JP2003315727A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP2003315727A
JP2003315727A JP2002124824A JP2002124824A JP2003315727A JP 2003315727 A JP2003315727 A JP 2003315727A JP 2002124824 A JP2002124824 A JP 2002124824A JP 2002124824 A JP2002124824 A JP 2002124824A JP 2003315727 A JP2003315727 A JP 2003315727A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学系の厚さ及び重量を最小化して、装置全
体の寸法及び重量を小型化し、射出瞳径、表示画角及び
アイレリーフを大きくし、また、収差を低減する。 【解決手段】 画像表示素子２０からの射出光を回折さ
せる透過型回折光学素子５０と、この透過型回折光学素
子５０からの回折光を反射する正の光学的パワーを有す
る反射型光学素子７０とを備える。透過型回折光学素子
５０は、反射型光学素子７０により反射された反射光が
再びこの透過型回折光学素子５０に入射するときに、画
像表示素子２０からの射出光に対する回折効率よりも小
さな回折効率にて回折させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ビデオカ
メラのビューファインダや頭部装着型ディスプレイ等と
して使用して好適な画像表示装置に関し、特に、いわゆ
るシースルー機能を有する眼鏡型虚像表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、ビデオカメラのビューフ
ァインダや頭部装着型ディスプレイ等として使用される
画像表示装置が提案されている。そして、このような画
像表示装置として、反射型空間光変調素子を使用して構
成された虚像表示装置が提案されている。
【０００３】例えば、米国特許第５５９６４５１号に記
載されているように、このような画像表示装置は、図６
に示すように、立方体形状の偏光ビームスプリッタキュ
ーブ１２５を備えて構成されている。この偏光ビームス
プリッタキューブ１２５は、対角面に偏光ビームスプリ
ッタ面１２５Ｅを有している。
【０００４】この画像表示装置においては、偏光ビーム
スプリッタ面１２５Ｅに対して４５°の角度をなす偏光
ビームスプリッタキューブ１２５の第１の面１２５Ａに
対向して、照明用光源装置１２１及び偏光子１２３が配
置されている。また、偏光ビームスプリッタ面１２５Ｅ
に対して４５°の角度をなし第１の面１２５Ａに対して
９０°の角度をなす偏光ビームスプリッタキューブ１２
５の第２の面１２５Ｂに対向して、反射型空間光変調器
１２２が配置されている。そして、第２の面１２５Ｂに
対して平行な偏光ビームスプリッタキューブ１２５の第
３の面１２５Ｃに対向して、四分の一波長板１２６及び
反射ミラー１２７が配置されている。
【０００５】この画像表示装置において、照明用光源装
置１２１から出射された光は、偏光子１２３を透過する
ことにより、偏光ビームスプリッタ面１２５Ｅに対する
Ｓ偏光である直線偏光となされ、この偏光ビームスプリ
ッタ面１２５Ｅにおいて反射されて略々９０°偏向さ
れ、反射型空間光変調器１２２に到達する。この反射型
空間光変調器１２２からは、表示画像に応じて偏光状態
が変調された反射光が出射される。
【０００６】この反射光のうち、偏光ビームスプリッタ
面１２５Ｅに対するＰ偏光成分は、この偏光ビームスプ
リッタ面１２５Ｅを透過し、四分の一波長板１２６を透
過して、反射ミラー１２７の凹型反射面によって反射さ
れる。この反射ミラー１２７における反射光は、再び四
分の一波長板１２６を透過することにより、偏光ビーム
スプリッタ面１２５Ｅに対するＳ偏光となる。そして、
偏光ビームスプリッタ面１２５Ｅに到達した反射光１２
８Ａは、この偏光ビームスプリッタ１２５Ｅによって反
射されて略々９０°偏向され、観察領域１３０において
人間の瞳１３１に到達して観察される。
【０００７】また、米国特許第５８８６８２２号に記載
されている画像表示装置は、図７に示すように、上述の
画像表示装置と同様に、立方体形状の偏光ビームスプリ
ッタキューブ３０１を有して構成されている。この偏光
ビームスプリッタキューブ３０１は、対角面に偏光ビー
ムスプリッタ面３２４を有している。
【０００８】この画像表示装置においては、偏光ビーム
スプリッタ面３２４に対して４５°の角度をなす偏光ビ
ームスプリッタキューブ３０１の第１の面には、光学媒
質から形成された光導波路３００が、この偏光ビームス
プリッタキューブ３０１に光学的に密着されて設けられ
ている。そして、この光導波路３００の終端部には、第
１のレンズ３６０が、この光導波路３００に対して光学
的に密着して配設されている。さらに、この第１のレン
ズ３６０に対向して、画像表示素子３２０が配置されて
いる。
【０００９】この画像表示装置においては、画像表示素
子３２０から射出した画像表示光線３０８は、第１のレ
ンズ３６０を介して光導波路３００に入射し、偏光ビー
ムスプリッタ面３２４にて反射されたのち、第２のレン
ズ３７０を介して射出され、観察者の瞳５００に到達す
る。この画像表示装置においては、第１及び第２のレン
ズ３６０，３７０によって、虚像結像を行っている。
【００１０】この画像表示装置においては、画像表示素
子と虚像結像レンズとの間の物理的距離を大きくとるこ
とができるので、眼の直前に画像表示素子を配置する必
要がなく、設計上の自由度が大きいという利点がある。
【００１１】また、特開２００１−２６４６８２公報に
記載されている画像表示装置は、図８に示すように、画
像表示素子２０１から発せられた表示光Ｌをプリズム２
０２に入射させ、このプリズム２０２の内部で対向する
２つの反射面２０２ａ，２０２ｂ間を複数回反射させて
拡大レンズまで導くように構成されている。この画像表
示装置における画像表示素子２０１は、輝度変調を行う
画像表示素子となっている。
【００１２】そして、拡大レンズとしては、反射型ホロ
グラムレンズ２０３を用いており、この反射型ホログラ
ムレンズ２０３によって虚像結像が行われるようにして
いる。すなわち、この画像表示装置においては、画像表
示素子２０１から射出された表示光Ｌは、プリズム２０
２に入射後、対向する２つの反射面２０２ａ，２０２ｂ
間において複数回の内部反射を経て、反射型ホログラム
レンズ２０３にて虚像結像のパワーを与えられて、プリ
ズム２０２より射出し、観察者の瞳２０４に到達する。
【００１３】この画像表示装置においては、プリズム内
における内部反射を繰り返しながら拡大レンズまで表示
光が伝達されるようにしているため、図７に示した画像
表示装置に比較して、光学系を薄く構成できるという利
点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な画像表示装置において、図６に示した画像表示装置に
ついては、以下のような欠点を指摘することができる。
【００１５】（１）照明用光源装置１２１からの光の一
部は、図６中の破線で示すように、迷光１２８Ｂとして
直接的に瞳１３１に到達する。この迷光１２８Ｂは、反
射型空間光変調器１２２によって表示される画像データ
にとってノイズとなり、表示画像のコントラストを低下
させる。
【００１６】（２）この画像表示装置の光学系は、画像
表示を行う反射光１２８Ａを瞳１３１側に偏向させる偏
光ビームスプリッタキューブ１２５の大きさによって、
光学系の射出瞳径や表示画角の最大値が制約される構成
となっている。そのため、この画像表示装置において、
アイレリーフを一定に保ったままで、これら射出瞳径や
表示画角の最大値などの値を大きくするには、偏光ビー
ムスプリッタキューブ１２５を大きくせざるを得ない。
偏光ビームスプリッタキューブ１２５を大きくすると、
光学系全体の厚さが大きくなり、重量も大きくなってし
まう。
【００１７】（３）偏光ビームスプリッタキューブは、
製造が困難であり、製造費も高いため、画像表示装置全
体の製造の困難化、製造費の増大が招来される。
【００１８】また、図７に示した画像表示装置について
は、以下のような欠点を指摘することができる。
【００１９】（１）画像表示光線３０８を反射する偏光
ビームスプリッタキューブ３０１の大きさによって、光
学系の射出瞳径、表示画角の最大値が制約される構成と
なっている。そのため、この画像表示装置において、ア
イレリーフを一定に保ったままで、これら射出瞳径や表
示画角の最大値などの値を大きくするには、偏光ビーム
スプリッタキューブ３０１及び光導波路３００を大きく
せざるを得ない。偏光ビームスプリッタキューブ３０１
及び光導波路３００を大きくすると、光学系全体の厚さ
が大きくなり、重量も大きくなってしまう。
【００２０】（２）偏光ビームスプリッタキューブは、
製造が困難であり、製造費も高いため、画像表示装置全
体の製造の困難化、製造費の増大が招来される。
【００２１】さらに、図８に示した画像表示装置につい
ては、以下のような欠点を指摘することができる。
【００２２】（１）共軸光学系を用いている図６及び図
７に示す画像表示装置に比較すると、偏心光学系を採用
することにより、構成の薄型化に適している。しかし、
反射型ホログラムレンズ２０３は、収差を増大させない
ために、瞳２０４に対して平行（瞳２０４の光軸に対し
て直交）に配置することはできない。そのため、この画
像表示装置においても、光学系の射出瞳径や表示画角を
大きくする場合には、プリズム２０２の厚さが大きくな
り、重量も大きくなる。
【００２３】（２）この光学系においては、画像表示光
が入射されるこの画像表示光の光軸に対して傾斜された
反射型ホログラムレンズ２０３が、虚像結像のためのパ
ワーを有している。すなわち、この光学系は、偏心光学
系である。
【００２４】この光学系における偏心量、すなわち反射
型ホログラムレンズ２０３への画像表示光の入射角、ま
たは、射出角は、プリズム２０２をなす媒質中におい
て、１０°程度を越える角度となる。このような大きな
偏心量をもつ光学系においては、膨大な量の偏心収差が
発生し、反射型ホログラムレンズ２０３のみによって、
このような偏心収差の補正を行うことは困難である。
【００２５】したがって、この画像表示装置において、
高い解像力、例えば、５０本／ｍｍの空間周波数につい
て、２０％以上のＭＴＦ（Modulation Transfer Functi
on）を確保することはできない。
【００２６】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、画像表示素子の虚像を形成して
画像表示を行う画像表示装置であって、光学系の厚さ及
び重量が最小化されることにより、装置全体の寸法及び
重量が小型化されながら、射出瞳径、表示画角及びアイ
レリーフが大きくなされ、また、収差が低減された画像
表示装置を提供しようとするものである。
【００２７】
【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、画像表示素子と、こ
の画像表示素子からの射出光を回折させる透過型回折光
学素子と、この透過型回折光学素子からの回折光を反射
する正の光学的パワーを有する反射型光学素子とを備
え、透過型回折光学素子は、正の光学的パワーを有する
反射型光学素子により反射された反射光が再びこの透過
型回折光学素子に入射するときに、画像表示素子からの
射出光に対する回折効率よりも小さな回折効率にて回折
させることを特徴とするものである。
【００２８】また、本発明に係る画像表示装置は、画像
表示素子と、この画像表示素子からの射出光を受光する
透過型回折光学素子と、この透過型回折光学素子におい
て回折されることなく透過した画像表示素子からの出射
光を反射する正の光学的パワーを有する反射型光学素子
とを備え、透過型回折光学素子は、正の光学的パワーを
有する反射型光学素子により反射された反射光が再びこ
の透過型回折光学素子に入射するときに、画像表示素子
からの射出光に対する回折効率よりも大きな回折効率に
て回折させることを特徴とするものである。
【００２９】より具体的には、本発明に係る画像表示装
置においては、透過型回折光学素子として、Ｐ偏光入射
光を主に回折しＳ偏光入射光はほとんど回折しないホロ
グラフィック高分子分散液晶光学素子（「ＨＰＤＬ
Ｃ」）などを使用する。また、これと同時に、「ＨＰＤ
ＬＣ」光学素子に入射する画像表示光と、反射光学素子
により反射されて再び「ＨＰＤＬＣ」光学素子に入射す
る反射光とで、偏光方向を９０度異ならせるために、
「ＨＰＤＬＣ」光学素子と反射光学素子との間に、１／
４波長板を配置するとよい。
【００３０】また、透過型回折光学素子は、画像表示素
子から正の光学的パワーを有する反射型光学素子に偏心
して入射する画像表示光において発生する偏心収差を補
正する機能を有しており、そのため、この透過型回折光
学素子を構成する回折格子の形状、間隔が不均一とされ
る。
【００３１】さらに、本発明においては、画像表示素子
と透過型回折光学素子との間の光路中に屈折率が１より
大きい光学媒質を配置することにより、画像表示素子と
透過型回折光学素子との間の光路の空気換算距離を短く
し、正の光学的パワーを有する反射型光学素子との有効
焦点距離を短くすることができる。これによって、光学
系の拡大倍率を大きくし、また、光学系のサイズを小さ
くすることが可能となる。
【００３２】以上のように、本発明によると、画像表示
素子と正の光学的パワーを有する反射型光学素子とを光
学的に偏心したレイアウトをとることによって、同一射
出瞳系、同一表示画角の他の方式の光学系と比較して、
光学系全体を薄型化および軽量化でき、また、偏心光学
系であることにより発生する偏心収差を、透過型回折光
学素子によって補正することにより、解像力の高い光学
系を実現することができる。
【００３３】
【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。
【００３４】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１０と、透過型空間光変調器２
０と、透過型回折光学素子となる「ＨＰＤＬＣ」光学素
子５０と、２つの１／４波長板６０，６１と、正の光学
的パワーを有する反射型光学素子である自由曲面半透鏡
７０と、偏光板８０とを有して構成される。
【００３５】光源装置１０は、光源として半導体レーザ
ー１１を有し、この半導体レーザ１１から発せられた光
束を導く導光板１２と、光学フィルム１４とを有して構
成されている。すなわち、半導体レーザー１１から射出
された光は、合成樹脂からなる導光板１２に入射し、こ
の導光板１２により照度の均一化、射出角度の制御をな
されて、射出面１３より射出する。射出面１３より射出
した照明光Ａは、射出面１３に平行に配置された光学フ
ィルム１４を透過することにより、さらに射出角度をコ
ントロールされた後、透過型空間光変調素子２０に入射
する。なお、導光板１２においては、射出面１３以外の
各面には、図示しない反射シートが設けられている。
【００３６】透過型空間光変調素子２０に入射した照明
光Ａは、この透過型空間光変調素子２０により、表示さ
れる画像に対応する画像情報に応じて、各画素ごとに輝
度変調され、画像表示光Ｂとして射出される。この透過
型空間光変調素子２０としては、例えば、液晶素子を用
いることができる。ここで、画像表示光Ｂは、次に入射
する「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に対するＰ偏光光とな
されている。
【００３７】画像表示光Ｂは、次に、約４５度の入射角
にて、透過型の「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に入射す
る。この「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０は、「ホログラフ
ィック高分子分散液晶光学素子」であり、ここでは、Ｐ
偏光入射光を主に回折させ、Ｓ偏光入射光はほとんど回
折させないように形成されている。したがって、「ＨＰ
ＤＬＣ」光学素子５０に入射した画像表示光Ｂの多くは
回折され、１／４波長板６０に、略々垂直に入射する。
【００３８】なお、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０は、液
晶層と高分子層とが、順次縞状に配列された回折格子の
ような構造を有しており、液晶層の分子の配向方向によ
り、Ｐ偏光を回折させＳ偏光を回折させない特性か、あ
るいは、Ｓ偏光を回折させＰ偏光を回折させない特性と
なる。
【００３９】１／４波長板６０は、直線偏光である画像
表示光Ｂを円偏光に変換するように遅相軸の方向を調整
されている。この１／４波長板６０に入射した画像表示
光Ｂは、円偏光となって、自由曲面半透鏡７０に入射す
る。ここで、自由曲面半透鏡７０の反射面は、図１にお
いて紙面に平行な唯１つの対称面を有し、かつ、その面
内及び面外において回転対称軸が存在しない形状、いわ
ゆる自由曲面となされている。画像表示光Ｂは、この自
由曲面半透鏡７０が正の光学的パワーを有しているた
め、この自由曲面半透鏡７０により反射されることによ
り、虚像を結像することとなる。
【００４０】この自由曲面半透鏡７０からの反射光、す
なわち、虚像表示光Ｃは、再び１／４波長板６０に入射
し、この１／４波長板６０を透過することにより直線偏
光に戻される。このとき、虚像表示光Ｃは、「ＨＰＤＬ
Ｃ」光学素子５０に対してＰ偏光光ではなく、Ｓ偏光光
となされる。したがって、虚像表示光Ｃは、「ＨＰＤＬ
Ｃ」光学素子５０において、ほとんど回折されることな
く透過して、観察者の瞳１００に入射する。
【００４１】この画像表示装置においては、画像表示光
Ｂは、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０において回折される
ことによって、自由曲面半透鏡７０に対しては、略々垂
直に入射されるため、偏心光学系において発生する偏心
収差をほとんど生ずることがない。
【００４２】一方、自由曲面半透鏡７０の背後側より到
達する背景光Ｄは、図１に示すように、偏光板８０、第
２の１／４波長板６１、自由曲面半透鏡７０、１／４波
長板６０、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０を透過して、観
察者の瞳１００に入射する。この背景光Ｄは、偏光板８
０への入射前は無偏光状態であるが、この偏光板８０を
透過することによって直線偏光光となされ、次に、第２
の１／４波長板６１を透過することによって円偏光光と
なされ、さらに、１／４波長板６０を透過することによ
って、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に対するＳ偏光光で
ある直線偏光となされる。「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０
においては、Ｓ偏光光はほとんど回折されないので、こ
の背景光Ｄは、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０にて回折さ
れることなく、観察者の瞳１００に到達する。この場合
の観察者の瞳１００に到達する背景光Ｄの光量は、自由
曲面半透過鏡７０における透過率（例えば、５０％程
度）に依存する。
【００４３】なお、偏光板８０、または、第２の１／４
波長板６１をそれぞれの面に直交する軸回りに回転させ
ることにより、瞳１００へ到達する背景光Ｄの光量を可
変させることができる。例えば、第２の１／４波長板６
１と１／４波長板６０とをそれぞれの遅相軸が直交する
よう配置するとともに、偏光板８０をこの偏光板８０の
透過光が「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に対するＰ偏光光
となるように回転させることにより、背景光Ｄの一部が
「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０において光源装置１０側に
回折されるようになり、瞳１００に入射する背景光Ｄの
光量を（例えば、１０％程度にまで）減少させることが
できる。
【００４４】次に、本発明に係る画像表示装置は、図２
に示すように、上述の自由曲面半透鏡７０に代えて、反
射型体積ホログラムレンズ７１を用いて構成することが
できる。すなわち、この場合には、この画像表示装置
は、照明用光源装置１０、反射型空間光変調器２０、リ
レー光学系９０、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０、２つの
１／４波長板６０，６１、反射型体積ホログラムレンズ
７１及び偏光板８０を有して構成される。
【００４５】光源装置１０は、上述の画像表示装置にお
けると同様に、光源として半導体レーザー１１を有し、
この半導体レーザ１１から発せられた光束を導く導光板
１２と、光学フィルム１４とを有して構成されている。
すなわち、半導体レーザー１１から射出された光は、合
成樹脂からなる導光板１２に入射し、この導光板１２に
より照度の均一化、射出角度の制御をなされて、射出面
１３より射出する。射出面１３より射出した照明光Ａ
は、射出面１３に平行に配置された光学フィルム１４を
透過することによりさらに射出角度をコントロールさ
れ、偏光ビームスプリッタ１５によって主にＳ偏光成分
のみを反射され、反射型空間光変調素子２０に入射す
る。なお、導光板１２においては、射出面１３以外の各
面には、図示しない反射シートが設けられている。
【００４６】反射型空間光変調素子２０に入射した照明
光Ａは、この反射型空間光変調素子２０により、表示さ
れる画像に対応する画像情報に応じて、各画素ごとに偏
光状態が変調され、再び偏光ビームスプリッタ１５に入
射する。この反射型空間光変調素子２０としては、例え
ば、液晶素子を用いることができる。偏光ビームスプリ
ッタ１５は、Ｐ偏光成分を主に透過させる。したがっ
て、反射型空間光変調素子２０において偏光状態を変調
された光は、偏光ビームスプリッタ１５を透過すること
により、輝度変調された画像表示光Ｂに変換されて、リ
レー光学系９０に入射する。
【００４７】リレー光学系９０は、結像レンズ９１、平
面反射鏡９３及びフィールドレンズ９２より構成されて
いる。このリレー光学系９０においては、画像表示光Ｂ
が、まず、結像レンズ９１に入射され、この結像レンズ
９１の出射光が、平面反射鏡９３を経て、フィールドレ
ンズ９２に入射される。このフィールドレンズ９２の出
射光は、反射型空間光変調素子２０の空中像（実像）１
１０を形成する。この中空像１１０を形成した画像表示
光Ｂは、次に、約４５度の入射角にて、透過型の「ＨＰ
ＤＬＣ」光学素子５０に入射する。この「ＨＰＤＬＣ」
光学素子５０は、「ホログラフィック高分子分散液晶光
学素子」であり、ここでは、Ｐ偏光入射光を主に回折さ
せ、Ｓ偏光入射光はほとんど回折させないように形成さ
れている。ここで、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に入射
する画像表示光Ｂは、この「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０
に対するＰ偏光光となっているので、「ＨＰＤＬＣ」光
学素子５０に入射した画像表示光Ｂの多くは回折され、
１／４波長板６０に、略々垂直に入射する。
【００４８】１／４波長板６０は、直線偏光である画像
表示光Ｂを円偏光に変換するように遅相軸の方向を調整
されている。この１／４波長板６０に入射した画像表示
光Ｂは、円偏光となって、反射型体積ホログラムレンズ
７１に入射する。画像表示光Ｂは、この反射型体積ホロ
グラムレンズ７１が正の光学的パワーを有しているた
め、この反射型体積ホログラムレンズ７１により反射さ
れることにより、虚像を結像することとなる。
【００４９】この反射型体積ホログラムレンズ７１から
の反射光、すなわち、虚像表示光Ｃは、再び１／４波長
板６０に入射し、この１／４波長板６０を透過すること
により直線偏光に戻される。このとき、虚像表示光Ｃ
は、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に対してＰ偏光光では
なく、Ｓ偏光光となされる。したがって、虚像表示光Ｃ
は、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０において、ほとんど回
折されることなく透過して、観察者の瞳１００に入射す
る。
【００５０】この画像表示装置においては、画像表示光
Ｂは、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０及び反射型体積ホロ
グラムレンズ７１において、収差補正、光路長の修正を
なされる。光路長の修正とは、画像表示光Ｂが反射型体
積ホログラムレンズ７１に対して傾斜して（偏心して）
入射するために、この反射型体積ホログラムレンズ７１
におけるリレー光学系９０に近い側と遠い側とで生ずる
光路長差を修正することである。体積ホログラムを用い
れば、このような光路長差の修正も行うことができる。
【００５１】また、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０は、反
射型体積ホログラムレンズ７１のみの場合よりも、補正
可能な偏心収差量を増大させる効果を有している。すな
わち、「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０は、反射型体積ホロ
グラムレンズ７１に入射する画像表示光Ｂの光路長をコ
ントロールすることによって、補正可能な偏心収差量を
増大させている。
【００５２】一方、反射型体積ホログラムレンズ７１の
背後側より到達する背景光Ｄは、図２に示すように、偏
光板８０、第２の１／４波長板６１、反射型体積ホログ
ラムレンズ７１、１／４波長板６０、「ＨＰＤＬＣ」光
学素子５０を透過して、観察者の瞳１００に入射する。
この背景光Ｄは、偏光板８０への入射前は無偏光状態で
あるが、この偏光板８０を透過することによって直線偏
光光となされ、次に、第２の１／４波長板６１を透過す
ることによって円偏光光となされ、さらに、１／４波長
板６０を透過することによって、「ＨＰＤＬＣ」光学素
子５０に対するＳ偏光光である直線偏光となされる。
「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０においては、Ｓ偏光光はほ
とんど回折されないので、この背景光Ｄは、「ＨＰＤＬ
Ｃ」光学素子５０にて回折されることなく、観察者の瞳
１００に到達する。この場合の観察者の瞳１００に到達
する背景光Ｄの光量は、反射型体積ホログラムレンズ７
１における透過率に依存する。
【００５３】なお、偏光板８０、または、第２の１／４
波長板６１をそれぞれの面に直交する軸回りに回転させ
ることにより、瞳１００へ到達する背景光Ｄの光量を可
変させることができる。例えば、第２の１／４波長板６
１と１／４波長板６０とをそれぞれの遅相軸が直交する
よう配置するとともに、偏光板８０をこの偏光板８０の
透過光が「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０に対するＰ偏光光
となるように回転させることにより、背景光Ｄの一部が
「ＨＰＤＬＣ」光学素子５０において光源装置１０側に
回折されるようになり、瞳１００に入射する背景光Ｄの
光量を（例えば、１０％程度にまで）減少させることが
できる。
【００５４】この画像表示装置においては、リレー光学
系９０を用いて空中像１１０を形成させていることによ
って、反射型画像表示素子２０と反射型体積ホログラム
レンズ７１との間の実効的な間隔を短くして、表示画像
の光学倍率を大きくすることを可能にしている。なお、
平面反射鏡９３は、曲面鏡に代えてもよい。
【００５５】次に、本発明に係る画像表示装置は、図３
に示すように、照明用の光源装置１０、照明光学系３
０、反射型空間光変調素子２０、導光プリズム４０、透
過型体積ホログラム光学素子５１、反射型体積ホログラ
ムレンズ７１及び偏光板８０を用いて構成することがで
きる。
【００５６】光源装置１０は、上述の画像表示装置にお
けると同様に、光源として半導体レーザー１１を有し、
この半導体レーザ１１から発せられた光束を導く導光板
１２と、光学フィルム１４とを有して構成されている。
すなわち、半導体レーザー１１から射出された光は、合
成樹脂からなる導光板１２に入射し、この導光板１２に
より照度の均一化、射出角度の制御をなされて、射出面
１３より射出する。射出面１３より射出した照明光Ａ
は、射出面１３に平行に配置された光学フィルム１４を
透過することによりさらに射出角度をコントロールされ
る。なお、導光板１２においては、射出面１３以外の各
面には、図示しない反射シートが設けられている。
【００５７】光学フィルム１４を透過した照明光Ａは、
偏光板１５を透過することにより、直線偏光光となされ
る。このときの照明光Ａの偏光方向は、後述する「ＨＰ
ＤＬＣ」光学素子３２に対するＰ偏光光である方向とな
されている。光学フィルム１４を透過した照明光Ａは、
照明光学系３０を構成する照明プリズム３１に入射す
る。この照明プリズム３１は、第１の面が照明光Ａの入
射面となされ、この第１の面に対して傾斜した第２の面
に後述する「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２及び反射型空間
光変調素子２０が接合され、第１の面に対して略々直交
する第３の面に後述する導光プリズム４０の入射面が接
合されている。
【００５８】照明プリズム３１に入射した照明光Ａは、
この照明プリズム３１内より、「ＨＰＤＬＣ」光学素子
３２に入射する。このとき、照明光Ａの「ＨＰＤＬＣ」
光学素子３２に対する照明プリズム３１の媒質中での入
射角は、約２５度となっている。「ＨＰＤＬＣ」光学素
子３２に入射した照明光Ａは、この「ＨＰＤＬＣ」光学
素子３２に対してＰ偏光となっているため、この「ＨＰ
ＤＬＣ」光学素子３２によって略々全光量が回折され
る。「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２によって回折された照
明光Ａは、この「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２の背後に設
置された反射型空間光変調素子２０に略々垂直に入射す
る。
【００５９】反射型空間光変調素子２０に入射した照明
光Ａは、この反射型空間光変調素子２０において、表示
画像の各画素ごとに偏光状態を変調されて反射され、再
び「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２に入射する。この透過型
空間光変調素子２０としては、例えば、液晶素子を用い
ることができる。反射型空間光変調素子２０で変調され
なかったＰ偏光光は、「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２にお
いて、再び回折され、光源装置１０側に戻る。反射型空
間光変調素子２０で変調されたＳ偏光光は、「ＨＰＤＬ
Ｃ」光学素子３２において回折されることなく、この
「ＨＰＤＬＣ」光学素子３２を透過して画像表示光Ｂと
なる。この画像表示光Ｂは、表示画像の各画素ごとに輝
度が変調された輝度変調光となっている。この画像表示
光Ｂは、照明プリズム３１内で内面反射し、この照明プ
リズム３１の第３の面より出射する。
【００６０】この照明プリズム３１の第３の面と導光プ
リズム４０の入射面との間には、検光子３３が挟み込ま
れている。すなわち、照明プリズム３１の第３の面より
出射した画像表示光Ｂは、検光子３３を透過して、導光
プリズム４０の入射面に入射する。画像表示光Ｂは、検
光子３３を透過することにより、所定の方向の偏光成分
のみが検波される。この検光子３３において検波される
ことにより、画像表示光Ｂは、さらに十分な輝度変調を
なされた光となる。
【００６１】導光プリズム４０に入射した画像表示光Ｂ
は、この導光プリズム４０内における数回の内部全反射
を経て、この導光プリズム４０に光学的に密着された透
過型体積ホログラム光学素子５１に斜め方向から入射す
る。透過型体積ホログラム光学素子５１に入射した画像
表示光Ｂは、この透過型体積ホログラム光学素子５１に
より回折され、反射型体積ホログラムレンズ７１に入射
する。
【００６２】画像表示光Ｂは、反射型体積ホログラムレ
ンズ７１が正の光学的パワーを有しているため、この反
射型体積ホログラムレンズ７１により反射されることに
より、虚像を結像する虚像表示光Ｃとなって、再び透過
型体積ホログラム光学素子５１に入射する。
【００６３】このとき、この虚像表示光Ｃは、導光プリ
ズム４０内から透過型体積ホログラム光学素子５１に入
射する画像表示光Ｂとは異なる入射角にて、透過型体積
ホログラム光学素子５１に入射する。そのため、この虚
像表示光Ｃは、透過型体積ホログラム光学素子５１の角
度選択性により、回折されずに、この透過型体積ホログ
ラム光学素子５１を透過する。そして、この虚像表示光
Ｃは、導光プリズム４０を透過して、観察者の瞳１００
に到達する。
【００６４】ここで、透過型体積ホログラム光学素子５
１は、反射型体積ホログラムレンズ７１のみの場合より
も、補正可能な偏心収差量を増大させる効果を有してい
る。すなわち、透過型体積ホログラム光学素子５１は、
反射型体積ホログラムレンズ７１に入射する画像表示光
Ｂの入射角度を均一化することによって、補正可能な偏
心収差量を増大させている。
【００６５】一方、反射型体積ホログラムレンズ７１の
背後側より到達する背景光Ｄは、図３に示すように、偏
光板８０、反射型体積ホログラムレンズ７１、透過型体
積ホログラム光学素子５１、導光プリズム４０を透過し
て、観察者の瞳１００に入射する。この背景光Ｄは、偏
光板８０への入射前は無偏光状態であるが、この偏光板
８０を透過することによって、透過型体積ホログラム光
学素子５１に対するＳ偏光光である直線偏光となされ
る。透過型体積ホログラム光学素子５１においては、Ｓ
偏光光はほとんど回折されないので、この背景光Ｄは、
透過型体積ホログラム光学素子５１にて回折されること
なく、観察者の瞳１００に到達する。この場合の観察者
の瞳１００に到達する背景光Ｄの光量は、反射型体積ホ
ログラムレンズ７１及び透過型体積ホログラム光学素子
５１における透過率に依存する。
【００６６】なお、偏光板８０を主面に直交する軸回り
に回転させることにより、瞳１００へ到達する背景光Ｄ
の光量を可変させることができる。偏光板８０をこの偏
光板８０の透過光が透過型体積ホログラム光学素子５１
に対するＰ偏光光となるように回転させることにより、
背景光Ｄが透過型体積ホログラム光学素子５１において
光源装置１０側に回折されるようになり、瞳１００に入
射する背景光Ｄの光量を減少させることができる。
【００６７】なお、この実施の形態においては、反射型
体積ホログラム光学素子７１に代えて、自由曲面反射鏡
（自由曲面半透過鏡）を用いてもよく、また、透過型体
積ホログラム光学素子５１を「ＨＰＤＬＣ」光学素子に
代替してもよい。この場合の「ＨＰＤＬＣ」光学素子
は、回折効率について、入射光束の偏光方向に対する依
存性を有さず、入射光束の入射角度に対する依存性を有
するものを用いる。
【００６８】そして、本発明に係る画像表示装置は、図
４に示すように、「ＨＰＤＬＣ」光学素子を使用せず、
照明用光源装置１０から射出した照明光Ａを、導光プリ
ズム４０を透して、直接反射型空間光変調素子２０に斜
め方向より入射させる構成としてもよい。すなわち、こ
の画像表示装置は、照明用の光源装置１０、反射型空間
光変調素子（デジタルマイクロミラーデバイス）２０、
導光プリズム４０、透過型回折光学素子５２及び反射型
体積ホログラムレンズ７０を有して構成される。
【００６９】光源装置１０は、上述の画像表示装置にお
けると同様に、光源として半導体レーザー１１を有し、
この半導体レーザ１１から発せられた光束を導く導光板
１２と、光学フィルム１４とを有して構成されている。
すなわち、半導体レーザー１１から射出された光は、合
成樹脂からなる導光板１２に入射し、この導光板１２に
より照度の均一化、射出角度の制御をなされて、射出面
１３より射出する。射出面１３より射出した照明光Ａ
は、射出面１３に平行に配置された光学フィルム１４を
透過することによりさらに射出角度をコントロールされ
る。なお、導光板１２においては、射出面１３以外の各
面には、図示しない反射シートが設けられている。
【００７０】光学フィルム１４を透過した照明光Ａは、
導光プリズム４０の一端側部分を透過して、斜め方向よ
り、反射型空間光変調素子であるデジタルマイクロミラ
ーデバイス２０に入射する。デジタルマイクロミラーデ
バイス２０は、表示画像の画素に対応する微細なミラー
を有して構成されており、これらミラーがそれぞれ回転
操作可能となっている。すなわち、このデジタルマイク
ロミラーデバイス２０においては、各ミラーを回転操作
することによって、各画素ごとに入射光束に対する反射
方向を変えることができる。
【００７１】導光プリズム４０の一端側部分は、楔状の
形状を有しており、この導光プリズム４０の一端側部分
の外面部に接合されたデジタルマイクロミラーデバイス
２０は、この導光プリズム４０の一端側部分を光源装置
１０より透過してきた照明光Ａに対して、傾斜して配置
されている。
【００７２】デジタルマイクロミラーデバイス２０に入
射した照明光Ａは、このデジタルマイクロミラーデバイ
ス２０により、各画素ごとに反射方向を制御され、表示
画像に対応して、一部が画像表示光Ｂとしてデジタルマ
イクロミラーデバイス２０より略々垂直に射出される。
照明光Ａの残部は、デジタルマイクロミラーデバイス２
０より、再び光源装置１０側に反射される。
【００７３】デジタルマイクロミラーデバイス２０より
略々垂直に射出された画像表示光Ｂは、導光プリズム４
０に再入射し、この導光プリズム４０の互いに平行な外
面部（光束分割面）４１，４２における内部全反射を交
互に数回繰り返した後に、この外面部４１，４２の一方
であって導光プリズム４０の他端側にあたる位置に光学
的に密着された透過型回折光学素子５２に対し、斜め方
向から入射する。
【００７４】透過型回折光学素子５２に入射した画像表
示光Ｂは、この透過型回折光学素子５２を透過して、こ
の透過型回折光学素子５２に光学的に密着されている反
射型体積ホログラムレンズ７０に入射する。そして、画
像表示光Ｂは、反射型体積ホログラムレンズ７０が正の
光学的パワーを有しているため、この反射型体積ホログ
ラムレンズ７０により反射されることにより、虚像を結
像する虚像表示光Ｃとなって、再び透過型回折光学素子
５２に入射する。
【００７５】このとき、この虚像表示光Ｃは、導光プリ
ズム４０内から透過型回折光学素子５２に入射する画像
表示光Ｂとは異なる入射角にて、透過型回折光学素子５
２に入射する。そのため、この虚像表示光Ｃは、透過型
回折光学素子５２の角度選択性により、回折されて、こ
の透過型体積ホログラム光学素子５１を透過する。そし
て、この虚像表示光Ｃは、導光プリズム４０の外面部４
１，４２を透過して、観察者の瞳１００に到達する。
【００７６】さらに、本発明に係る画像表示装置は、図
５に示すように、空間光変調素子となる自発光型マイク
ロディスプレイ２０、導光プリズム４０、透過型回折光
学素子５２及び反射型体積ホログラムレンズ７０とを用
いて構成するようにしてもよい。
【００７７】自発光型マイクロディスプレイ２０は、光
源を内蔵して構成され、表示画像に応じた強度変調がな
された画像表示光Ｂを出射する。すなわち、この自発光
型マイクロディスプレイ２０においては、各画素ごとに
発光強度を制御され、表示画像に対応する画像表示光Ｂ
が、この自発光型マイクロディスプレイ２０より略々垂
直に射出される。
【００７８】自発光型マイクロディスプレイ２０より射
出された画像表示光Ｂは、導光プリズム４０の一端側部
分より、この導光プリズム４０内に入射する。この導光
プリズム４０の一端側部分は、楔状の形状を有してお
り、この導光プリズム４０の一端側部分の外面部（入射
面４３）に接合された自発光型マイクロディスプレイ２
０は、この導光プリズム４０の互いに平行な外面部（光
束分割面）４１，４２に対して傾斜した状態に設置され
ている。
【００７９】そして、自発光型マイクロディスプレイ２
０より略々垂直に射出された画像表示光Ｂは、導光プリ
ズム４０に入射し、この導光プリズム４０の互いに平行
な外面部（光束分割面）４１，４２における内部全反射
を交互に数回繰り返した後に、この外面部４１，４２の
一方であって導光プリズム４０の他端側にあたる位置に
光学的に密着された透過型回折光学素子５２に対し、斜
め方向から入射する。
【００８０】透過型回折光学素子５２に入射した画像表
示光Ｂは、この透過型回折光学素子５２を透過して、こ
の透過型回折光学素子５２に光学的に密着されている反
射型体積ホログラムレンズ７０に入射する。そして、画
像表示光Ｂは、反射型体積ホログラムレンズ７０が正の
光学的パワーを有しているため、この反射型体積ホログ
ラムレンズ７０により反射されることにより、虚像を結
像する虚像表示光Ｃとなって、再び透過型回折光学素子
５２に入射する。
【００８１】このとき、この虚像表示光Ｃは、導光プリ
ズム４０内から透過型回折光学素子５２に入射する画像
表示光Ｂとは異なる入射角にて、透過型回折光学素子５
２に入射する。そのため、この虚像表示光Ｃは、透過型
回折光学素子５２の角度選択性により、回折されて、こ
の透過型体積ホログラム光学素子５１を透過する。そし
て、この虚像表示光Ｃは、導光プリズム４０の外面部４
１，４２を透過して、観察者の瞳１００に到達する。
【００８２】なお、上述の各実施の形態において、「Ｈ
ＰＤＬＣ」光学素子５０、透過型体積ホログラム光学素
子５１及び透過型回折光学素子５２においては、偏光方
向、または、入射角に依存して、一回目の透過において
回折され（または、回折されず）、二回目の逆方向への
透過において回折されない（または、回折される）よう
にしているが、これらの関係を逆にして、一回目の透過
において回折されず（または、回折され）、二回目の逆
方向への透過において回折される（または、回折されな
い）ようにして構成してもよい。
【００８３】
【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、画像表示素子と正の光学的パワーを有す
る反射型光学素子とを光学的に偏心したレイアウトをと
ることによって、同一射出瞳系、同一表示画角の他の方
式の光学系と比較して、光学系全体を薄型化および軽量
化でき、また、偏心光学系であることにより発生する偏
心収差を、透過型回折光学素子によって補正することに
より、解像力の高い光学系を実現することができる。
【００８４】すなわち、本発明は、画像表示素子の虚像
を形成して画像表示を行う画像表示装置であって、光学
系の厚さ及び重量が最小化されることにより、装置全体
の寸法及び重量が小型化されながら、射出瞳径、表示画
角及びアイレリーフが大きくなされ、また、収差が低減
された画像表示装置を提供することができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像表示装置の第１の実施の形態
における構成を示す側面図である。
【図２】上記画像表示装置の第２の実施の形態における
構成を示す側面図である。
【図３】上記画像表示装置の第３の実施の形態における
構成を示す側面図である。
【図４】上記画像表示装置の第４の実施の形態における
構成を示す側面図である。
【図５】上記画像表示装置の第５の実施の形態における
構成を示す側面図である。
【図６】従来の画像表示装置の構成の第１の例を示す側
面図である。
【図７】従来の画像表示装置の構成の第２の例を示す側
面図である。
【図８】従来の画像表示装置の構成の第３の例を示す側
面図である。
【符号の説明】
１０ 光源装置、２０ 空間光変調素子、３０ 照明光
学系、４０ 導光プリズム、５０ 「ＨＰＤＬＣ」光学
素子、５１ 透過型体積ホログラム光学素子、５２ 透
過型回折光学素子、７０ 自由曲面半透鏡、７１ 反射
型体積ホログラムレンズ、１００ 瞳
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｂ 5/64 ５１１ 5/64 ５１１Ａ Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA12 AA26 AA60 AA64 BA05 BA07 BA43 BB03 BC22 CA05 CA09 CA15 CA30 2H087 KA00 LA12 RA41 RA43 RA46 TA03 TA06 5C022 AC03

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像表示素子と、 上記画像表示素子からの射出光を回折させる透過型回折
    光学素子と、 上記透過型回折光学素子からの回折光を反射する正の光
    学的パワーを有する反射型光学素子とを備え、 上記透過型回折光学素子は、上記正の光学的パワーを有
    する反射型光学素子により反射された反射光が再びこの
    透過型回折光学素子に入射するときに、上記画像表示素
    子からの射出光に対する回折効率よりも小さな回折効率
    にて回折させることを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項２】 上記透過型回折光学素子は、上記画像表
    示素子からの射出光の主光線を、受光面の法線に対して
    ５度以上となる入射角にて受光す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】 上記透過型回折光学素子は、体積型ホロ
    グラム光学素子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】 上記透過型回折光学素子は、間隔が不均
    一な回折格子により構成されてい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】 上記透過型回折光学素子は、偏光選択性
    ホログラム光学素子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】 上記偏光選択性ホログラム光学素子は、
    ホログラフィック高分子分散液晶光学素子であることを
    特徴とする請求項５記載の画像表示装置。
  7. 【請求項７】 上記ホログラフィック高分子分散液晶光
    学素子は、Ｐ偏光回折効率がＳ偏光回折効率よりも大き
    いことを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
  8. 【請求項８】 上記正の光学的パワーを有する反射型光
    学素子は、反射型体積ホログラム光学素子であることを
    特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
  9. 【請求項９】 上記正の光学的パワーを有する反射型光
    学素子は、凹面反射鏡であって、 上記凹面反射鏡の反射面の形状は、１つの対称面を有
    し、かつ、その面内及び面外において回転対称軸が存在
    しない形状であることを特徴とする請求項１記載の画像
    表示装置。
  10. 【請求項１０】 上記正の光学的パワーを有する反射型
    光学素子は、背面側からの光の少なくとも一部を上記透
    過型回折光学素子側である正面側に透過させる半透過物
    質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】 上記透過型回折光学素子と上記正の光
    学的パワーを有する反射型光学素子の間の光路中に、１
    ／４波長板を備えてい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】 上記画像表示素子と上記透過型回折光
    学素子の間の光路中に、屈折率が１より大きい光学媒質
    が配置されてい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】 上記画像表示素子からの射出光は、上
    記光学媒質内で少なくとも１回以上内部反射をした後
    に、上記透過型回折光学素子へ入射することを特徴とす
    る請求項１２記載の画像表示装置。
  14. 【請求項１４】 上記透過型回折光学素子と上記反射型
    光学素子とは、光学的に密着されていることを特徴とす
    る請求項１記載の画像表示装置。
  15. 【請求項１５】 上記透過型回折光学素子が偏光選択性
    ホログラム光学素子であって、上記反射光学素子の上記
    回折光の入射する面の背面側に、偏光板が配置されてい
    ることを特徴とする請求項１０記載の画像表示装置。
  16. 【請求項１６】 上記偏光板は、上記透過型回折光学素
    子の回折効率が最も小さくなるような偏光方位を主に透
    過するよう配置されていることを特徴とする請求項１５
    記載の画像表示装置。
  17. 【請求項１７】 上記偏光板は、受光面に略垂直な軸回
    りに回転可能となされていることを特徴とする請求項１
    ５記載の画像表示装置。
  18. 【請求項１８】 上記反射光学素子の上記回折光の入射
    する面の背面側に、第１の偏光板、１／４波長板及び第
    ２の偏光板が順次配置されていることを特徴とする請求
    項１０記載の画像表示装置。
  19. 【請求項１９】 上記１／４波長板、または、上記各偏
    光板の少なくとも１つは、各受光面に略垂直な軸回りに
    回転可能となされ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】 画像表示素子と、 上記画像表示素子からの射出光を受光する透過型回折光
    学素子と、 上記透過型回折光学素子において回折されることなく透
    過した上記画像表示素子からの出射光を反射する正の光
    学的パワーを有する反射型光学素子とを備え、 上記透過型回折光学素子は、上記正の光学的パワーを有
    する反射型光学素子により反射された反射光が再びこの
    透過型回折光学素子に入射するときに、上記画像表示素
    子からの射出光に対する回折効率よりも大きな回折効率
    にて回折させることを特徴とする画像表示装置。
  21. 【請求項２１】 上記透過型回折光学素子は、上記画像
    表示素子からの射出光の主光線を、受光面の法線に対し
    て５度以上となる入射角にて受光することを特徴とする
    請求項２０記載の画像表示装置。
  22. 【請求項２２】 上記透過型回折光学素子は、体積型ホ
    ログラム光学素子であることを特徴とする請求項２０記
    載の画像表示装置。
  23. 【請求項２３】 上記透過型回折光学素子は、間隔が不
    均一な回折格子により構成されていることを特徴とする
    請求項２０記載の画像表示装置。
  24. 【請求項２４】 上記透過型回折光学素子は、偏光選択
    性ホログラム光学素子であることを特徴とする請求項２
    ０記載の画像表示装置。
  25. 【請求項２５】 上記偏光選択性ホログラム光学素子
    は、ホログラフィック高分子分散液晶光学素子であるこ
    とを特徴とする請求項２４記載の画像表示装置。
  26. 【請求項２６】 上記ホログラフィック高分子分散液晶
    光学素子は、Ｐ偏光回折効率がＳ偏光回折効率よりも大
    きいことを特徴とする請求項２５記載の画像表示装置。
  27. 【請求項２７】 上記正の光学的パワーを有する反射型
    光学素子は、反射型体積ホログラム光学素子であること
    を特徴とする請求項２０記載の画像表示装置。
  28. 【請求項２８】 上記正の光学的パワーを有する反射型
    光学素子は、凹面反射鏡であって、 上記凹面反射鏡の反射面の形状は、１つの対称面を有
    し、かつ、その面内及び面外において回転対称軸が存在
    しない形状であることを特徴とする請求項２０記載の画
    像表示装置。
  29. 【請求項２９】 上記正の光学的パワーを有する反射型
    光学素子は、背面側からの光の少なくとも一部を上記透
    過型回折光学素子側である正面側に透過させる半透過物
    質からなることを特徴とする請求項２０記載の画像表示
    装置。
  30. 【請求項３０】 上記透過型回折光学素子と上記正の光
    学的パワーを有する反射型光学素子の間の光路中に、１
    ／４波長板を備えていることを特徴とする請求項２０記
    載の画像表示装置。
  31. 【請求項３１】 上記画像表示素子と上記透過型回折光
    学素子の間の光路中に、屈折率が１より大きい光学媒質
    が配置されていることを特徴とする請求項２０記載の画
    像表示装置。
  32. 【請求項３２】 上記画像表示素子からの射出光は、上
    記光学媒質内で少なくとも１回以上内部反射をした後
    に、上記透過型回折光学素子へ入射することを特徴とす
    る請求項３１記載の画像表示装置。
  33. 【請求項３３】 上記透過型回折光学素子と上記反射型
    光学素子とは、光学的に密着されていることを特徴とす
    る請求項２０記載の画像表示装置。
  34. 【請求項３４】 上記透過型回折光学素子が偏光選択性
    ホログラム光学素子であって、上記反射光学素子の上記
    回折光の入射する面の背面側に、偏光板が配置されてい
    ることを特徴とする請求項２９記載の画像表示装置。
  35. 【請求項３５】 上記偏光板は、上記透過型回折光学素
    子の回折効率が最も小さくなるような偏光方位を主に透
    過するよう配置されていることを特徴とする請求項３４
    記載の画像表示装置。
  36. 【請求項３６】 上記偏光板は、受光面に略垂直な軸回
    りに回転可能となされていることを特徴とする請求項３
    ４記載の画像表示装置。
  37. 【請求項３７】 上記反射光学素子の上記回折光の入射
    する面の背面側に、第１の偏光板、１／４波長板及び第
    ２の偏光板が順次配置されていることを特徴とする請求
    項２９記載の画像表示装置。
  38. 【請求項３８】 上記１／４波長板、または、上記各偏
    光板の少なくとも１つは、各受光面に略垂直な軸回りに
    回転可能となされていることを特徴とする請求項３７記
    載の画像表示装置。
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