JP2003161820A - バンドパスフィルタ及び映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャープな波長分布が得られる軽量・コンパ
クトなバンドパスフィルタと、それを用いて高品位な映
像表示を行うことが可能な映像表示装置を提供する。 【解決手段】 ある領域の波長に対して一定の反射角度
選択領域を持つ反射光学素子(D)を備えたバンドパスフ
ィルタであって、反射光学素子(D)で１回の反射と１回
の透過が互いに異なる入射角度で行われる。反射によっ
て得られた波長分布に対し、その長波長側又は短波長側
の波長領域をカットする透過を行うことにより、入射光
(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの(L3)に変化させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバンドパスフィルタ
及び映像表示装置に関するものであり、更に詳しくは、
表示素子(例えばＬＣＤ：Liquid Crystal Display)の２
次元映像を接眼光学系で観察者眼に投影表示する映像表
示装置(例えばＨＭＤ：Head Mounted Display)、それに
用いるバンドパスフィルタや照明光学系等に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】映像表示装置において必要な波長分布の
光は、バンドパスフィルタを用いることにより得られ
る。しかし、シャープな波長分布を確保しながらバンド
パスフィルタの軽量・コンパクト化を図ることは困難で
ある。光学素子のコンパクト化を図るために、ホログラ
フィック光学素子(ＨＯＥ：Holographic Optical Eleme
nt)の角度選択性を利用した光学構成が、米国特許第3,9
40,203号，米国特許第4,830,464号，米国特許第4,874,2
14号等の各明細書や特開2000-28925号公報で提案されて
いる。それらが提案している光学構成では、対向配置さ
れた２枚の光学素子で透過と反射を繰り返す、いわゆる
パンケーキ型構造を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例はいずれ
も、光路の折り曲げにより光学素子の薄型化を図りなが
ら、接眼光学系のパワーにＨＯＥの回折作用を利用して
いる。このため、反射や透過の際に光の波長分布が変化
することはなく、コンパクトではあってもバンドパスフ
ィルタの効果は得られない。また、映像表示装置に必要
な照明やビーム整形にも用いることができない。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、シャープな波長分布が得ら
れる軽量・コンパクトなバンドパスフィルタと、それを
用いて高品位な映像表示を行うことが可能な映像表示装
置を提供することにある。また他の目的は、コンパクト
な照明光学系及びビーム整形光学系を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明のバンドパスフィルタは、ある領域の波
長に対して一定の反射角度選択領域を持つ反射光学素子
を備えたバンドパスフィルタであって、前記反射光学素
子で少なくとも１回の反射と少なくとも１回の透過が互
いに異なる入射角度で行われることを特徴とする。

【０００６】第２の発明のバンドパスフィルタは、ある
領域の波長に対して反射角度選択領域が同一又は異なる
２枚以上の反射光学素子を備えたバンドパスフィルタで
あって、前記反射光学素子のうちの少なくとも１枚で少
なくとも１回の反射が行われ、その反射後の光の波長を
制限するための反射又は透過が別の１枚で行われること
を特徴とする。

【０００７】第３の発明のバンドパスフィルタは、ある
領域の波長に対して反射角度選択領域が同一又は異なる
２枚以上の反射光学素子を備えたバンドパスフィルタで
あって、前記反射光学素子のうちの少なくとも１枚で少
なくとも１回の透過と少なくとも１回の反射が行われ、
その透過又は反射後の光の波長を制限するための透過又
は反射が別の１枚で行われることを特徴とする。

【０００８】第４の発明のバンドパスフィルタは、ある
領域の波長に対して反射角度選択領域が同一又は異なる
２枚以上の反射光学素子を備えたバンドパスフィルタで
あって、前記反射光学素子のうちの少なくとも２枚にお
いて、少なくとも１回の透過と少なくとも１回の反射が
行われるとともに、その透過又は反射後の光の波長を制
限するための別の反射又は透過が行われることを特徴と
する。

【０００９】第５の発明のバンドパスフィルタは、上記
第１〜第４のいずれか１つの発明の構成において、少な
くとも１回の反射又は透過によって得られた波長分布に
対し、その長波長側又は短波長側の波長領域をカットす
る透過又は反射が少なくとも１回行われることを特徴と
する。

【００１０】第６の発明のバンドパスフィルタは、上記
第１〜第４のいずれか１つの発明の構成において、前記
反射光学素子が２つ以上の異なる回折中心波長を有する
回折光学素子であって、少なくとも１回の反射又は透過
によって得られた波長分布に対し、前記回折中心波長に
対応したそれぞれの長波長側又は短波長側の波長領域を
カットする透過又は反射が少なくとも１回行われること
を特徴とする。

【００１１】第７の発明の照明光学系は、ある領域の波
長に対して一定の反射角度選択領域を持つ第１反射光学
素子と、それと同一又は異なる反射角度選択領域を持つ
第２反射光学素子と、が略平行に対向するように配置さ
れており、入射光が第１反射光学素子を透過し、第２反
射光学素子で反射され、第１反射光学素子で反射された
後、第２反射光学素子を透過するように光路が設定され
た照明光学系であって、前記第１，第２反射光学素子の
うちの少なくとも一方が、光を反射又は透過させる際に
回折作用により光を曲げる回折光学素子であることを特
徴とする。

【００１２】第８の発明の映像表示装置は、表示面に映
像を表示する映像表示素子と、その映像を拡大投影する
接眼光学系と、を有する映像表示装置であって、上記第
１〜第６のいずれか１つの発明に係るバンドパスフィル
タが光路中に配置されているか、又は上記第７の発明に
係る照明光学系が前記表示面を照明するために配置され
ていることを特徴とする。

【００１３】第９の発明のビーム整形光学系は、ある領
域の波長に対して一定の反射角度選択領域を持つ第１反
射光学素子と、それと同一又は異なる反射角度選択領域
を持つ第２反射光学素子と、が略平行に対向するように
配置されており、入射光が第１反射光学素子を透過し、
第２反射光学素子で反射され、第１反射光学素子で反射
された後、第２反射光学素子を透過するように光路が設
定されたビーム整形光学系であって、前記第１，第２反
射光学素子のうちの少なくとも一方が、光を反射又は透
過をさせる際に回折作用によりビーム断面形状を変化さ
せる回折光学素子であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したバンドパ
スフィルタ，映像表示装置等を、図面を参照しつつ説明
する。なお、各実施の形態の相互で同一の部分や相当す
る部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略す
る。

【００１５】《バンドパスフィルタの実施の形態(図１
〜図７)…反射光学素子：１枚，波長制限：透過時又は
反射時》図１に、第１の実施の形態の光学構成及び光路
を示す。第１の実施の形態は、平板状の反射光学素子
(D)と、それに対して略平行に対向するように配置され
たミラー(M)と、を備えたバンドパスフィルタである。
反射光学素子(D)は、ある領域の波長に対して一定の反
射角度選択領域を持っており、その角度選択性により光
の入射角度に応じた反射・透過が共に可能になってい
る。

【００１６】反射光学素子(D)としては、体積位相型・
反射型のホログラフィック光学素子(ＨＯＥ：Holograph
ic Optical Element)が用いられる。その材料として
は、ドライプロセスでの製造が可能なフォトポリマーが
望ましいが、銀塩材料，重クロム酸ゼラチン等でもよ
い。また、反射光学素子(D)は上記ＨＯＥやその他の回
折光学素子に限らず、例えば多層膜や多層フィルム(米
国特許第6,157,490号等参照。)等でもよい。一方、ミラ
ー(M)は光の反射を波長分布に影響を与えることなく行
う通常のミラーである。反射光学素子(D)とミラー(M)と
は所定間隔をあけて対向配置されているが、反射光学素
子(D)への光(L0)の入射が妨げられなければ、反射光学
素子(D)とミラー(M)とを貼り合わせて用いてもよい。反
射光学素子(D)とミラー(M)との貼り合わせにより、バン
ドパスフィルタを更に薄型化することが可能である。

【００１７】図１に示すバンドパスフィルタでは、光源
(例えばＬＥＤ：Light Emitting Diode)からの入射光(L
0)が反射光学素子(D)に対して斜めに入射し、そこでの
回折作用により略垂直に反射され、その反射光(L1)がミ
ラー(M)で反射され、その反射光(L2)が反射光学素子(D)
を略垂直に透過して、透過光(L3)として射出するように
光路が設定されている。反射光学素子(D)では反射と透
過がそれぞれ１回ずつ行われ、その際に入射光(L0)と反
射光(L2)とが互いに異なった入射角度で反射光学素子
(D)に入射する。反射光学素子(D)は、ある領域の波長に
対して一定の反射角度選択領域を持っているので、反射
光学素子(D)での反射により得られた反射光(L1,L2)の波
長分布に対し、その長波長側又は短波長側の波長領域を
反射光学素子(D)での透過によりカットすることが可能
である。その一例を図２に示す。

【００１８】図２のグラフは、長波長側の波長制限を行
う前と後の光の波長分布を示している(横軸：波長，縦
軸：光強度)。図２(Ａ)に示すように、まず入射光(L0)
の波長分布が反射光学素子(D)での反射により波長幅の
狭いもの(L1,L2)となる。次に、反射光(L2)の波長分布
のうち長波長側の一部の波長領域(E：破線右側の斜線部
分)が、反射光学素子(D)での透過によりカットされて、
波長幅は更に狭くなる。その結果、図２(Ｂ)に示すよう
に波長幅の狭いシャープな波長分布(L3)が得られる。

【００１９】上記のように、特定の波長に対して角度選
択性を有する反射光学素子(D)で、少なくとも１回の反
射と少なくとも１回の透過を互いに異なる入射角度で行
う構成とすることにより、バンドパスフィルタの薄型化
が可能になるとともに、入射光(L0)の波長分布を任意に
変化させる波長制限が可能となる。その際、少なくとも
１回の反射又は透過によって得られた波長分布に対し、
その長波長側又は短波長側の波長領域をカットする透過
又は反射を少なくとも１回行うことにより、入射光(L0)
の波長分布を波長幅の狭いもの(L3)に変化させることが
できる。したがって、反射光学素子(D)に対する入射角
の適切な制御により、バンドパスフィルタの軽量・コン
パクト化が可能であり、しかもシャープな波長分布を容
易に得ることが可能である。この観点から言えば、反射
光学素子(D)での光に対する作用は反射，透過の順に限
らず、透過，反射の順であっても構わない。そのように
構成された第２〜第５の実施の形態を以下に説明する。

【００２０】図３，図４に、第２，第３の実施の形態の
光学構成及び光路をそれぞれ示す。第２の実施の形態
(図３)は、平板状の反射光学素子(D)と、それに対して
傾斜するように配置されたハーフミラー(HM)と、を備え
たバンドパスフィルタであり、第３の実施の形態(図４)
は、球面状の反射光学素子(D)と、それに対して傾斜す
るように配置されたハーフミラー(HM)と、を備えたバン
ドパスフィルタである。反射光学素子(D)を構成する光
学面は、第１，第２の実施の形態のように平面であって
もよく、第３の実施の形態のように曲面であってもよ
い。反射光学素子(D)に曲面を用いることにより、光学
パワーを容易に持たせることが可能である。ただし、反
射光学素子(D)をＨＯＥで構成する場合には、その光学
面が平面であっても光学パワーを持たせることは可能で
ある。図５の断面図に、第１〜第３の実施の形態に用い
られる、ＨＯＥから成る反射光学素子(D)の一例を示
す。図５中、d1はＡＲコート(Anti Reflection coatin
g)、d2はガラス基板、d3はＨＯＥ層、d4はバリア層であ
る。

【００２１】図３，図４に示すバンドパスフィルタで
は、入射光(L0)が反射光学素子(D)を透過し、その透過
光(L1)がハーフミラー(HM)で反射され、その反射光(L2)
が反射光学素子(D)での回折作用により反射され、その
反射光(L3)がハーフミラー(HM)を透過して、透過光(L4)
として射出するように光路が設定されている。第１の実
施の形態と同様、反射光学素子(D)では反射と透過がそ
れぞれ１回ずつ行われ、その際に入射光(L0)と反射光(L
2)とが互いに異なった入射角度で反射光学素子(D)に入
射する。反射光学素子(D)は、ある領域の波長に対して
一定の反射角度選択領域を持っているので、反射光学素
子(D)での透過により得られた光(L1,L2)の波長分布に対
し、その長波長側又は短波長側の波長領域を反射光学素
子(D)での反射によりカットすることが可能である。

【００２２】反射光学素子(D)での光に対する作用を透
過，反射の順で行う構成では、光量選択性を有するハー
フミラー(HM)のような選択反射ミラーを、反射光学素子
(D)と組み合わせて用いることが容易である。選択反射
ミラーとしては、ハーフミラー(HM)以外に、ＰＢＳ(Pol
arizing Beam Splitter)，シート状ビームスプリッター
(例えば住友スリーエム(株)製の商品名：ＤＢＥＦ)，ワ
イヤーグリッド，コレステリック液晶等が挙げられる。
ハーフミラー(HM)以外の選択反射ミラーを備えた第４，
第５の実施の形態の光学構成及び光路を図６，図７にそ
れぞれ示す。

【００２３】第４の実施の形態(図６)は、平板状の反射
光学素子(D)と、それに対して略平行に対向するように
配置された１／４波長板(W)及びシート状ビームスプリ
ッター(P1)の貼り合わせ構造体と、を備えたバンドパス
フィルタであり、第５の実施の形態(図７)は、平板状の
反射光学素子(D)と、それに対して略平行に対向するよ
うに配置された１／４波長板(W)及びコレステリック液
晶(P2)の貼り合わせ構造体と、を備えたバンドパスフィ
ルタである。シート状ビームスプリッター(P1)やコレス
テリック液晶(P2)等の偏光光学素子は、偏光選択性(つ
まり特定の直線偏光のみを反射し他は透過させる特性)
を有する反射部材であり、ＰＢＳやワイヤーグリッドも
同様である。

【００２４】図６，図７に示すバンドパスフィルタで
は、例えば、表示素子(ＬＣＤ等)からの円偏光が入射光
(L0)として反射光学素子(D)を透過し、その透過光(L1)
が１／４波長板(W)を透過することにより直線偏光(例え
ばＳ偏光)となり、偏光光学素子(P1,P2)で反射された
後、１／４波長板(W)を再び透過することにより円偏光
の反射光(L2)となる。その反射光(L2)は反射光学素子
(D)での回折作用により反射され、その反射光(L3)が１
／４波長板(W)を透過することにより直線偏光(例えばＰ
偏光)となる。そして、偏光光学素子(P1,P2)を透過し
て、透過光(L4)として射出する。このように偏光光学素
子(P1,P2)を用いて反射光学素子(D)に偏光を入射させる
構成にすれば、ゴースト光等の余分な光をカットするこ
とができる。

【００２５】《バンドパスフィルタの実施の形態(図８
〜図１４)…反射光学素子：２枚又は３枚，波長制限：
透過時》図８に、第６の実施の形態の光学構成及び光路
を示す。第６の実施の形態は、２枚の平板状の第１，第
２反射光学素子(D1,D2)が略平行に対向するように配置
されたバンドパスフィルタである。第１，第２反射光学
素子(D1,D2)はいずれも、前記反射光学素子(D)と同様、
ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域を持っ
ており、その特定の波長に対する角度選択性により光の
入射角度に応じた反射・透過が共に可能になっている
(ＨＯＥ，多層膜，多層フィルム等)。ただし、第１，第
２反射光学素子(D1,D2)の反射角度選択領域は、互いに
異なっている。その角度選択性の違いにより第１，第２
反射光学素子(D1,D2)の略平行配置が可能となり、バン
ドパスフィルタの更なる薄型化を可能にする。なお光路
を変更することにより、反射角度選択領域が同一の第
１，第２反射光学素子(D1,D2)を用いることも可能であ
る。

【００２６】図８に示すバンドパスフィルタでは、光源
(例えばＬＥＤ)からの入射光(L0)が第１反射光学素子(D
1)に対して斜めに透過し、その透過光(L1)が第２反射光
学素子(D2)で斜めに反射され、その反射光(L2)が第１反
射光学素子(D1)で反射され、その反射光(L3)が第２反射
光学素子(D2)を略垂直に透過して、透過光(L4)として射
出するように光路が設定されている。第１，第２反射光
学素子(D1,D2)では、共に反射と透過がそれぞれ１回ず
つ行われる。その際、入射光(L0)と反射光(L2)とが互い
に異なった入射角度で第１反射光学素子(D1)に入射し、
透過光(L1)と反射光(L3)とが互いに異なった入射角度で
第２反射光学素子(D2)に入射する。第２反射光学素子(D
2)は、ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域
を持っているので、第１反射光学素子(D1)での透過と第
１，第２反射光学素子(D1,D2)での反射により得られた
反射光(L3)の波長分布に対し、その長波長側又は短波長
側の波長領域を第２反射光学素子(D2)での透過によりカ
ットすることが可能である。その一例を図９に示す。

【００２７】図９のグラフは、長波長側の波長制限を行
う前と後の光の波長分布を示している(横軸：波長，縦
軸：光強度)。図９(Ａ)に示すように、反射光(L3)の波
長分布のうち長波長側の一部の波長領域(E：破線右側の
斜線部分)が、第２反射光学素子(D2)での透過によりカ
ットされて波長幅が狭くなる。その結果、図９(Ｂ)に示
すように波長幅の狭いシャープな波長分布(L4)が得られ
る。２枚の反射光学素子(D1,D2)を用いているため、波
長幅のより一層狭いバンドパス効果を得ることができ
る。

【００２８】上記のように、第１反射光学素子(D1)での
透過及び反射並びに第２反射光学素子(D2)での反射を行
うことにより、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いも
の(L3)とし、更にその反射光(L3)の波長を制限する透過
を第２反射光学素子(D2)で行うことにより、入射光(L0)
の波長分布を任意に変化させることができる。つまり第
６の実施の形態は、前記第１の実施の形態(図１)におけ
るミラー(M)の代わりに第１反射光学素子(D1)を用いる
ことにより、波長制限の自由度を増やしたものと言え
る。したがって、バンドパスフィルタを薄型化するため
に第１，第２反射光学素子(D1,D2)において少なくとも
１回の透過と少なくとも１回の反射を行う構成にすれ
ば、その透過及び反射後の光の波長を制限するための別
の透過を行うことによって、入射光(L0)の波長分布を任
意に変化させることが可能となる。

【００２９】その際、少なくとも１回の反射又は透過に
よって得られた波長分布に対し、その長波長側又は短波
長側の波長領域をカットする透過を少なくとも１回行う
ことにより、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの
(L4)に変化させることができる。したがって、第１，第
２反射光学素子(D1,D2)に対する入射角の適切な制御に
より、バンドパスフィルタの軽量・コンパクト化が可能
であり、しかもシャープな波長分布を容易に得ることが
可能である。この観点から言えば、各反射光学素子(D1,
D2)の配置，光路，枚数等は上記第６の実施の形態(図
８)の場合に限らない。そのような構成を有する第７〜
第１１の実施の形態を以下に説明する。

【００３０】図１０〜図１４に、第７〜第１１の実施の
形態の光学構成及び光路をそれぞれ示す。第７の実施の
形態(図１０)では、第６の実施の形態(図８)において第
１，第２反射光学素子(D1,D2)の光に対する作用及び光
路を入れ替えた構成になっている。したがって、入射光
(L0)は第１反射光学素子(D1)に対して略垂直に入射し、
透過光(L4)は第２光学素子(D2)に対して斜めに射出す
る。第８，第９の実施の形態(図１１，図１２)では、第
１，第２反射光学素子(D1,D2)が非平行に対向配置され
ている。このように互いに傾斜した配置をとることによ
り、同一の角度選択性を有する反射光学素子(D1,D2)で
あっても、別の波長領域の光を反射又は透過させること
が可能となる。したがって、反射又は透過させる光の波
長領域が異なるバンドパスフィルタを容易に作製するこ
とができる。また互いに傾斜した配置をとることによ
り、反射光学素子(D1,D2)を構成するＨＯＥの回折効率
を良くすることができるというメリットもある。ただ
し、第１，第２反射光学素子(D1,D2)をＨＯＥで構成す
る場合には、平行な対向配置でも傾けたときの効果を容
易に持たせることが可能である。

【００３１】第１０の実施の形態(図１３)は、第１〜第
３反射光学素子(D1,D2,D3)の３枚で構成されたバンドパ
スフィルタである。このように反射光学素子(D1,…)を
３枚以上組み合わせることにより、より大きなバンドパ
ス効果を得ることができる。また、光学パワーを持たせ
る等の複数の機能を付加することも可能である。第９，
第１０の実施の形態(図１２，図１３)では、第１，第２
反射光学素子(D1,D2)や第３反射光学素子(D3)での反射
を計４回行う構成になっており、さらに第１０の実施の
形態(図１３)では、第１〜第３反射光学素子(D1〜D3)で
の透過を計５回行う構成になっている。このように反射
光学素子(D1,…)での反射・透過を３回以上行う構成に
することにより、反射光学素子(D1,…)に対する入射角
度を徐々に変化させて段階的に波長カットを行うことが
可能となる。したがって、よりシャープな波長分布を得
ることができる。

【００３２】第１１の実施の形態(図１４)は、第８，第
９の実施の形態(図１１，図１２)と同様に第１，第２反
射光学素子(D1,D2)が非平行に対向配置された構成にな
っているが、第１反射光学素子(D1)では１回の反射のみ
が行われ、第２反射光学素子(D2)では１回の透過のみが
行われる。入射光(L0)は第１反射光学素子(D1)で反射さ
れ、その反射光(L1)が第２反射光学素子(D2)を透過する
ことにより波長が制限される。その結果、入射光(L0)の
波長分布は波長幅の狭いもの(L2)に変化して、シャープ
な波長分布が得られる。

【００３３】《バンドパスフィルタの実施の形態(図１
５〜図１８)…反射光学素子：２枚，波長制限：反射
時》図１５に、第１２の実施の形態の光学構成及び光路
を示す。第１２の実施の形態の特徴は、第１反射光学素
子(D1)で光を反射する際に波長制限を行う点にあり、そ
れ以外は第６の実施の形態(図８)と同様の構成になって
いる。第１反射光学素子(D1)は、ある領域の波長に対し
て一定の反射角度選択領域を持っているので、第１反射
光学素子(D1)での透過と第２反射光学素子(D2)での反射
により得られた反射光(L2)の波長分布に対し、その長波
長側又は短波長側の波長領域を第１反射光学素子(D1)で
の反射によりカットすることが可能である。その一例を
図１６に示す。

【００３４】図１６のグラフは、短波長側の波長制限を
行う前と後の光の波長分布を示している(横軸：波長，
縦軸：光強度)。図１６(Ａ)に示すように、第１反射光
学素子(D1)で反射される光の波長分布(L3')は、反射光
(L2)の波長分布の長波長側にあるため、反射光(L2)の波
長分布のうち短波長側の一部の波長領域が、第１反射光
学素子(D1)での反射によりカットされて波長幅が狭くな
る。その結果、図１６(Ｂ)に示すように波長幅の狭いシ
ャープな波長分布(L3,L4)が得られる。なお第２反射光
学素子(D2)は、垂直に入射してくる反射光(L3)の波長分
布をすべて透過させる角度選択性を有するため、反射光
(L3)と透過光(L4)とで波長分布は同じである。

【００３５】上記のように、第１反射光学素子(D1)での
透過及び第２反射光学素子(D2)での反射を行うことによ
り、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの(L2)と
し、更にその反射光(L2)の波長を制限する反射を第１反
射光学素子(D1)で行うことにより、入射光(L0)の波長分
布を任意に変化させることができる。つまり第１２の実
施の形態は、前記第２〜第５の実施の形態(図３，図
４，図６，図７)における選択反射ミラー{例えばハーフ
ミラー(HM)}の代わりに第２反射光学素子(D2)を用いる
ことにより、波長制限の自由度を増やしたものと言え
る。したがって、バンドパスフィルタを薄型化するため
に第１，第２反射光学素子(D1,D2)において少なくとも
１回の透過と少なくとも１回の反射を行う構成にすれ
ば、その透過及び反射後の光の波長を制限するための別
の反射を行うことによって、入射光(L0)の波長分布を任
意に変化させることが可能となる。

【００３６】その際、少なくとも１回の反射又は透過に
よって得られた波長分布に対し、その長波長側又は短波
長側の波長領域をカットする反射を少なくとも１回行う
ことにより、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの
(L3,L4)に変化させることができる。したがって、第
１，第２反射光学素子(D1,D2)に対する入射角の適切な
制御により、バンドパスフィルタの軽量・コンパクト化
が可能であり、しかもシャープな波長分布を容易に得る
ことが可能である。この観点から言えば、各反射光学素
子(D1,D2)の配置等は上記第１２の実施の形態(図１５)
の場合に限らない。そのような構成を有する第１３，第
１４の実施の形態を以下に説明する。

【００３７】図１７，図１８に、第１３，第１４の実施
の形態の光学構成及び光路をそれぞれ示す。いずれも第
１，第２反射光学素子(D1,D2)が非平行に対向配置され
た構成になっている。第１３の実施の形態(図１７)で
は、第１反射光学素子(D1)で透過と反射が１回ずつ行わ
れ、第２反射光学素子(D2)で１回の反射のみが行われ
る。入射光(L0)は第１反射光学素子(D1)を透過し、その
透過光(L1)が第２反射光学素子(D2)で反射される。そし
て、第１反射光学素子(D1)での透過時とは異なる角度で
入射した反射光(L2)が、第１反射光学素子(D1)で反射さ
れることにより波長制限される。その結果、入射光(L0)
の波長分布は波長幅の狭いもの(L3)に変化して、シャー
プな波長分布が得られる。第１４の実施の形態(図１８)
では、第１，第２反射光学素子(D1,D2)でそれぞれ１回
の反射のみが行われる。入射光(L0)は第１反射光学素子
(D1)で反射され、その反射光(L1)が第２反射光学素子(D
2)で反射されることにより波長制限される。その結果、
入射光(L0)の波長分布は波長幅の狭いもの(L2)に変化し
て、シャープな波長分布が得られる。

【００３８】《バンドパスフィルタの実施の形態(図１
９〜図２２)…反射光学素子：２枚，波長制限：反射時
及び透過時》図１９に、第１５の実施の形態の光学構成
及び光路を示す。第１５の実施の形態の特徴は、第１反
射光学素子(D1)で光が反射する際と第２反射光学素子(D
2)を光が透過する際とに波長制限を行う点にあり、それ
以外は第６，第１２の実施の形態(図８，図１５)と同様
の構成になっている。第１，第２反射光学素子(D1,D2)
は、前述したように特定の波長に対する角度選択性を有
しているため、反射光(L2)の波長分布に対し、その長波
長側又は短波長側の波長領域を第１反射光学素子(D1)で
の反射によりカットすることが可能であり、反射光(L3)
の波長分布に対し、その長波長側又は短波長側の波長領
域を第２反射光学素子(D2)での透過によりカットするこ
とが可能である。その一例を図２０に示す。

【００３９】図２０のグラフは、波長分布の両側(長波
長側と短波長側)で波長制限を行う前と後の光の波長分
布を示している(横軸：波長，縦軸：光強度)。図２０
(Ａ)に示すように、第１反射光学素子(D1)で反射される
光の波長分布(L3')は、反射光(L2)の波長分布の長波長
側にあるため、反射光(L2)の波長分布のうち短波長側の
一部の波長領域が、第１反射光学素子(D1)での反射によ
りカットされて波長幅が狭くなる。そして、反射光(L3)
の波長分布のうち長波長側の一部の波長領域(E：破線右
側の斜線部分)が、第２反射光学素子(D2)での透過によ
りカットされて波長幅が狭くなる。その結果、図２０
(Ｂ)に示すように波長分布の両側がカットされた、波長
幅の狭いシャープな波長分布(L4)が得られる。

【００４０】上記のように、第１反射光学素子(D1)での
透過及び第２反射光学素子(D2)での反射を行うことによ
り、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの(L2)と
し、更にその反射光(L2)の波長を制限する反射及び透過
を第１，第２反射光学素子(D1,D2)で行うことにより、
入射光(L0)の波長分布を任意に変化させることができ
る。つまり第１５の実施の形態は、前記第６，第１２の
実施の形態(図８，図１５)の両方の特徴点を有すること
により、波長制限の回数を増やしたものと言える。した
がって、バンドパスフィルタを薄型化するために第１，
第２反射光学素子(D1,D2)において少なくとも１回の透
過と少なくとも１回の反射を行う構成にすれば、その透
過及び反射後の光の波長を制限するための別の反射及び
透過を行うことによって、入射光(L0)の波長分布を任意
に変化させることが可能となる。

【００４１】その際、少なくとも１回の反射又は透過に
よって得られた波長分布に対し、その長波長側及び短波
長側の波長領域をカットする反射を少なくとも１回行う
ことにより、入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの
(L4)に変化させることができる。したがって、第１，第
２反射光学素子(D1,D2)に対する入射角の適切な制御に
より、バンドパスフィルタの軽量・コンパクト化が可能
であり、しかもシャープな波長分布を容易に得ることが
可能である。この観点から言えば、上記第１５の実施の
形態(図１９)に波長制限機能を更に付加することも可能
である。そのような構成を有する第１６の実施の形態を
以下に説明する。

【００４２】図２１に、第１６の実施の形態の光学構成
及び光路を示す。第１６の実施の形態の特徴は、第１反
射光学素子(D1)で光が反射する際と第２反射光学素子(D
2)を光が透過する際とに波長制限を行うことに加え、更
に第１反射光学素子(D1)を光が透過する際にも波長制限
を行う点にある。それ以外は第１５の実施の形態(図１
９)と同様の構成になっている。第１反射光学素子(D1)
は、ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域を
持っているので、入射光(L0)の波長分布に対し、その長
波長側又は短波長側の波長領域を第１反射光学素子(D1)
での透過によりカットすることが可能である。その一例
を図２２に示す。

【００４３】図２２のグラフは、波長分布の両側(長波
長側と短波長側)で波長制限を行う前と後の光の波長分
布を示している(横軸：波長，縦軸：光強度)。図２２
(Ａ)に示すように、入射光(L0)の波長分布のうち短波長
側の一部の波長領域(E1：破線左側の斜線部分)が、第１
反射光学素子(D1)での透過によりカットされて波長幅が
狭くなる。第１反射光学素子(D1)で反射される光の波長
分布(L3')は、第２反射光学素子(D2)で反射される光(L
2')の波長分布の長波長側にあるため、反射光(L2)の波
長分布のうち短波長側の一部の波長領域が、第１反射光
学素子(D1)での反射によりカットされて波長幅が狭くな
る。そして、反射光(L3)の波長分布のうち長波長側の一
部の波長領域(E2：破線右側の斜線部分)が、第２反射光
学素子(D2)での透過によりカットされて波長幅が狭くな
る。その結果、図２２(Ｂ)に示すように波長分布の両側
がカットされた、波長幅の更に狭いシャープな波長分布
(L4)が得られる。

【００４４】上記第１６の実施の形態のように、反射や
透過を複数回繰り返すことにより波長制限回数を増やせ
ば、波長分布の半値幅が狭い光線が得られる。なお、第
１反射光学素子(D1)での反射により制限される波長と、
第２反射光学素子(D2)での反射により制限される波長
と、は同一であってもよい。つまり、反射光(L2)と反射
光(L3)とは、同一波長幅の波長分布であってもよい。し
たがって、第１反射光学素子(D1)での反射時に波長を制
限する代わりに、第２反射光学素子(D2)での反射時に波
長を制限してもよい。

【００４５】《バンドパスフィルタの実施の形態(図２
３，図２４)…反射光学素子：２枚，波長制限：多波長
透過時》図２３に、第１７の実施の形態の光学構成及び
光路を示す。第１７の実施の形態の特徴は、第２反射光
学素子(D2)を光が透過する際に３つの波長を制限する点
にあり、それ以外は第６の実施の形態(図８)と同様の構
成になっている。つまり、第１，第２反射光学素子(D1,
D2)が３つの異なる回折中心波長{例えば３原色に対応し
たＲ(赤)・Ｇ(緑)・Ｂ(青)}を有する回折光学素子(ＨＯ
Ｅ)であって、反射光(L3)の波長分布に対し、回折中心
波長に対応したそれぞれの長波長側の波長領域をカット
する透過が、第２反射光学素子(D2)で行われる構成にな
っている。図２４に、その波長分布の変化を示す。

【００４６】図２４のグラフは、３つの波長について長
波長側の波長制限を行う前と後の光の波長分布を示して
いる(横軸：波長，縦軸：光強度)。図２４(Ａ)に示すよ
うに、反射光(L3)の波長分布のうち長波長側の一部の波
長領域(E：破線右側の斜線部分)が、第２反射光学素子
(D2)での透過によりカットされて波長幅が狭くなる。そ
の結果、図２４(Ｂ)に示すように各回折中心波長に対応
した波長領域について、波長幅の狭いシャープな波長分
布(L4)が得られる。

【００４７】第１，第２反射光学素子(D1,D2)は、それ
ぞれが１枚の素子から成るもの(例えば多重露光により
作製されたＨＯＥ)でもよく、各波長を制限する素子の
２枚以上の重ね合わせや貼り合わせから成るものでもよ
い。本実施の形態のように多波長対応の構成では、多重
露光の方が作製容易ではあるが、複数枚の重ね合わせや
貼り合わせで構成すれば高い効率の回折効果を得ること
ができる。また、第１２，第１５，第１６の実施の形態
(図１５，図１９，図２１)のように、波長制限を反射の
際や反射及び透過の際に行う構成としてもよい。

【００４８】上記のように、第１，第２反射光学素子(D
1,D2)が２つ以上の異なる回折中心波長を有する回折光
学素子(ＨＯＥ等)であって、少なくとも１回の反射又は
透過によって得られた波長分布に対し、回折中心波長に
対応したそれぞれの長波長側又は短波長側の波長領域を
カットする透過又は反射を少なくとも１回行う構成とす
ることにより、回折中心波長に対応した各波長領域につ
いて入射光(L0)の波長分布を波長幅の狭いもの(L4)に変
化させることができる。例えばＬＥＤ光源のＲＧＢに対
応した波長の光線をそれぞれ狭波長化することが可能で
あり、薄型で安価なカラー対応(ＲＧＢ)のバンドパスフ
ィルタを得ることができる。なお、作製容易なＨＯＥで
第１，第２反射光学素子(D1,D2)を構成すれば、各波長
の制限を効率良く行うことができる。

【００４９】《バンドパスフィルタの実施の形態(図２
５，図２６)…反射光学素子：２枚(光学パワー)，波長
制限：透過時》図２５に、第１８の実施の形態の光学構
成及び光路を示す。第１８の実施の形態の特徴は、第２
反射光学素子(D2)が正の光学パワーを有する点にあり、
それ以外は第６の実施の形態(図８)と同様の構成になっ
ている。このバンドパスフィルタでは、光源(例えばＬ
ＥＤ)から発散した入射光(L0)が第１反射光学素子(D1)
を透過し、その透過光(L1)が第２反射光学素子(D2)の正
の光学パワーにより略垂直に反射され、その反射光(L2)
が第１反射光学素子(D1)で略垂直に反射される。その反
射光(L3)が第２反射光学素子(D2)を略垂直に透過する際
に波長制限されて、平行光の透過光(L4)として射出す
る。図２６に、その波長分布の変化を示す。

【００５０】図２６のグラフは、波長制限を行う前と後
の光の波長分布を示している(横軸：波長，縦軸：光強
度)。図２６(Ａ)に示すように、透過光(L1)の波長分布
のうちの一部の波長領域が、第２反射光学素子(D2)での
透過によりカットされて波長幅が狭くなる。その結果、
図２６(Ｂ)に示すように波長幅の狭いシャープな波長分
布(L4)が得られる。

【００５１】ここでは、第２反射光学素子(D2)に正の光
学パワーを持たせているが、第１反射光学素子(D1)に光
学パワーを持たせてもよく、また、第１，第２反射光学
素子(D1,D2)共に正・負いずれかの光学パワーを持たせ
てもよい。第１，第２反射光学素子(D1,D2)のうちの少
なくとも一方に正又は負の光学パワーを持たせることに
より、バンドパスフィルタにレンズ機能(例えばコンデ
ンサレンズ機能)を付加することができ、多機能なバン
ドパスフィルタとすることができる。

【００５２】《照明光学系の実施の形態(図２７，図２
８)…反射光学素子：２枚(レンズ機能)》図２７，図２
８に、第１９，第２０の実施の形態の光学構成及び光路
をそれぞれ示す。第１９の実施の形態の特徴は第２反射
光学素子(D2)が正の光学パワーを有する点にあり、第２
０の実施の形態の特徴は第１反射光学素子(D1)が負の光
学パワーを有する点にある。そして第１９，第２０の実
施の形態の照明光学系では、入射光(L0)が第１反射光学
素子(D1)を透過し、その透過光(L1)が第２反射光学素子
(D2)で反射され、その反射光(L2)が第１反射光学素子(D
1)で反射された後、反射光(L3)が第２反射光学素子(D2)
を透過して透過光(L4)が射出するように光路が設定され
ており、回折光学素子から成る第１，第２反射光学素子
(D1,D2)の光学パワーにより、全体として正レンズ(コン
デンサレンズ等)，負レンズとして機能する。これらの
基本構成は、前記第１８の実施の形態(図２５)と同様で
ある。

【００５３】上記のように、第１，第２反射光学素子(D
1,D2)のうちの少なくとも一方を回折光学素子で構成
し、光の反射又は透過の際に回折作用により光を曲げる
レンズ構成にすれば、軽量・小型で簡便な照明光学系を
容易に得ることができる。なお、第１８の実施の形態
(図２５)と同様、波長制限機能をレンズ機能と共に有す
る構成としてもよい。また、２枚の反射光学素子(D1,D
2)の光学特性は異なることが望ましいが、同一であって
も構わない。反射光学素子(D1,D2)の光学面は平面に限
らず曲面であってもよく、反射光学素子(D1,D2)を傾斜
配置したり枚数を３枚以上に増やしたりしてもよく、偏
光を用いる構成としてもよい。また第１，第２反射光学
素子(D1,D2)は、それぞれが１枚の素子から成るもの(例
えば多重露光により作製されたＨＯＥ)でもよく、２枚
以上の重ね合わせや貼り合わせから成るものでもよい。
反射光学素子(D1,D2)として、２つ以上の異なる回折中
心波長を有する回折光学素子を用いることにより、例え
ばＬＥＤ光源のＲＧＢに対応した波長の光線をそれぞれ
曲げるレンズ構成にしてもよい。

【００５４】《照明光学系の実施の形態(図２９〜図３
１)…反射光学素子：２枚(色合わせ機能)》図２９〜図
３１に、第２１〜第２３の実施の形態の光学構成及び光
路をそれぞれ示す。第２１の実施の形態の特徴は、第２
反射光学素子(D2)がＲＧＢの色合わせ機能を有する点に
あり、第２２の実施の形態の特徴は、第１，第２反射光
学素子(D1,D2)がＲＧＢの色合わせ機能を有する点にあ
る。また、第２３の実施の形態の特徴は、楔プリズム(P
R)の両面に貼り付けられた第１，第２反射光学素子(D1,
D2)がＲＧＢの色合わせ機能を有する点にある。

【００５５】第２１〜第２３の実施の形態の照明光学系
では、ＲＧＢの入射光(L0)が第１反射光学素子(D1)を透
過し、その透過光(L1)が第２反射光学素子(D2)で反射さ
れ、その反射光(L2)が第１反射光学素子(D1)で反射され
た後、反射光(L3)が第２反射光学素子(D2)を透過して透
過光(L4)が射出するように光路が設定されており、回折
光学素子から成る第１，第２反射光学素子(D1,D2)の回
折作用によりＲＧＢの色合わせを行う。この色合わせ機
能により、ＲＧＢの各照明光源の虚像位置がおおよそ一
致するように光を曲げて色合わせを行うことができる。
また、楔プリズム(PR)の両面に貼られた第１，第２反射
光学素子(D1,D2)で色合わせを行う第２３の実施の形態
によれば、楔プリズム(PR)の色分散作用により光線のズ
レを直すことができるため、色合わせがより一層容易に
なる。

【００５６】上記のように、第１，第２反射光学素子(D
1,D2)のうちの少なくとも一方を回折光学素子で構成
し、光の反射又は透過の際に回折作用により光を曲げる
色合わせ構成にすれば、軽量・小型で簡便な照明光学系
を容易に得ることができる。なお、前記波長制限機能を
色合わせ機能と共に有する構成としてもよい。また、２
枚の反射光学素子(D1,D2)の光学特性は異なることが望
ましいが、同一であっても構わない。反射光学素子(D1,
D2)の光学面は平面に限らず曲面であってもよく、反射
光学素子(D1,D2)を傾斜配置したり枚数を３枚以上に増
やしたりしてもよく、偏光を用いる構成としてもよい。
また第１，第２反射光学素子(D1,D2)は、それぞれが１
枚の素子から成るもの(例えば多重露光により作製され
たＨＯＥ)でもよく、２枚以上の重ね合わせや貼り合わ
せから成るものでもよい。反射光学素子(D1,D2)とし
て、２つ以上の異なる回折中心波長を有する回折光学素
子を用いることにより、例えばＬＥＤ光源のＲＧＢに対
応した波長の光線をそれぞれ曲げる色合わせ構成にして
もよい。

【００５７】《照明光学系の実施の形態(図３２)…反射
光学素子：２枚(レンズ機能と色合わせ機能)》図３２
に、第２４の実施の形態の光学構成及び光路を示す。第
２４の実施の形態の特徴は、第１９の実施の形態(図２
７)のレンズ機能と第２２の実施の形態(図３０)の色合
わせ機能とを共に有する点にある。この組み合わせは本
実施の形態の構成に限らず、レンズ機能に関しては第２
０の実施の形態(図２８)との組み合わせでもよく、色あ
わせ機能に関しては第２１，第２３の実施の形態(図２
９，図３１)との組み合わせでもよい。

【００５８】《ビーム整形光学系の実施の形態(図３３
〜図３５)…反射光学素子：２枚》図３３，図３４に、
第２５の実施の形態のｘ方向(短軸方向)，ｙ方向(長軸
方向)の光学断面構成及び光路をそれぞれ示し、図３５
(Ａ),(Ｂ)に整形前後のビーム形状(PN1,PN2)をそれぞれ
示す。第２５の実施の形態の特徴は、ｘ方向とｙ方向と
で異なった光学パワーを有する点にある。つまり、この
実施の形態のビーム整形光学系は、ｘ方向とｙ方向とで
異なる光学パワーを有するアナモルフィック光学系であ
り、その負の光学パワーによりビーム径をｘ方向に伸ば
すとともに、正の光学パワーによりビーム径をｙ方向に
縮める。したがって、図３５(Ａ)に示すようにレーザ光
源(s，半導体レーザ等)から射出した楕円状ビーム(PN1)
は、図３５(Ｂ)に示すように円形ビーム(PN2)に整形さ
れる。

【００５９】第２５の実施の形態のビーム整形光学系で
は、入射光(L0)が第１反射光学素子(D1)を透過し、その
透過光(L1)が第２反射光学素子(D2)で反射され、その反
射光(L2)が第１反射光学素子(D1)で反射された後、反射
光(L3)が第２反射光学素子(D2)を透過して透過光(L4)が
射出するように光路が設定されており、回折光学素子か
ら成る反射光学素子(D1,D2)で光を反射させる際に回折
作用によりビーム断面形状を変化させる。このように、
第１，第２反射光学素子(D1,D2)のうちの少なくとも一
方を回折光学素子で構成し、光の反射又は透過の際に回
折作用によりビーム断面形状を変化させる構成にすれ
ば、軽量・小型で簡便なビーム整形光学系を容易に得る
ことができる。なお、第１，第２反射光学素子(D1,D2)
は、それぞれが１枚の素子から成るもの(例えば多重露
光により作製されたＨＯＥ)でもよく、２枚以上の重ね
合わせや貼り合わせから成るもの(つまりｘ方向とｙ方
向でアナモルフィックな光学パワーになるように配置さ
れたもの)でもよい。

【００６０】《映像表示装置の実施の形態(図３６〜図
４０)》図３６〜図４０に、第２６〜第３０の実施の形
態の光学構成及び光路をそれぞれ示す。図３６〜図４０
において、1はＬＥＤ、2は照明用のコンデンサレンズ、
3は透過型のＬＣＤ、4はホログラフィック拡大光学素
子、5は観察者眼、6はプリズムであり、BPは前述した第
１〜第１８の実施の形態に相当するバンドパスフィルタ
(BP)である。ＬＥＤ(1)はＬＣＤ(3)の表示面(3s)を照明
するための照明光を発する照明光源であり、コンデンサ
レンズ(2)はＬＥＤ(1)からの光を平行光にするコリメー
タレンズである。またＬＣＤ(3)は、表示面(3s)に２次
元映像を表示する透過型の空間変調素子である。このＬ
ＣＤ(3)は非発光型の表示素子であるため、その２次元
映像はＬＥＤ(1)からの照明光で表示面(3s)が照明され
ることにより視覚可能となり、ホログラフィック拡大光
学素子(4)が接眼光学系として２次元映像を観察者眼(5)
に拡大投影する。

【００６１】第２６〜第３０の実施の形態のそれぞれの
特徴は、光路中のバンドパスフィルタ(BP)の配置にあ
る。第２６の実施の形態(図３６)では、コンデンサレン
ズ(2)とＬＣＤ(3)との間にバンドパスフィルタ(BP)が配
置されている。第２７の実施の形態(図３７)では、ＬＥ
Ｄ(1)とＬＣＤ(3)との間にバンドパスフィルタ(BP)が配
置されている。第２７の実施の形態(図３７)に用いられ
ているバンドパスフィルタ(BP)はコンデンサレンズ機能
を有するものであり、前述の第１９の実施の形態の照明
光学系(図２７)に相当する。したがって、コンデンサレ
ンズ(2)は不要である。第２８の実施の形態(図３８)で
は、ＬＥＤ(1)とコンデンサレンズ(2)との間にバンドパ
スフィルタ(BP)が配置されており、第２９の実施の形態
(図３９)では、ＬＣＤ(3)とプリズム(6)及びホログラフ
ィック拡大光学素子(4)との間にバンドパスフィルタ(B
P)が配置されている。第３０の実施の形態(図４０)で
は、ＬＣＤ(3)とホログラフィック拡大光学素子(4)との
間のプリズム(6)にバンドパスフィルタ(BP)が配置され
ており、第１反射光学系(D1)で２回反射と１回透過が行
われ、第２反射光学素子(D2)で１回反射と１回透過が行
われる。そして、そのいずれかの反射・透過の際に波長
制限が行われることにより、バンドパス効果が得られ
る。

【００６２】第２６〜第３０の実施の形態のようにバン
ドパスフィルタ(BP)を用いることにより、波長幅の狭い
シャープな波長分布が得られるため、軽量・小型の安価
で簡素な構成でありながら高品位な映像表示を行うこと
が可能である。また、バンドパスフィルタ(BP)を用いる
ことにより、ホログラフィック拡大光学素子(4)による
回折光の色収差を適度に低減することも可能である。

【００６３】図４１に、本発明のバンドパスフィルタ(B
P)を眼鏡型の映像表示装置に用いた例を示す。図４１に
おいて、4はホログラフィック拡大光学素子、6はプリズ
ムであり、7はケーブル、8は連結部、8R,8Lは鼻当て
部、9R,9Lはレンズ、10は表示部、11R,11Lはテンプル
部、14は筐体である。右目用のレンズ(9R)の一部にはプ
リズム(6)が埋め込まれており、プリズム(6)の上部には
映像を表示する表示部(10)が取り付けられている。表示
部(10)には電源供給部及び信号供給用のケーブル(7)が
接続されている。表示部(10)は筐体(14)に覆われてお
り、筐体(14)によりプリズム(6)が挟まれている。前述
したＬＥＤ(1)，コンデンサレンズ(2)，ＬＣＤ(3)等
は、筐体(14)内に設けられている。このような構成にす
ることにより、軽量で小型の映像表示装置を構成するこ
とができる。

【００６４】なお、上述した第１〜第３０の実施の形態
には、以下の構成を有する発明(j1〜j22)が含まれてい
る。 (j1) ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域
を持つ反射光学素子で構成され、その反射光学素子で少
なくとも１回の反射と少なくとも１回の透過がなされる
光路を有することを特徴とするバンドパスフィルタ。こ
の構成により、１つの反射光学素子で反射と透過が行わ
れるので、容易に波長幅の狭いバンドパス効果が得られ
る。 (j2) ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域
を持つ２枚以上の反射光学素子で構成され、その反射光
学素子のうち少なくとも１枚で、少なくとも１回の反射
がなされ、かつ、別の１枚で反射又は透過がなされる光
路を有することを特徴とするバンドパスフィルタ。この
構成により、２つ以上の反射光学素子で反射と透過が行
われるので、波長幅の更に狭いバンドパス効果が得られ
る。 (j3) ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域
を持つ２枚以上の反射光学素子で構成され、その反射光
学素子のうち少なくとも１枚で、少なくとも１回の反射
と少なくとも１回の透過がなされ、かつ、別の１枚で反
射又は透過がなされる光路を有することを特徴とするバ
ンドパスフィルタ。この構成により、２つ以上の反射光
学素子で反射と透過が行われるので、波長幅の更に狭い
バンドパス効果が得られる。また１つの反射光学素子を
光が反射及び透過するので、バンドパスフィルタの軽量
・小型化が可能である。 (j4) ある領域の波長に対して一定の反射角度選択領域
を持つ２枚以上の反射光学素子で構成され、その反射光
学素子のうち少なくとも２枚で、１回の反射と１回の透
過がなされる光路を有することを特徴とするバンドパス
フィルタ。この構成により、２つの反射光学素子で反射
と透過が行われるので、薄型でありながら波長幅の狭い
バンドパス効果が得られる。

【００６５】(j5) 反射光学素子で反射する光の波長を
透過する際にカットして狭くすることを特徴とする上記
(j1)〜(j4)のいずれか１つに記載のバンドパスフィル
タ。この構成により、簡便で軽量・小型の反射光学素子
でありながら、波長幅の狭いバンドパスフィルタ効果が
容易に得られる。 (j6) １枚の反射光学素子で反射する光の波長を、別の
１枚を反射する際にカットして狭くすることを特徴とす
る上記(j2)〜(j4)のいずれか１つに記載のバンドパスフ
ィルタ。この構成により、簡便で軽量・小型の反射光学
素子でありながら、波長幅の狭いバンドパスフィルタ効
果が容易に得られる。 (j7) １枚の反射光学素子で反射する光の波長を、別の
１枚を反射する際と透過する際にカットして狭くするこ
とを特徴とする上記(j2)〜(j4)のいずれか１つに記載の
バンドパスフィルタ。この構成により、１枚の反射光学
素子が反射と透過での２回カットに用いられるため、波
長幅の更に狭いバンドパスフィルタ効果が得られる。 (j8) 入射光線の波長を１枚の反射光学素子で反射する
際と透過する際にカットし、更に別の１枚を反射する際
と透過する際にカットして狭くすることを特徴とする上
記(j2)〜(j4)のいずれか１つに記載のバンドパスフィル
タ。この構成により、２枚の反射光学素子が反射と透過
での２回カットに用いられるため、波長幅の更に狭いバ
ンドパスフィルタ効果が得られ、しかも薄型化が可能で
ある。

【００６６】(j9) 反射光学素子が体積位相型ＨＯＥ，
多層膜又は多層フィルタであることを特徴とする上記(j
1)〜(j8)のいずれか１つに記載のバンドパスフィルタ。
この構成により、軽量・小型・薄型・安価にバンドパス
フィルタを作製することが可能である。 (j10) 体積位相型ＨＯＥが、２つ以上の異なる回折中
心波長を有しており、２つ以上の波長を制限することを
特徴とする上記(j9)記載のバンドパスフィルタ。この構
成により、薄型のバンドパスフィルタを容易に作製する
ことが可能であり、しかもカラー対応を安価に行うこと
ができる。 (j11) 反射光学素子が正又は負の光学パワー(例えばコ
ンデンサパワー)を有することを特徴とする上記(j1)〜
(j10)のいずれか１つに記載のバンドパスフィルタ。こ
の構成により、波長制限機能，コンデンサレンズ機能等
の複数の機能をあわせ持つ高機能化が可能である。

【００６７】(j12) ある領域の波長に対して一定の反
射角度選択領域を持つ反射光学素子と、それと同一又は
別の反射光学素子を、複数枚、略対向して配置し、それ
ぞれの反射光学素子で少なくとも１回の反射と少なくと
も１回の透過により光を曲げる回折光学素子を用いるこ
とを特徴とする照明光学装置。この構成により、簡便で
軽量・小型の反射光学素子でありながら、光を曲げる効
果(コンデンサレンズ効果，色合わせ効果)が容易に得ら
れる。 (j13) 回折光学素子が正又は負のレンズ機能を有する
ことを特徴とする上記(j12)記載の照明光学装置。この
構成により、軽量・小型・薄型・安価・簡便な反射光学
素子で容易にレンズ機能が得られる。 (j14) 回折光学素子で複数の照明光源の虚像位置がお
およそ一致するように色合わせすることを特徴とする上
記(j12)又は(j13)記載の照明光学装置。この構成によ
り、軽量・小型・薄型・安価・簡便な反射光学素子で色
合わせ機能が容易に得られ、カラー対応が可能である。 (j15) 回折光学素子がバンドパスフィルタ機能を兼ね
ることを特徴とする上記(j12)〜(j14)のいずれか１つに
記載の照明光学装置。この構成により、波長制限機能，
コンデンサレンズ機能，色合わせ機能等の複数の機能を
あわせ持つ高機能化が可能である。

【００６８】(j16) ある領域の波長に対して一定の反
射角度選択領域を持つ反射光学素子を、複数枚、略対向
して配置し、それぞれの反射光学素子で少なくとも１回
の反射と少なくとも１回の透過により、光のビームの断
面形状を整形することを特徴とする回折光学系。この構
成により、簡便で軽量・小型の反射光学素子でありなが
ら、光源光のビーム径を容易に整形することができる。 (j17) ２枚の反射光学素子から成り、それぞれの反射
光学素子がアナモルフィックな光学パワーを有すること
を特徴とする上記(j16)記載の回折光学系。この構成に
より、軽量・小型化とともに、ｘ方向とｙ方向とで非対
称な光学パワーにより光を曲げてビーム整形することが
できる。

【００６９】(j18) 反射光学素子が体積位相型ＨＯＥ
であることを特徴とする上記(j12)〜(j15)のいずれか１
つに記載の照明光学装置、又は反射光学素子が体積位相
型ＨＯＥであることを特徴とする上記(j16)又は(j17)記
載の回折光学系。この構成により、軽量・小型・薄型・
安価に照明光学装置又は回折光学系を作製することが可
能である。 (j19) 上記(j1)〜(j11)のいずれか１つに記載のバンド
パスフィルタを用いたことを特徴とする映像表示装置。
この構成により、映像表示装置の小型化が可能である。 (j20) 上記(j12)〜(j15)のいずれか１つに記載の照明
光学装置を用いたことを特徴とする映像表示装置。この
構成により、映像表示装置の小型化が可能である。 (j21) 上記(j1)〜(j11)のいずれか１つに記載のバンド
パスフィルタ又は上記(j12)〜(j15)のいずれか１つに記
載の照明光学装置を用いたことを特徴とする映像表示装
置。この構成により、映像表示装置の小型化が可能であ
る。 (j22) ＨＯＥを含む拡大光学系を備えたことを特徴と
する上記(j19)〜(j21)のいずれか１つに記載の映像表示
装置。この構成により、ＨＯＥによる回折光の色収差を
適度に低減することが可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のバンドパス
フィルタによれば、シャープな波長分布が得られるとと
もに、その軽量・コンパクト化が可能である。本発明の
照明光学系によれば、回折作用で光を曲げる構成になっ
ているため、コンパクトな構成でありながらコンデンサ
レンズ機能や色合わせ機能を得ることができる。また本
発明のビーム整形光学系によれば、回折作用によりビー
ム断面形状を変化させる構成になっているため、コンパ
クトな構成でありながら優れたビーム整形機能が得られ
る。そして、本発明に係るバンドパスフィルタや照明光
学系を用いることにより、安価で簡素な構成でありなが
ら高品位な映像表示を行うことが可能な軽量・小型の映
像表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図２】第１の実施の形態における波長制限前後の光の
波長分布を示すグラフ。

【図３】第２の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図４】第３の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図５】第１〜第３の実施の形態に用いられる反射光学
素子の一例を示す断面図。

【図６】第４の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図７】第５の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図８】第６の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図９】第６の実施の形態における波長制限前後の光の
波長分布を示すグラフ。

【図１０】第７の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図１１】第８の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図１２】第９の実施の形態の概略構成を示す光学構成
図。

【図１３】第１０の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図１４】第１１の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図１５】第１２の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図１６】第１２の実施の形態における波長制限前後の
光の波長分布を示すグラフ。

【図１７】第１３の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図１８】第１４の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図１９】第１５の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２０】第１５の実施の形態における波長制限前後の
光の波長分布を示すグラフ。

【図２１】第１６の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２２】第１６の実施の形態における波長制限前後の
光の波長分布を示すグラフ。

【図２３】第１７の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２４】第１７の実施の形態における波長制限前後の
光の波長分布を示すグラフ。

【図２５】第１８の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２６】第１８の実施の形態における波長制限前後の
光の波長分布を示すグラフ。

【図２７】第１９の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２８】第２０の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図２９】第２１の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３０】第２２の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３１】第２３の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３２】第２４の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３３】第２５の実施の形態のｘ方向の概略断面構成
を示す光学構成図。

【図３４】第２５の実施の形態のｙ方向の概略断面構成
を示す光学構成図。

【図３５】第２５の実施の形態における整形前後のビー
ム形状を説明するための模式図。

【図３６】第２６の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３７】第２７の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３８】第２８の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図３９】第２９の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図４０】第３０の実施の形態の概略構成を示す光学構
成図。

【図４１】本発明に係る実施の形態を眼鏡タイプの映像
表示装置に応用したときの外観概略構成を示す斜視図。

【符号の説明】

D …反射光学素子(回折光学素子) D1 …第１反射光学素子(回折光学素子) D2 …第２反射光学素子(回折光学素子) D3 …第３反射光学素子(回折光学素子) 1 …ＬＥＤ 2 …コンデンサレンズ 3 …ＬＣＤ(映像表示素子) 3s …表示面 4 …ホログラフィック拡大光学素子(接眼光学系) 5 …観察者眼 6 …プリズム BP …バンドパスフィルタ(照明光学系)

フロントページの続き (72)発明者 遠藤 毅 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 上田 裕昭 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 AA12 AA19 AA24 AA25 FA01 FA09 FA11 FA22 2H049 AA04 AA08 AA14 AA18 AA55 AA64 CA05 CA06 CA09 CA11 2H088 EA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある領域の波長に対して一定の反射角度
   選択領域を持つ反射光学素子を備えたバンドパスフィル
   タであって、前記反射光学素子で少なくとも１回の反射
   と少なくとも１回の透過が互いに異なる入射角度で行わ
   れることを特徴とするバンドパスフィルタ。
2. 【請求項２】 ある領域の波長に対して反射角度選択領
   域が同一又は異なる２枚以上の反射光学素子を備えたバ
   ンドパスフィルタであって、前記反射光学素子のうちの
   少なくとも１枚で少なくとも１回の反射が行われ、その
   反射後の光の波長を制限するための反射又は透過が別の
   １枚で行われることを特徴とするバンドパスフィルタ。
3. 【請求項３】 ある領域の波長に対して反射角度選択領
   域が同一又は異なる２枚以上の反射光学素子を備えたバ
   ンドパスフィルタであって、前記反射光学素子のうちの
   少なくとも１枚で少なくとも１回の透過と少なくとも１
   回の反射が行われ、その透過又は反射後の光の波長を制
   限するための透過又は反射が別の１枚で行われることを
   特徴とするバンドパスフィルタ。
4. 【請求項４】 ある領域の波長に対して反射角度選択領
   域が同一又は異なる２枚以上の反射光学素子を備えたバ
   ンドパスフィルタであって、前記反射光学素子のうちの
   少なくとも２枚において、少なくとも１回の透過と少な
   くとも１回の反射が行われるとともに、その透過又は反
   射後の光の波長を制限するための別の反射又は透過が行
   われることを特徴とするバンドパスフィルタ。
5. 【請求項５】 少なくとも１回の反射又は透過によって
   得られた波長分布に対し、その長波長側又は短波長側の
   波長領域をカットする透過又は反射が少なくとも１回行
   われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
   記載のバンドパスフィルタ。
6. 【請求項６】 前記反射光学素子が２つ以上の異なる回
   折中心波長を有する回折光学素子であって、少なくとも
   １回の反射又は透過によって得られた波長分布に対し、
   前記回折中心波長に対応したそれぞれの長波長側又は短
   波長側の波長領域をカットする透過又は反射が少なくと
   も１回行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載のバンドパスフィルタ。
7. 【請求項７】 ある領域の波長に対して一定の反射角度
   選択領域を持つ第１反射光学素子と、それと同一又は異
   なる反射角度選択領域を持つ第２反射光学素子と、が略
   平行に対向するように配置されており、入射光が第１反
   射光学素子を透過し、第２反射光学素子で反射され、第
   １反射光学素子で反射された後、第２反射光学素子を透
   過するように光路が設定された照明光学系であって、前
   記第１，第２反射光学素子のうちの少なくとも一方が、
   光を反射又は透過させる際に回折作用により光を曲げる
   回折光学素子であることを特徴とする照明光学系。
8. 【請求項８】 表示面に映像を表示する映像表示素子
   と、その映像を拡大投影する接眼光学系と、を有する映
   像表示装置であって、請求項１〜６のいずれか１項に記
   載のバンドパスフィルタが光路中に配置されているか、
   又は請求項７記載の照明光学系が前記表示面を照明する
   ために配置されていることを特徴とする映像表示装置。
9. 【請求項９】 ある領域の波長に対して一定の反射角度
   選択領域を持つ第１反射光学素子と、それと同一又は異
   なる反射角度選択領域を持つ第２反射光学素子と、が略
   平行に対向するように配置されており、入射光が第１反
   射光学素子を透過し、第２反射光学素子で反射され、第
   １反射光学素子で反射された後、第２反射光学素子を透
   過するように光路が設定されたビーム整形光学系であっ
   て、前記第１，第２反射光学素子のうちの少なくとも一
   方が、光を反射又は透過をさせる際に回折作用によりビ
   ーム断面形状を変化させる回折光学素子であることを特
   徴とするビーム整形光学系。