JP2001318326A - 光学素子、及び該光学素子によって構成された二次元画像表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画素毎の反射角度のばらつきによる反射画像の
歪みが生じにくく、光源照明光量の利用効率が高く、階
調表現性能が優れており、ちらつきが起こりにくい、信
頼性の高い光学素子、及び該光学素子によって構成され
た二次元画像表示素子を提供する。 【解決手段】照明光束の光量を制御する光学素子であっ
て、画素毎に対応して前記照明光束を反射する反射部材
または偏向するプリズムを備え、該反射部材または偏向
するプリズムは前記画素毎に対応する少なくとも一つの
反射部材または偏向するプリズム毎に反射率または偏向
率が連続可変に構成され、該反射率の変化によって照明
光束の光量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子、及び該
光学素子によって構成された二次元画像表示素子に関す
る。二次元画像投影パネルデバイスには、液晶プロジェ
クターに用いられる液晶カラーパネル、更には、特開平
０８−３３４７０９号公報に開示されたデジタルミラー
デバイス（ＤＭＤ、又はデジタルライトプロセッシン
グ、ＤＬＰ）と呼ばれる反射型イメージ表示デバイス等
がある。本発明は、これら従来の素子の機能を別なる手
段によって達成しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より当該装置に於いては、投影画像
の明るさ、装置のコスト、大きさに関する問題が指摘さ
れている。当該装置に於いて最も一般的なものは所謂液
晶プロジェクタである。液晶プロジェクタはＲＧＢの三
色分解した画像表示用の液晶パネルを使用し、光源光を
ＲＧＢの三つに分割しそれぞれの色の液晶パネルを透過
させた後、クロスダイクロプリズムなどの光束合成手段
を用いて、該三色の画像を単一の光路に合成し一枚のカ
ラー画像としたのち、これを投射する。この場合使用さ
れる二次元画像パネルデバイスは良く知られた液晶表示
板である。一般に当該装置に使用される液晶表示パネル
は透過型液晶であり、パネル上に作り込まれた一画素毎
に光の透過率を偏光を用いて変化させることが可能であ
る。

【０００３】一方、こちらも良く知られている図１０に
示す特開平０８−３３４７０９号公報に記載のマイクロ
ミラーデバイス（ＤＭＤ、又はデジタルライトプロセッ
シング、ＤＬＰ）と呼ばれる反射型二次元画像パネルデ
バイスがある。これは約１７ミクロンピッチという非常
に微少なピッチで配列した微小な略正方形のアルミ製ミ
ラーアレイで構成され、ＸＧＡやＳ−ＶＧＡなどの画素
数分を二次元配列しているものである。この素子のミラ
ー一枚一枚の個別の角度を、二通りに切り替えることが
可能である。その結果、ＤＭＤ全体を照明し、その反射
光を見たときに、該微小ミラーを一画素として、画面全
体が明るいときには照明光束を所定の方向に反射させ、
明るく表示させない画素がある時にはそれに相当する微
小ミラーの角度をもう一方の別な角度に保持する。その
ような操作により、そのミラーで反射された光束は他の
方向へ反射されるので画素としては明るく表示されな
い。また、そのミラーを二通りの状態の間を高速で往復
させることにより中間調を表現することが可能である。
二通りの状態のいずれかの状態で停止している時間の長
さを設定することで表示される画像上の特定の画素が明
るくなる、或いは暗くなる時間の長さの割合を自由に設
定すれば良い。

【０００４】これに対して、本発明では後述するよう
に、上記従来の技術として説明した機能を、液体又は透
明粘弾性体を、その性質を光学素子として利用するデバ
イス、あるいは液体に熱を与えその結果得られる変化を
利用するデバイス、等により実現するものであるが、こ
のような液体又は透明粘弾性体を、その性質を光学素子
として利用するデバイスについては、従来、次のような
例が開示されている。その一つとして、図７に示すよう
に、特公平５−１８０８６号公報に開示されたもので
は、透明部材に液体を挟んで構成した導波板に光束を通
し、該導波板に設置したヒータによって該液体を加熱し
液体内部に発生した蒸気泡を発生させる。これによる
と、該蒸気泡は予め導波板に取り付けられたヒータを任
意に選択して加熱させることにより、ヒータのある任意
の位置に発生させることが可能である。導波板内を反射
伝導してきた光束は、該蒸気泡の界面にて全反射し偏向
される。又は、細かい複数の蒸気泡の表面に照射された
光束は散乱偏向される。

【０００５】また、図８に示すように、特公平５−４６
５２６号公報に開示のものは、透明な液体部材に光束を
通過させその近傍に配置したヒータにより、透明部材の
屈折率変化を生じさせその結果グラディエントインデッ
クスの状態を作り出し、それを光束の偏向に利用する光
学変調素子である。また、本件も該液体部材に更に熱を
与えることにより、沸騰させ蒸気泡を発生させてその境
界面での屈折作用を利用して偏向させるようにされてい
る。

【０００６】また、図９に示すように、米国特許第４，
７１４，３２６号明細書（特開昭６０−１８５９１８号
公報）に開示されたものでは、三角形の直角プリズムを
２個、直角三角形の長辺で囲まれる面同士を対向させて
近接させている。これによると、該対向部分は接触はし
ておらず、面の間には薄い層状空間が存在しており片側
から来た光束は接合面のガラスと空気の境界面に於いて
全反射して光路が曲がる。一方、該空間部分には空気層
と平行に透明シリコン部材の層が設定され、該透明シリ
コン部材の横には加圧部材が併設されこの加圧部材は側
面からこの透明シリコン部材に付勢することが可能であ
る。

【０００７】外部からの制御に従い該加圧部材により透
明シリコン層が付勢されると該シリコン層は弾性変形
し、それまで空間として開いていた隣の接合された三角
プリズムまでの間に存在する空間層へと進出し、空間層
を埋めて隣のプリズム面まで達しその面に接する。する
とそれまで、その面で全反射していた光束は、ガラス〜
空気の界面がガラス〜透明シリコン部材となり、屈折率
差が縮小されることにより全反射条件を満たさなくなる
ため、その面を透過するようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＤＭＤ素子においては、本来ミラーの保持位置
は二通りしかないため、投影される像の光量は１か０の
２通りしかないこととなる。したがって、中間調成分を
表示しようとする際には前述のように、マイクロミラー
を高い周波数で二通りの角度状態間を往復駆動させ、光
量の来る時間と来ない時間を交互に切り換え、その時間
の長さの比を変えることにより中間調成分を表示してい
た。そのため、通常の画像表示の場合殆ど常時連続反転
駆動している必要があり、素子の耐久性、信頼性に懸念
を残すこととなる。また、そのとき、或るひとつの画素
の光は画面上のその場所で点滅するわけではなく、その
明るさを持ったまま画面外へ高速で移動し、また戻って
きて静止し、また画面外へ出て行くという動作を反復し
ているだけなので、画素が画面外へ移動して行くときは
明るいままである。そのため、肉眼の認識可能な帯域を
越えた速度で移動して行くとは言え、輝点が画面中で移
動するため潜在的なちらつきによる疲れなどが懸念され
る。また、同素子の場合、各画素に相当するマイクロミ
ラーがそれぞれ傾きを代えて画像を表示するが、数万の
ミラーの全ての角度が正確に揃っていることが必要とな
る。これは、部分的にマイクロミラーの角度がばらつく
と、投射した画像の形状がひずんでしまうからであり、
そのため素子の製作精度は大変高度なものが要求され
る。

【０００９】また、上記以外に従来例として挙げた手段
においても、次のような不都合がある。特公平５−１８
０８６号公報及び、特公平５−４６５２６号公報に開示
されているのは、液体中に光束を伝搬させて、該液体に
熱を加えることにより蒸気泡を発生させ該蒸気泡と液体
の界面に於ける全反射、若しくは微小な蒸気泡による散
乱、更に熱による屈折率勾配によって該光束を偏向せし
めようとするものであるが、これらの手段は本発明にて
実現を目標としている二次元画像表示装置に適用するこ
とは、困難である。それは蒸気泡による全反射及び散乱
では光束の偏向せられる方向制御が困難であるためであ
る。その理由として、全反射の場合、蒸気泡を正しく再
現性良く同じ形状で発生させることが必要となるがこれ
が困難であること、また散乱を利用する場合、偏向方向
制御が困難であること、等が挙げられる。すなわち、こ
れらは明らかに光束が来る場合と来ない場合を明確に制
御することが要求される２次元画像表示装置に適用する
際に、不都合である。

【００１０】一方、米国特許第４，７１４，３２６号明
細書（特開昭６０−１８５９１８号公報）に開示される
方法は、裏面反射を利用し、透明弾性体にて透過の条件
に切り替えて光路切り替えを行うものであるが、弾性体
を横から押す方法であるため、画素サイズを微小化し難
く、また、接触面積の可変範囲を大きく取ることとが困
難であり、接触面積サイズの制御がやりにくいという点
で、二次元画像表示装置への応用等に不都合である。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、画素毎の反射角度のばらつきによる反
射画像の歪みが生じにくく、光源照明光量の利用効率が
高く、階調表現性能が優れており、ちらつきが起こりに
くい、信頼性の高い光学素子、及び該光学素子によって
構成された二次元画像表示素子を提供することを目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（３１）のように構成した
光学素子、及び該光学素子によって構成された二次元画
像表示素子を提供するものである。 （１）照明光束の光量を制御する光学素子であって、画
素毎に対応して前記照明光束を反射する反射部材を備
え、該反射部材は前記画素毎に対応する少なくとも一つ
の反射部材毎に反射光量が連続可変に構成され、該反射
光量の変化によって照明光束の光量を制御することを特
徴とする光学素子。 （２）前記反射光量が、前記照明光束の反射面積を変え
ることによって連続可変に構成されていることを特徴と
する請求項１に記載の光学素子。 （３）前記反射部材は、裏面反射による全反射ミラーで
あることを特徴とする上記（１）に記載の光学素子。 （４）前記全反射ミラーは、該全反射ミラーの反射面の
反対側の面から該全反射ミラーの屈折率に近い屈折率の
液体等を接触させ、部分的に該全反射ミラーの反射面を
透過面に変化させ、前記照明光束の反射面積を変えるよ
うに構成されていることを特徴とする上記（３）に記載
の光学素子。 （５）前記全反射ミラーは、前記液体等が接触する面
に、前記液体等に対して撥液、疎液する撥液体処理ある
いは、なじまなくする処理が施されていることを特徴と
する上記（４）に記載の光学素子。 （６）前記処理は、その効果が有効反射面中央部と周辺
部において、中央部分ほど弱く、周辺部分ほど強くなる
ように略同心円状に施されていることを特徴とする上記
（５）に記載の光学素子。 （７）前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過面に変
化させる構成が、加熱手段によって前記液体等の加熱状
態を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体等の接触
状態を制御する構成であることを特徴とする上記（４）
〜（６）のいずれかに記載の光学素子。 （８）前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過面に変
化させる構成が、圧電素子によって前記液体等の加圧状
態を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体等の接触
状態を制御する構成であることを特徴とする上記（４）
〜（６）のいずれかに記載の光学素子。 （９）前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過面に変
化させる構成が、電極の印加によって前記液体等の液面
形状を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体等の接
触状態を制御する構成であることを特徴とする上記
（４）〜（６）のいずれかに記載の光学素子。 （１０）前記全反射ミラーは、三角形プリズム等の一つ
の面で構成されていることを特徴とする上記（１）〜
（９）のいずれかに記載の光学素子。 （１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光学
素子によって二次元画像を表示するように構成したこと
を特徴とする二次元画像表示素子。 （１２）前記二次元画像を表示する構成が、前記画素の
一つの並び方向に略三角柱状のプリズムを複数備え、そ
の一つの反射面を全反射面として互いに同一面に揃えた
状態にして、これらを画素のもう一つの並び方向にアレ
イ状に並べて二次元化されたプリズムアレイを備えてい
ることを特徴とする上記（１１）に記載の二次元画像表
示素子。 （１３）前記プリズムアレイは、ガラスや樹脂などで一
体成形されていることを特徴とする上記（１２）に記載
の二次元画像表示素子。 （１４）前記プリズムアレイは、前記液体を封入したマ
イクロセルを前記略三角柱状のプリズム毎に対応させて
二次元アレイ状に配列させてなるマイクロセルアレイと
接合されていることを特徴とする上記（１２）または上
記（１３）に記載の二次元画像表示素子。 （１５）前記マイクロセルは、該マイクロセル内に前記
液体の外に気体を有し、前記液体が凸状界面をなしてそ
の頂点が前記プリズムの全反射面と近接するように該マ
イクロセル内に封入されていることを特徴とする上記
（１４）に記載の二次元画像表示素子。 （１６）前記マイクロセルは、該マイクロセル内に前記
液体の外に気体を有し、前記プリズムの全反射面と当接
するマイクロセル１と、該マイクロセル１と隣接するマ
イクロセル２とからなり、これらは相互に連通部により
接続され、前記マイクロセル２に満された液体が前記連
通部を通じてマイクロセル１に凸状界面をなしてその頂
点が前記プリズムの反射面と近接するように該マイクロ
セル内に封入されていることを特徴とする上記（１４）
に記載の二次元画像表示素子。 （１７）前記気体は、前記液体と前記プリズムの全反射
面との間の空間にあって、該液体が加圧されたときには
圧縮されてその体積変化を吸収し、前記加圧が低下した
ときにはバネ作用を及ぼして該液体を元の位置へ押し戻
すことを特徴とする上記（１５）または上記（１６）に
記載の二次元画像表示素子。 （１８）前記気体は、前記液体と前記プリズムの全反射
面との間の空間にあって、液体に対する加圧駆動力に対
して妨げとならない気圧に調整されていることを特徴と
する上記（１５）または上記（１６）に記載の二次元画
像表示素子。 （１９）前記マイクロセルは、前記液体等の加熱状態を
変化させ、前記プリズムの全反射面への前記液体等の接
触状態を制御する加熱手段を有することを特徴とする上
記（１５）または上記（１６）に記載の二次元画像表示
素子。 （２０）前記マイクロセルは、前記液体等の加圧状態を
変化させ、前記プリズムの全反射面への前記液体等の接
触状態を制御する圧電素子を有することを特徴とする上
記（１５）または上記（１６）に記載の二次元画像表示
素子。 （２１）前記マイクロセルアレイと前記プリズムアレイ
との接合部、並びに各マイクロセル間は、外気圧に対し
て完全に密封遮断されていることを特徴とする上記（１
４）〜（２０）のいずれかに記載の二次元画像表示素
子。 （２２）前記マイクロセルは、該マイクロセル内に相互
に混ざり合わない低屈折率と高屈折率の二種類の液体を
有し、該低屈折率の液体は前記プリズムの材料よりも屈
折率は低く、高屈折率の液体は前記プリズムの材料と屈
折率は近いかそれより高い液体であって、前記プリズム
の全反射面側に前記低屈折率の液体を配したことを特徴
とする上記（１４）に記載の二次元画像表示素子。 （２３）前記低屈折率液体は電解液であり、前記マイク
ロセル内に設けられた電極と接して設けられ、前記高屈
折率の液体が凸状界面をなしてその頂点が前記プリズム
の全反射面と近接するようにして、これらの液体が該マ
イクロセル内に封入されていることを特徴とする上記
（２２）に記載の二次元画像表示素子。 （２４）前記マイクロセルは、該マイクロセル内の前記
プリズムの全反射面の反対側の内壁面には、前記高屈折
率液体に対する撥液、疎液処理が施され、該撥液処理さ
れた層の外側に形成された絶縁層を介して、もう一つの
電極が設けられていることを特徴とする上記（２２）ま
たは上記（２３）に記載の二次元画像表示素子。 （２５）前記マイクロセルは、電極の印加によって前記
低屈折率と高屈折率の両液体の界面に働く界面張力によ
り該高屈折率の液体の液面形状を変化させ、前記全反射
ミラーへの前記液体等の接触状態を制御する構成を有す
ることを特徴とする上記（２２）〜（２４）のいずれか
に記載の二次元画像表示素子。 （２６）照明光束の光量を制御する光学素子であって、
画素毎に対応して前記照明光束を偏向するプリズムを備
え、該プリズムは前記画素毎に対応する少なくとも一つ
のプリズム毎に偏向率が連続可変に構成され、該偏向率
の変化によって照明光束の光量を制御することを特徴と
する光学素子。 （２７）上記（２６）に記載のプリズムを画素毎に対応
させて二次元アレイ状に配置したプリズムアレイを構成
し、二次元画像を表示するようにしたことを特徴とする
二次元画像表示素子。 （２８）前記プリズムアレは、該プリズムアレイを構成
する各プリズムが三角形の中空のプリズムセルで形成さ
れ、内部を液体で満たし、該液体で満たされた部分を透
過する光束を偏向するように構成されていることを特徴
とする上記（２７）に記載の二次元画像表示素子。 （２９）前記プリズムアレイは、ガラスや樹脂などで一
体成形されていることを特徴とする上記（２７）または
上記（２８）に記載の二次元画像表示素子。 （３０）前記プリズムアレイは、高屈折率の液体を封入
したマイクロセルを前記中空のプリズムセル毎に対応さ
せて二次元アレイ状に配列させてなるマイクロセルアレ
イと接合され、該マイクロセル内に封入した前記液体が
中空のプリズムセル内に浸出可能となるように両者を連
通させ、該マイクロセルに設けた加熱手段によって液体
を加熱し、該液体の蒸気泡による加圧状態を変化させ、
該加圧状態に応じた量の液体を前記中空のプリズムセル
へ浸出させ、光束を偏向するように構成されていること
を特徴とする上記（２８）または上記（２９）に記載の
二次元画像表示素子。 （３１）前記マイクロセルは、該マイクロセル内に前記
液体の外に気体を有し、該気体は該液体が加圧されたと
きには圧縮されてその体積変化を吸収し、前記加圧が低
下したときにはバネ作用を及ぼして該液体を元の位置へ
押し戻すことを特徴とする上記（３０）に記載の二次元
画像表示素子。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記した構成を適用することで、二次元画像投影装置の
画像表示パネルの新たな構成が実現可能となる。また、
上記構成においては、液体の動きを利用していることか
ら、反射面の機械的なばらつきは原理的に生じることが
ないため、各画素毎の反射角度のばらつきによる反射画
像の歪みが生じにくい光学素子、及び該光学素子によっ
て構成された二次元画像表示素子を得ることが可能とな
る。また、反射タイプを構成して、全反射を利用するこ
とで、光源照明光量の利用効率を高くすることが可能と
なる。その際、反射面の面積を無段階にコントロールす
るように構成することで、階調表現性能の優れた光学素
子、及び該光学素子によって構成された二次元画像表示
素子を得ることが可能となる。また、ＤＬＰのように階
調表現時に明るい画素のまま画面上を高速横断しないの
でちらつきが起こりにくい。また、液体は捨てる光を通
すため液体が透過率変化や着色などの経時劣化を起こす
ことは本デバイスの機能に何ら影響を及ぼさない反射タ
イプの光学素子、及び該光学素子によって構成された二
次元画像表示素子を得ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１に本発明の実施例１における二次元画
像形成デバイスの構成を示す。本実施例は反射型平面パ
ネル状デバイスである。本実施例のデバイスに正面斜め
方向から照明光束を照射し、その反射光束、即ち該二次
元画像を投影レンズによってスクリーン上に結像投影し
て、二次元画像表示装置を構成することができる。本実
施例において、照明光束を該デバイスヘの入射光束、該
デバイスにて反射され投影される画像光束を射出光束と
した場合、入射光束と射出光束にて為す平面を入射平面
とする。該入射平面は画素の並び方向である画面の縦横
方向の何れかに平行である。

【００１５】本実施例では、最初に光束の入射する面に
おいては、一画素毎に対応する微小な三角形プリズムが
アレイ状に配置されているとする。入射光線と射出光線
がなす該入射平面と直交する方向に関し上記プリズムは
同じ断面形状であるので、上記その方向について実際に
一画素毎に区切れている必然性はない。従って実質的に
は断面が三角形のロッド状のプリズムを何列も並べて一
平面として使用すると考えて良い。また、これらのプリ
ズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂やガラス
を一体成型品として一面化したものであって差し支えな
い。

【００１６】一画素分に対応する一個の微小プリズムの
機能に関して説明する。該パネルに対して照明光を照射
し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内に透
過入射し、同プリズムの裏面の第二の面で全反射され、
同第三の面から透過射出するという構成である。該第二
の面の裏側に該第二の面と略同面積の窓を持って（実際
には隣のセルと隔てられるだけの壁の厚さを持っている
ので、有効開口効率は第二の面の面積から該壁の部分を
差し引いた面積が一画素当たりの実効的な開口となる）
該第二の面と接するマイクロセルが各画素毎に対応して
アレイ状に並んで存在する。そこに高屈折率の液体が封
入されており、該マイクロセル内において液滴となって
おり、その界面は略球面で上記第二の面と極々接近した
状態にある。この状態を実現するためには、マイクロセ
ルの内壁や、微小プリズムの第二の面などに適宜所定の
撥液又は親液処理コーティングを施すなどの方法が考え
られる。

【００１７】マイクロセル内のコーティングに関して
は、まずプリズムの第二の面には撥液性のコーティング
を一様に施す。又は面の中心部に行くほど撥液性が低
く、周辺部に行くほど撥液性が高いという同心円上の撥
液性の傾斜分布などを付けると液体が第二の面に接する
ときに面中央部から外側に向かって接触面（非反射面）
が拡がるようになり、階調の再現安定性が増す効果があ
る。またセル内の第二の面を囲む周囲の面には、該第二
の面に近い側には撥液性のコーティングを施し、該第二
の面から離れる程親液性のこのコーティングにすると、
第二の面側に液滴の凸部分が積極的に形成されることを
助けるため好ましいと思われる。このとき該プリズムの
第二の面の側とは反対の側のマイクロセル内の内壁には
個別に微小なヒータが設けられており、該液体を直接瞬
間的に加熱することで、該ヒータ近傍の液体を沸騰させ
蒸気泡を発生させその気泡の体積膨張分で液滴を押し微
小プリズムの側に近づける。その結果液滴の略球面状の
界面は該第二の面と接触し、この面で全反射していた光
束は、裏側に液体の接触した部分に照射された部分だけ
が全反射条件を満たさなくなるためそこでは照明光束の
透過が起こる。

【００１８】この液滴の第二の面に接触する面積は該ヒ
ータの加熱方法に依存して変わる。低い温度で比較的ゆ
っくり加熱するとか、高い熱を短時間で発生させるなど
である。例えばヒータ駆動電流をパルスコントロールす
るなど駆動方法に依存する。該ヒータを低温に駆動すれ
ば、全反射から光量が低下する量は少なく、高温に駆動
すればプリズム内で全反射せずに液滴内に透過する光量
が増え、全反射から低下する光量は多くなる。その結果
この画素において、照明光束のうち反射して投影される
光量は、ヒータでコントロールされることになる。因み
にユニットセル内に液滴以外の空間には空気、又は何ら
かの気体が入っており液体が気泡により押されたときに
は、この気体は圧縮されて体積変化分を吸収し、また通
電終了後に液体を直ちに押し返す空気バネ作用を有す
る。

【００１９】［実施例２］図２に本発明における実施例
２の二次元画像形成デバイスの構成を示す。本実施例は
反射型平面パネル状デバイスである。本実施例のデバイ
スに斜め方向から照明光束を照射し、その反射光束を投
影レンズによってスクリーン上に結像投影して、二次元
画像表示装置を構成することができる。本実施例におい
て、照明光束を該デバイスへの入射光束、該デバイスに
て反射され投影される画像光束を射出光束とした場合、
入射光束と射出光束にて為す平面を入射平面とする。該
入射平面は画素の並び方向である画面の縦横方向の何れ
かに平行である。

【００２０】本実施例においては、最初に光束の入射す
る面においては、一画素毎に対応する微小な三角形プリ
ズムがアレイ状に配置されているとする。入射光線と射
出光線がなす該入射平面と直交する方向に関し上記プリ
ズムは同じ断面形状であるので、上記その方向について
実際に一画素毎に区切れている必然性はない。従って実
質的には断面が三角形のロッド状のプリズムを何列も並
べて一平面として使用すると考えて良い。また、これら
のプリズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂や
ガラスを一体成型品として一面化したものであって差し
支えない。

【００２１】一画素分に対応する一個の微小プリズムの
機能に関して説明する。該パネルに対して照明光を照射
し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内に透
過入射し、同プリズムの裏面の第二の面で全反射され、
同第三の面から透過射出するという構成である。該第二
の面の裏側に該第二の面と略同面積の窓を持って該第二
の面と接するマイクロセル１と、該マイクロセル１と微
細な通路でつながっているマイクロセル２が各画素毎に
対応してアレイ状に並んで存在する。マイクロセル２に
は高屈折率の液体が一杯に封入されており、該液体は更
に通路を伝って該マイクロセル１内において液滴となっ
ており、その界面は略球面で上記第二の面と極々接近し
た状態にある。この状態を実現するためには、マイクロ
セル１の内壁や、微小プリズムの第二の面などに適宜所
定の撥液又は親液処理コーティングを施すなどの方法が
考えられる。

【００２２】マイクロセル内のコーティングに関して
は、まずプリズムの第二の面には撥液性のコーティング
を一様に施す。又は面の中心部に行くほど撥液性が低
く、周辺部に行くほど撥液性が高いという同心円上の撥
液性の傾斜分布などを付けると液体が第二の面に接する
ときに面中央部から外側に向かって接触面（非反射面）
が拡がるようになり、階調の再現安定性が増す効果があ
る。またセル内の第二の面を囲む周囲の面には、該第二
の面に近い側には撥液性のコーティングを施し、該第二
の面から離れる程、親液性のこのコーティングにする
と、第二の面側に液滴の凸部分が積極的に形成されるこ
とを助けるため好ましいと思われる。

【００２３】マイクロユニットセル２内のマイクロユニ
ットセル１との通路とは異なる内壁には、個別に微小な
ヒータが設けられており、該液体を直接瞬間的に加熱す
ることで、該ヒータ近傍の液体内に蒸気泡を発生させそ
の気泡の体積膨張分で液滴を押し微小プリズムの側に近
づける。マイクロユニットセルを１と２に分けることに
より、液滴の形状がより安定し且つ精密なコントロール
も可能になる。

【００２４】この液滴の第二の面に接触する面積は該ヒ
ータの加熱方法に依存して変わる。低い温度で比較的ゆ
っくり加熱するとか、高い熱を短時間で発生させるなど
である。例えばヒータ駆動電流をパルスコントロールす
るなど駆動方法に依存する。該ヒータを低温に駆動すれ
ば、全反射から光量が低下する量は少なく、高温に駆動
すればプリズム内で全反射せずに液滴内に透過する光量
が増え、全反射から低下する光量は多くなる。その結果
この画素において、照明光束のうち反射して投影される
光量は、ヒータでコントロールされることになる。因み
にユニットセル内に液滴以外の空間には空気、又は何ら
かの気体が入っており液体が気泡により押されたときに
は、この気体は圧縮されて体積変化分を吸収し、また通
電終了後に液体を直ちに押し返す空気バネ作用を有す
る。

【００２５】［実施例３］図３に本発明における実施例
３の二次元画像形成デバイスの構成を記す。本実施例は
反射型平面パネル状デバイスである。本実施例のデバイ
スに斜め方向から照明光束を照射し、その反射光束を投
影レンズによってスクリーン上に結像投影して、二次元
画像表示装置を構成することができる。本実施例におい
て、照明光束を該デバイスヘの入射光束、該デバイスに
て反射され投影される画像光束を射出光束とした場合、
入射光束と射出光束にて為す平面を入射平面とする。該
入射平面は画素の並び方向である画面の縦横方向の何れ
かに平行である。

【００２６】本実施例においては、最初に光束の入射す
る面においては、一画素毎に対応する微小な三角形プリ
ズムがアレイ状に配置されているとする。入射光線と射
出光線がなす該入射平面と直交する方向に関し上記プリ
ズムは同じ断面形状であるので、上記その方向について
実際に一画素毎に区切れている必然性はない。従って実
質的には断面が三角形のロッド状のプリズムを何列も並
べて一平面として使用すると考えて良い。また、これら
のプリズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂や
ガラスを一体成型品として一面化したものであっても差
し支えない。

【００２７】一画素分に対応する一個の微小プリズムの
機能に関して説明する。該パネルに対して照明光を照射
し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内に透
過入射し、同プリズムの裏面の第二の面で全反射され、
同第三の面から透過射出するという構成である。該第二
の面の裏側に該第二の面と略同面積の窓を持って該第二
の面と接するマイクロセルが各画素毎に対応してアレイ
状に並んで存在する。そこに高屈折率の液体が封入され
ており、該マイクロセル内において液滴となっており、
その界面は略球面で上記第二の面と極々接近した状態に
ある。この状態を実現するためには、マイクロセルの内
壁や、微小プリズムの第二の面などに適宜所定の撥液又
は親液処理コーティングを施すなどの方法が考えられ
る。

【００２８】マイクロセル内のコーティングに関して
は、まずプリズムの第二の面には撥液／疎液性のコーテ
ィングを一様に施す。又は面の中心部に行くほど撥液性
が低く、周辺部に行くほど撥液性が高いという同心円上
の撥液性の傾斜分布などを付けると液体が第二の面に接
するときに面中央部から外側に向かって接触面（非反射
面）が拡がるようになり、階調の再現安定性が増す効果
がある。またセル内の第二の面を囲む周囲の面には、該
第二の面に近い側には撥液性のコーティングを施し、該
第二の面から離れる程親液性のこのコーティングにする
と、第二の面側に液滴の凸部分が積極的に形成されるこ
とを助けるため好ましいと思われる。このとき該プリズ
ムの第二の面の側とは反対の側のマイクロセル内の内壁
には個別に微小な圧電素子が設けられており、該液体を
直接瞬間的に加圧することで、滴を押し微小プリズムの
側に近づける。その結果液滴の略球面状の界面は該第二
の面と接触し、この面で全反射していた光束は、裏側に
液体の接触した部分に照射された部分だけが全反射条件
を満たさなくなるためそこでは照明光束の透過が起こ
る。

【００２９】この液滴の第二の面に接触する面積は該圧
電素子の駆動方法に依存して変わる。低い圧力で比較的
ゆっくり加圧するとか、高い圧力を短時間で発生させる
などである。例えば圧電素子駆動電圧をパルスコントロ
ールするなど駆動方法に依存する。該圧電素子を低圧に
駆動すれば、全反射から光量が低下する量は少なく、高
圧に駆動すればプリズム内で全反射せず液滴内に透過す
る光量が増え、全反射から低下する光量は多くなる。そ
の結果この画素において、照明光束のうち反射して投影
される光量は、圧電素子でコントロールされることにな
る。因みにユニットセル内に液滴以外の空間には空気、
又は何らかの気体が入っており液体が気泡により押され
たときには、この気体は圧縮されて体積変化分を吸収
し、また通電終了後に液体を直ちに押し返す空気バネ作
用を有する。

【００３０】［実施例４］図４に本発明における実施例
４の二次元画像形成デバイスの構成を示す。本実施例は
反射型平面パネル状デバイスである。本実施例のデバイ
スに斜め方向から照明光束を照射し、その反射光束を投
影レンズによってスクリーン上に結像投影して、二次元
画像表示装置を構成することができる。本実施例におい
て、照明光束を該デバイスヘの入射光束、該デバイスに
て反射され投影される画像光束を射出光束とした場合、
入射光束と射出光束にて為す平面を入射平面とする。該
入射平面は画素の並び方向である画面の縦横方向の何れ
かに平行である。

【００３１】本実施例においては、最初に光束の入射す
る面においては、一画素毎に対応する微小な三角形プリ
ズムがアレイ状に配置されているとする。入射光線と射
出光線がなす該入射平面と直交する方向に関し上記プリ
ズムは同じ断面形状であるので、上記その方向について
実際に一画素毎に区切れている必然性性ない。従って実
質的には断面が三角形のロッド状のプリズムを何列も並
べて、一平面として使用すると考えて良い。また、これ
らのプリズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂
やガラスを一体成型品として一面化したものであって差
し支えない。

【００３２】一画素分に対応する一個の微小プリズムの
機能に関して説明する。該パネルに対して照明光を照射
し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内に透
過入射し、同プリズムの裏面の第二の面で全反射され、
同第三の面から透過射出するという構成である。該第二
の面の裏側に該第二の面と略同面積の窓を持って該第二
の面と接するマイクロセル１と、該マイクロセル１と微
細な通路でつながっているマイクロセル２が各画素毎に
対応してアレイ状に並んで存在する。マイクロセル２に
は高屈折率の液体が一杯に封入されており、該液体は更
に通路を伝って該マイクロセル１内において液滴となっ
ており、その界面は略球面で上記第二の面と極々接近し
た状態にある。この状態を実現するためには、マイクロ
セル１の内壁や、微小プリズムの第二の面などに適宜所
定の撥液又は親液処理コーティングを施すなどの方法が
考えられる。

【００３３】マイクロセル内のコーティングに関して
は、まずプリズムの第二の面には撥液性のコーティング
を一様に施す。又は面の中心部に行くほど撥液性が低
く、周辺部に行くほど撥液性が高いという同心円上の撥
液性の傾斜分布などを付けると液体が第二の面に接する
ときに面中央部から外側に向かって接触面（非反射面）
が拡がるようになり、階調の再現安定性が増す効果があ
る。またセル内の第二の面を囲む周囲の面には、該第二
の面に近い側には撥液性のコーティングを施し、該第二
の面から離れる程親液性のこのコーティングにすると、
第二の面側に液滴の凸部分が積極的に形成されることを
助けるため好ましいと思われる。

【００３４】マイクロユニットセル２内のマイクロユニ
ットセル１との通路と異なる内壁には、個別に微小な圧
電素子が設けられており、該液体を直接瞬間的に加圧す
ることで、該圧電素子により液体を押し液面を微小プリ
ズムの側に近づける。マイクロユニットセルを１と２に
分けることにより、２つのユニットセルの断面積を変え
てを印加圧力の増大に使用する他、液体に対して正圧で
押すだけではなく負圧で引くという操作も可能であるな
ど液滴の形状がより安定し且つ精密なコントロールが可
能になる。その結果液滴の略球面状の界面はプリズムの
該第二の面と接触し、この面で全反射していた光束は、
裏側に液体の接触した部分に照射された部分だけが全反
射条件を満たさなくなるためそこでは照明光束の透過が
起こる。

【００３５】この液滴の第二の面に接触する面積は該圧
電素子の駆動方法に依存して変わる。低い圧力で比較的
ゆっくり加圧するとか、高い圧力を短時間で発生させる
などである。例えば圧電素子をパルスコントロールする
など駆動方法に依存する。該圧電素子を低圧に駆動すれ
ば、全反射から光量が低下する量は少なく、高圧に駆動
すればプリズム内で全反射せずに液滴内に透過する光量
が増え、全反射から低下する光量は多くなる。その結果
この画素において、照明光束のうち反射して投影される
光量は、圧電素子でコントロールされることになる。因
みにユニットセル内に液滴以外の空間には空気、又は何
らかの気体が入っており液体が気泡により押されたとき
には、この気体は圧縮されて体積変化分を吸収し、また
通電終了後に液体を直ちに押し返す空気バネ作用を有す
る。

【００３６】［実施例５］図５に本発明における実施例
５の二次元画像形成デバイスの構成を示す。本実施例
は、反射型平面パネル状デバイスである。本実施例のデ
バイスに正面斜め方向から照明光束を照射し、その反射
光束、即ち該二次元画像を投影レンズによってスクリー
ン上に結像投影して、二次元画像表示装置を構成するこ
とができる。本実施例において、照明光束を該デバイス
ヘの入射光束、該デバイスにて反射され投影される画像
光束を射出光束とした場合、入射光束と射出光束にて為
す平面を入射平面とする。該入射平面は画素の並び方向
である画面の縦横方向の何れかに平行である。

【００３７】本実施例においては、最初に光束の入射す
る面においては、一画素毎に対応する微小な三角形プリ
ズムがアレイ状に配置されているとする。入射光線と射
出光線がなす該入射平面と直交する方向に関し上記プリ
ズムは同じ断面形状であるので、上記その方向について
実際に一画素毎に区切れている必然性はない。従って実
質的には断面が三角形のロッド状のプリズムを何列も並
べて、平面として使用すると考えて良い。また、これら
のプリズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂や
ガラスを一体成型品として一面化したものであって差し
支えない。

【００３８】一画素分に対応する一個の微小プリズムの
機能に関して説明する。該パネルに対して照明光を照射
し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内に透
過入射し、同プリズムの裏面の第二の面で全反射され、
同第三の面から透過射出するという構成である。該第二
の面の裏側に該第二の面と略同面積の窓を持って（実際
には隣のセルと隔てられるだけの壁の厚さを持っている
ので、有効開口効率は第二の面の面積から該壁の部分を
差し引いた面積が一画素当たりの実効的な開口となる）
該第二の面と接するマイクロセルが各画素毎に対応して
アレイ状に並んで存在する。そこに低屈折率の液体と高
屈折率の液体が封入されており、これらは互いに混ざり
合わない性質であり、両者共に透明である。低屈折率の
液体はマイクロプリズムの第二の面と接する側にあり、
その屈折率はマイクロプリズムの素材の屈折率よりも低
い値である。そのため、該マイクロプリズム内で第二の
面に当たった光束はその境界面で全反射するような角度
設定に構成されている。高屈折率液体は該マイクロセル
内において凸の液滴となっており、その界面は略球面で
上記第二の面と極々接近した状態にある。この状態を実
現するためには、マイクロセルの内壁や、微小プリズム
の第二の面と対向する内壁に適宜所定の撥高屈折率液処
理コーティングを施すなどの方法がある。

【００３９】このとき該プリズムの第二の面の側とは反
対の側のマイクロセル内の内壁には、一旦絶縁層を設
け、高屈折率液体に対し一旦絶縁したところで微小な電
極を設けられている。そして、それと逆側の電極は、低
屈折率液体に接続されている。この電極に対してＡＣの
高電圧を掛けることにより両液体の界面に働く界面張力
を変化させ、高屈折率液体の液面形状を変化させること
が出来る。電圧を印加して高屈折率液滴を押し微小プリ
ズムの側に近づける。その結果、高屈折率液滴の略球面
状の界面は該第二の面と接触し、この面で全反射してい
た光束は、裏側に液体の接触した部分に照射された部分
だけが全反射条件を満たさなくなるためそこでは照明光
束の透過が起こる。これは、高屈折率液体の屈折率がマ
イクロプリズムの材質の屈折率と近い値か更に高い屈折
率を有している為である。

【００４０】この液滴の第二の面に接触する面積は該電
極への電圧印加方法に依存して変わる。低い電圧で比較
的ゆっくり印加するとか、高い電圧を短時間に印加させ
るなどである。例えばヒータ駆動電流をパルスコントロ
ールするなど駆動方法に依存する。該ヒータを低温に駆
動すれば、全反射から光量が低下する量は少なく、高温
に駆動すればプリズム内で全反射せずに液滴内に透過す
る光量が増え、全反射から低下する光量は多くなる。そ
の結果この画素において、照明光束のうち反射して投影
される光量は、印加電圧でコントロールされることにな
る。

【００４１】［実施例６］図６に本発明における実施例
６の二次元画像形成デバイスの構成を示す。本実施例
は、透過型平面パネル状デバイスである。本実施例のデ
バイスに後方方向から照明光束を照射し、その透過光
束、即ち該二次元画像を投影レンズによってスクリーン
上に結像投影して、二次元画像表示装置を構成すること
ができる。本実施例において、照明光束を該デバイスヘ
の入射光束、該デバイスにて透過偏向され投影される画
像光束を射出光束とした場合、入射光束と射出光束にて
為す平面を入射平面とする。該入射平面は画素の並び方
向である画面の縦横方向の何れかに平行である。

【００４２】本実施例においては、最初に光束の入射す
る面においては、一画素毎に対応する微小な三角形プリ
ズムがアレイ状に配置されているとする。これらのプリ
ズムは個々別々に並べる必要はなく、透明樹脂などを一
体成型品として一面化したものであって差し支えない。
これらの三角プリズムは中空プリズムであり、図中に示
すように内部が中空の構造を有している。

【００４３】一画素分の機能について、一個の微小中空
プリズムに関して説明する。該パネルに対して照明光を
照射し該照明光は該プリズムの第一の面からプリズム内
に透過入射し、同プリズムの裏面の第二の面にて屈折透
過されるという構成である。初期の状態に於いて、該プ
リズム内部は中空であり、第一の面は薄い単なる平行平
板である。光束はそこを透過し、プリズム内の空気媒質
中を伝搬して第二の面へ至る。その面は、この場合やは
り傾斜した透明な平行平板である。そのためそれらは互
いに傾いているが事実上二面の平行平面板を透過するだ
けなので、そこを透過した光束は横シフトするだけでは
全く偏向されない。即ち照明光束は略直進すると考えて
良い。

【００４４】ここで該マイクロプリズムの内部の中空構
造内部をマイクロセル１とする。マイクロプリズムは特
定の方向に一列に並んでいるが、その列に隣接してマイ
クロセル２が並んで設けられている。従って、パネル全
体から見れば三角マイクロプリズム、即ちマイクロセル
１とマイクロセル２が交互に並んでいることになる。マ
イクロセル２が各画素（マイクロプリズム）毎に対応し
てアレイ状に並んで存在する。そこに高屈折率の液体が
封入されており、該マイクロセル２内において充満した
状態となっている。マイクロセル１と２とは微小な通路
にて繋がった状態であるが、液体はマイクロセル２に留
まっていて、マイクロセル１の内部は通常の状態では空
である。マイクロセル２の内壁や、微小プリズムの第
１、２の面などに適宜、所定の撥液又は親液処理コーテ
ィングを施すなどの方法が考えられる。

【００４５】マイクロセル２内の内壁には個別に微小な
ヒータが設けられており、該液体を直接瞬間的に加熱す
ることで、該ヒータ近傍の液体を沸騰させ蒸気泡を発生
させその気泡の体積膨張分で液体を押しマイクロセル１
の側に圧送する。その結果液体は略球面状の液滴として
マイクロセル１内に充填され、該液滴の界面は該マイク
ロセル１の第１、２の面と接触し、この面を透過してい
た光束は、裏側に液体の接触した部分に照射された部分
だけが、偏角プリズムとなり照明光束を偏角されながら
透過する。

【００４６】この液滴のマイクロセル１内に接触する面
積は該ヒータの加熱方法に依存して変わる。低い温度で
比較的ゆっくり加熱するとか、高い熱を短時間で発生さ
せるなどである。例えばヒータ駆動電流をパルスコント
ロールするなど駆動方法に依存する。該ヒータを低温に
駆動すれば、全反射から光量が低下する量は少なく、高
温に駆動すればプリズム内で全反射せずに液滴内に透過
する光量が増え、全反射から低下する光量は多くなる。
その結果この画素において、照明光束のうち反射して投
影される光量は、ヒータでコントロールされることにな
る。因みにユニットセル１内に液滴以外の空間には空
気、又は何らかの気体が入っており液体が気泡により押
されたときには、この気体は圧縮されて体積変化分を吸
収し、また通電終了後に液体を直ちに押し返す空気バネ
作用を有する。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、画素毎の反射角度のばらつきによる反射画像の歪み
が生じにくく、光源照明光量の利用効率が高く、階調表
現性能が優れており、ちらつきが起こりにくい、信頼性
の高い光学素子、及び該光学素子によって構成された二
次元画像表示素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における構成を示す図。

【図２】本発明の実施例２における構成を示す図。

【図３】本発明の実施例３における構成を示す図。

【図４】本発明の実施例４における構成を示す図。

【図５】本発明の実施例５における構成を示す図。

【図６】本発明の実施例６における構成を示す図。

【図７】特公平５−１８０８６号公報に開示された従来
例を説明するための図。

【図８】特公平５−４６５２６号公報に開示された従来
例を説明するための図。

【図９】特開昭６０−１８５９１８号公報に開示された
従来例を説明するための図。

【図１０】特開平０８−３３４７０９号公報に開示され
た従来例のＤＭＤを説明するための図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB32 AB40 AC06 AC07 AZ02 AZ05 5C058 EA13 EA27 5C094 AA03 AA06 AA10 BA66 BA77 BA81 BA96 CA19 ED01 ED11 GA02 5G435 AA03 BB11 BB16 GG08 HH20

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明光束の光量を制御する光学素子であっ
   て、画素毎に対応して前記照明光束を反射する反射部材
   を備え、該反射部材は前記画素毎に対応する少なくとも
   一つの反射部材毎に反射光量が連続可変に構成され、該
   反射光量の変化によって照明光束の光量を制御すること
   を特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】前記反射光量が、前記照明光束の反射面積
   を変えることによって連続可変に構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 【請求項３】前記反射部材は、裏面反射による全反射ミ
   ラーであることを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の光学素子。
4. 【請求項４】前記全反射ミラーは、該全反射ミラーの反
   射面の反対側の面から該全反射ミラーの屈折率に近い屈
   折率の液体等を接触させ、部分的に該全反射ミラーの反
   射面を透過面に変化させ、前記照明光束の反射面積を変
   えるように構成されていることを特徴とする請求項３に
   記載の光学素子。
5. 【請求項５】前記全反射ミラーは、前記液体等が接触す
   る面に、前記液体等に対して撥液、疎液する撥液体処理
   あるいは、なじまなくする処理が施されていることを特
   徴とする請求項４に記載の光学素子。
6. 【請求項６】前記処理は、その効果が有効反射面中央部
   と周辺部において、中央部分ほど弱く、周辺部分ほど強
   くなるように略同心円状に施されていることを特徴とす
   る請求項５に記載の光学素子。
7. 【請求項７】前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過
   面に変化させる構成が、加熱手段によって前記液体等の
   加熱状態を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体等
   の接触状態を制御する構成であることを特徴とする請求
   項４〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
8. 【請求項８】前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過
   面に変化させる構成が、圧電素子によって前記液体等の
   加圧状態を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体等
   の接触状態を制御する構成であることを特徴とする請求
   項４〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
9. 【請求項９】前記部分的に全反射ミラーの反射面を透過
   面に変化させる構成が、電極の印加によって前記液体等
   の液面形状を変化させ、前記全反射ミラーへの前記液体
   等の接触状態を制御する構成であることを特徴とする請
   求項４〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
10. 【請求項１０】前記全反射ミラーは、三角形プリズム等
    の一つの面で構成されていることを特徴とする請求項１
    〜９のいずれか１項に記載の光学素子。
11. 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
    光学素子によって二次元画像を表示するように構成した
    ことを特徴とする二次元画像表示素子。
12. 【請求項１２】前記二次元画像を表示する構成が、前記
    画素の一つの並び方向に略三角柱状のプリズムを複数備
    え、その一つの反射面を全反射面として互いに同一面に
    揃えた状態にして、これらを画素のもう一つの並び方向
    にアレイ状に並べて二次元化されたプリズムアレイを備
    えていることを特徴とする請求項１１に記載の二次元画
    像表示素子。
13. 【請求項１３】前記プリズムアレイは、ガラスや樹脂な
    どで一体成形されていることを特徴とする請求項１２に
    記載の二次元画像表示素子。
14. 【請求項１４】前記プリズムアレイは、前記液体を封入
    したマイクロセルを前記略三角柱状のプリズム毎に対応
    させて二次元アレイ状に配列させてなるマイクロセルア
    レイと接合されていることを特徴とする請求項１２また
    は請求項１３に記載の二次元画像表示素子。
15. 【請求項１５】前記マイクロセルは、該マイクロセル内
    に前記液体の外に気体を有し、前記液体が凸状界面をな
    してその頂点が前記プリズムの全反射面と近接するよう
    に該マイクロセル内に封入されていることを特徴とする
    請求項１４に記載の二次元画像表示素子。
16. 【請求項１６】前記マイクロセルは、該マイクロセル内
    に前記液体の外に気体を有し、前記プリズムの全反射面
    と当接するマイクロセル１と、該マイクロセル１と隣接
    するマイクロセル２とからなり、これらは相互に連通部
    により接続され、前記マイクロセル２に満された液体が
    前記連通部を通じてマイクロセル１に凸状界面をなして
    その頂点が前記プリズムの反射面と近接するように該マ
    イクロセル内に封入されていることを特徴とする請求項
    １４に記載の二次元画像表示素子。
17. 【請求項１７】前記気体は、前記液体と前記プリズムの
    全反射面との間の空間にあって、該液体が加圧されたと
    きには圧縮されてその体積変化を吸収し、前記加圧が低
    下したときにはバネ作用を及ぼして該液体を元の位置へ
    押し戻すことを特徴とする請求項１５または請求項１６
    に記載の二次元画像表示素子。
18. 【請求項１８】前記気体は、前記液体と前記プリズムの
    全反射面との間の空間にあって、液体に対する加圧駆動
    力に対して妨げとならない気圧に調整されていることを
    特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の二次元
    画像表示素子。
19. 【請求項１９】前記マイクロセルは、前記液体等の加熱
    状態を変化させ、前記プリズムの全反射面への前記液体
    等の接触状態を制御する加熱手段を有することを特徴と
    する請求項１５または請求項１６に記載の二次元画像表
    示素子。
20. 【請求項２０】前記マイクロセルは、前記液体等の加圧
    状態を変化させ、前記プリズムの全反射面への前記液体
    等の接触状態を制御する圧電素子を有することを特徴と
    する請求項１５または請求項１６に記載の二次元画像表
    示素子。
21. 【請求項２１】前記マイクロセルアレイと前記プリズム
    アレイとの接合部、並びに各マイクロセル間は、外気圧
    に対して完全に密封遮断されていることを特徴とする請
    求項１４〜２０のいずれか１項に記載の二次元画像表示
    素子。
22. 【請求項２２】前記マイクロセルは、該マイクロセル内
    に相互に混ざり合わない低屈折率と高屈折率の二種類の
    液体を有し、該低屈折率の液体は前記プリズムの材料よ
    りも屈折率は低く、高屈折率の液体は前記プリズムの材
    料と屈折率は近いかそれより高い液体であって、前記プ
    リズムの全反射面側に前記低屈折率の液体を配したこと
    を特徴とする請求項１４に記載の二次元画像表示素子。
23. 【請求項２３】前記低屈折率液体は電解液であり、前記
    マイクロセル内に設けられた電極と接して設けられ、前
    記高屈折率の液体が凸状界面をなしてその頂点が前記プ
    リズムの全反射面と近接するようにして、これらの液体
    が該マイクロセル内に封入されていることを特徴とする
    請求項２２に記載の二次元画像表示素子。
24. 【請求項２４】前記マイクロセルは、該マイクロセル内
    の前記プリズムの全反射面の反対側の内壁面には、前記
    高屈折率液体に対する撥液、疎液処理が施され、該撥液
    処理された層の外側に形成された絶縁層を介して、もう
    一つの電極が設けられていることを特徴とする請求項２
    ２または請求項２３に記載の二次元画像表示素子。
25. 【請求項２５】前記マイクロセルは、電極の印加によっ
    て前記低屈折率と高屈折率の両液体の界面に働く界面張
    力により該高屈折率の液体の液面形状を変化させ、前記
    全反射ミラーへの前記液体等の接触状態を制御する構成
    を有することを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか
    １項に記載の二次元画像表示素子。
26. 【請求項２６】照明光束の光量を制御する光学素子であ
    って、画素毎に対応して前記照明光束を偏向するプリズ
    ムを備え、該プリズムは前記画素毎に対応する少なくと
    も一つのプリズム毎に偏向率が連続可変に構成され、該
    偏向率の変化によって照明光束の光量を制御することを
    特徴とする光学素子。
27. 【請求項２７】請求項２６に記載のプリズムを画素毎に
    対応させて二次元アレイ状に配置したプリズムアレイを
    構成し、二次元画像を表示するようにしたことを特徴と
    する二次元画像表示素子。
28. 【請求項２８】前記プリズムアレは、該プリズムアレイ
    を構成する各プリズムが三角形の中空のプリズムセルで
    形成され、内部を液体で満たし、該液体で満たされた部
    分を透過する光束を偏向するように構成されていること
    を特徴とする請求項２７に記載の二次元画像表示素子。
29. 【請求項２９】前記プリズムアレイは、ガラスや樹脂な
    どで一体成形されていることを特徴とする請求項２７ま
    たは請求項２８に記載の二次元画像表示素子。
30. 【請求項３０】前記プリズムアレイは、高屈折率の液体
    を封入したマイクロセルを前記中空のプリズムセル毎に
    対応させて二次元アレイ状に配列させてなるマイクロセ
    ルアレイと接合され、該マイクロセル内に封入した前記
    液体が中空のプリズムセル内に浸出可能となるように両
    者を連通させ、該マイクロセルに設けた加熱手段によっ
    て液体を加熱し、該液体の蒸気泡による加圧状態を変化
    させ、該加圧状態に応じた量の液体を前記中空のプリズ
    ムセルへ浸出させ、光束を偏向するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載
    の二次元画像表示素子。
31. 【請求項３１】前記マイクロセルは、該マイクロセル内
    に前記液体の外に気体を有し、該気体は該液体が加圧さ
    れたときには圧縮されてその体積変化を吸収し、前記加
    圧が低下したときにはバネ作用を及ぼして該液体を元の
    位置へ押し戻すことを特徴とする請求項３０に記載の二
    次元画像表示素子。