して直交する方向となって
    いることを特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
90. 【請求項９０】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子は、少なくとも一方が三角プリズムであることを特
    徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
91. 【請求項９１】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子の少なくとも一方は、少なくとも一の面が曲面で構
    成されているプリズムであることを特徴とする請求項８
    ７記載の画像表示装置。
92. 【請求項９２】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子の少なくとも一方は、少なくとも一の頂角が４０°
    以下となっているプリズムであることを特徴とする請求
    項８７記載の画像表示装置。
93. 【請求項９３】 第１の偏光分離手段及び第２の偏光分
    離手段の少なくとも一方は、偏光子であることを特徴と
    する請求項８７記載の画像表示装置。
94. 【請求項９４】 第１の偏光分離手段及び第２の偏光分
    離手段の少なくとも一方は、偏光ビームスプリッタであ
    ることを特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
95. 【請求項９５】 第１の偏光分離手段は、照明光学系の
    第１の屈折光学素子に一体的に形成されていることを特
    徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
96. 【請求項９６】 第２の偏光分離手段は、照明光学系の
    第２の屈折光学素子に一体的に形成されていることを特
    徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
97. 【請求項９７】 照明光学系の第１及び第２の屈折光学
    素子は、それぞれプリズムであって、少なくも一の頂角
    が互いに略々等しく、この互いに略々等しい頂角同士が
    錯角関係となされて配置されていることを特徴とする請
    求項８７記載の画像表示装置。
98. 【請求項９８】 結像手段は、実像投射光学系であるこ
    とを特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
99. 【請求項９９】 結像手段は、虚像観察手段であること
    を特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
100. 【請求項１００】 虚像観察手段は、接眼光学系である
     ことを特徴とする請求項９９記載の画像表示装置。
101. 【請求項１０１】 接眼光学系は、反射面と光束分割面
     とを含み、これら反射面及び光束分割面の少なくとも一
     方は、面内及び面外ともに回転対称軸を有しない形状と
     なっていることを特徴とする請求項１００記載の画像表
     示装置。
102. 【請求項１０２】 接眼光学系は、入射面となる屈折面
     と反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい
     媒質により構成された屈折光学素子を有し、 上記屈折光学素子は、上記屈折面から入射した光束を、
     光束分割面により内部反射し、少なくとも１回以上上記
     反射面に入射させた後、該光束分割面より出射させるも
     のであって、上記屈折面、上記反射面、上記光束分割面
     のうち少なくとも一面は、面内及び面外ともに回転対称
     軸を有しない形状となっていることを特徴とする請求項
     １００記載の画像表示装置。
103. 【請求項１０３】 接眼光学系は、入射面となる屈折面
     と反射面と光束分割面とを有して屈折率が１より大きい
     媒質により構成された第１の屈折光学素子と、入射面と
     なる第１の屈折面と出射面となる第２の屈折面とを有し
     て屈折率が１より大きい媒質により構成された第２の屈
     折光学素子とを有し、 上記屈折光学素子において、上記第１の屈折光学素子の
     屈折面から入射した光束は、光束分割面により偏向さ
     れ、少なくとも１回以上上記反射面に入射された後、該
     光束分割面より出射され、上記第２の屈折光学素子の第
     １の屈折面から入射し上記第２の屈折面より出射される
     ことを特徴とする請求項１００記載の画像表示装置。
104. 【請求項１０４】 接眼光学系は、透過光または反射光
     に対して非回転対称な位相差を付加する少なくとも１面
     のホログラフィック面を備えていることを特徴とする請
     求項１００記載の画像表示装置。
105. 【請求項１０５】 結像手段は、虚像観察手段であっ
     て、リレー光学系と接眼光学系とからなることを特徴と
     する請求項８７記載の画像表示装置。
106. 【請求項１０６】 結像手段は、虚像観察手段であっ
     て、リレー光学系、スクリーン及び接眼光学系からなる
     ことを特徴とする請求項８７記載の画像表示装置。
107. 【請求項１０７】 結像手段は、虚像観察手段であっ
     て、共軸光学系であることを特徴とする請求項８７記載
     の画像表示装置。
108. 【請求項１０８】 結像手段は、虚像観察手段であっ
     て、偏心光学系であることを特徴とする請求項８７記載
     の画像表示装置。