WO2003091783A1

WO2003091783A1 - Image display unit

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Publication number: WO2003091783A1
Application number: PCT/JP2003/005110
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Mukawa
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2003-11-06
Also published as: JP3460716B1; JP2003315727A; EP1498765A4; US20050140644A1; KR100951213B1; US7286272B2; EP1498765A1; KR20040097367A

Description

明細書画像表示装 g 技術分野本発明は、ビデオカメラのビューフアインダゃ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、シースルー機能を有する眼鏡型虚像表示装置に関する。

本出願は、日本国において 2 0 0 2年 4月 2 5日に出願された日本特許出願番号 2 0 0 2— 1 2 4 8 2 4を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。背景技術従来、ビデオカメラのビューフアインダゃ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。この種の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。

この種の画像装置の一例として、米国特許第 5 5 9 6 4 5 1号明細書に記載されたものがある。この明細書に記載される画像表示装置は、図 1に示すように、立方体形状の偏光ビームスプリヅ夕キューブ 1 2 5を備えている。この偏光ビームスプリヅタキュ一ブ 1 2 5は、対角面に偏光ビームスプリヅタ面 1 2 5 Eを有している。

この画像表示装置は、偏光ビームスプリッ夕面 1 2 5 Eに対して 4 5 ° の角度をなす偏光ビームスプリヅタキューブ 1 2 5の第 1の面 1 2 5 Aに対向して、照明用光源装置 1 2 1及び偏光子 1 2 3が配置されている。偏光ビームスプリヅタ面 1 2 5 Eに対して 4 5 ° の角度をなし第 1の面 1 2 5 Aに対して 9 0 ° の角度をなす偏光ビームスプリヅ夕キューブ 1 2 5の第 2の面 1 2 5 Bに対向して、反射型空間光変調器 1 2 2が配置されている。第 2の面 1 2 5 Bに対して平行な偏光ビームスプリッタキューブ 1 2 5の第 3の面 1 2 5 Cに対向して、 1 / 4波長板 1 2 6及び反射ミラー 1 2 7が配置されている。

この画像表示装置において、照明用光源装置 1 2 1から出射された光は、偏光子 1 2 3を透過することにより、偏光ビームスプリヅタ面 1 2 5 E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 1 2 5 Eにおいて反射されて 9 0 ° 偏光され、反射型空間光変調器 1 2 2に到達する。この反射型空間光変調器 1 2 2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。

この反射光のうち、偏光ビ一ムスプリッタ面 1 2 5 Eに対する P偏光成分は、この偏光ビームスプリッ夕面 1 2 5 Eを透過し、 1 / 4波長板 1 2 6を透過して、反射ミラ一 1 2 7の凹型反射面によって反射される。この反射ミラー 1 2 7における反射光は、再び 1 / 4波長板 1 2 6を透過することにより、偏光ビ一ムスブリヅタ面 1 2 5 Eに対する S偏光となる。偏光ビームスプリヅ夕面 1 2 5 Eに到達した反射光 1 2 8 Aは、この偏光ビームスプリッタ 1 2 5 Eによって反射されて 9 ◦ ° 偏光され、観察領域 1 3 0において人間の瞳 1 3 1に到達して観察される。

画像表示装置の他の例として米国特許第 5 8 8 6 8 2 2号明細書に記載されるものがある。この明細書に記載される画像表示装置は、図 2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ヅ夕キューブ 3 0 1 を備えている。偏光ビームスプリヅタキュープ 3 0 1は、対角面に偏光ビームスプリツ夕面 3 2 4を有している。

この画像表示装置は、偏光ビ一ムスプリッ夕面 3 2 4に対して 4 5 ° の角度をなす偏光ビームスプリヅタキューブ 3 0 1の第 1の面に、光学媒質から形成された光導波路 3 0 0が、この偏光ビームスプリッタキューブ 3 0 1に光学的に密着されて設けられている。この光導波路 3 0 0の終端部には、第 1のレンズ 3 6 0 が、この光導波路 3 0 0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 3 6 0に対向して、画像表示素子 3 2 0が配置されている。

この画像表示装置は、画像表示素子 3 2 0から射出した画像表示光線 3 0 8が、第 1のレンズ 3 6 0を介して光導波路 3 0 0に入射し、偏光ビームスプリッタ面 3 2 4にて反射された後、第 2のレンズ 3 7 ◦を介して射出され、観察者の瞳 5 0 0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 3 6 0、 3 7 0によって虚像結像を行っている。

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。

画像表示装置のさらに他の例として特開 2 0 0 1 - 2 6 4 6 8 2公報に記載さたものがある。この公報に記載される画像表示装置は、図 3に示すように、画像表示素子 2 0 1から発せられた表示光 Lをプリズム 2 0 2に入射させ、このプリズム 2 0 2の内部で対向する 2つの反射面 2 0 2 a、 2 0 2 b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 2 0 1は、輝度変調を行う画像表示素子となっている。

拡大レンズとして、反射型ホログラムレンズ 2 0 3が用いられ、この反射型ホログラムレンズ 2 0 3によって虚像結像が行われる。すなわち、この画像表示装置においては、画像表示素子 2 0 1から射出された表示光 Lは、プリズム 2 0 2 に入射後、対向する 2つの反射面 2 Q 2 a、 2 0 2 b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 2 0 3にて虚像結像のパワーを与えられて、プリズム 2 0 2より射出して観察者の瞳 2 0 4に到達する。

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 2に示す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。

上述のような画像表示装置において、図 1に示す画像表示装置については、以下のような問題点がある。

まず、照明用光源装置 1 2 1からの光の一部は、図 1中の破線で示すように、迷光 1 2 8 Bとして偏光ビームスプリヅタキュ一ブ 1 2 5の第 4の面 1 2 5 Dを透過して瞳 1 3 1に到達する。この迷光 1 2 8 Bは、反射型空間光変調器 1 2 2 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。

図 1に示す画像表示装置の光学系は、画像表示を行う反射光 1 2 8 Aを瞳 1 3 1側に偏光させる偏光ビームスプリッタキュ一ブ 1 2 5の大きさによって、光学系の射出曈径ゃ表示画角の最大値—が制約される。この画像表示装置において、ァィレリーフを一定に保ったままで、これら射出曈径ゃ表示画角の最大値などの値を大きくするには、偏光ビームスプリツタキユーブ 1 2 5を大きくする必要がある。偏光ビ一ムスプリッタキューブ 1 2 5を大きくすると、光学系全体の厚さが大きくなり、重量も大きくなつてしまう。

図 1に示す画像表示装置を構成する偏光ビームスプリッ夕キューブ 1 2 5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が困難となり、製造費の増大を招いてしまう。

図 2に示す画像表示装 Sについては、以下のような問題点がある。

まず、図 2に示す画像表示装置は、画像表示光線 3 0 8を反射する偏光ビームスプリツ夕キューブ 3 0 1の大きさによって、光学系の射出曈径、表示画角の最大値が制約される構成を備える。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、これら射出瞳径ゃ表示画角の最大値などの値を大きくするには、偏光ビームスプリヅタキュ一ブ 3 0 1及び光導波路 3 0 0を大きく必要がある。偏光ビームスプリッタキューブ 3 0 1及び光導波路 3 0 0を大きくすると、光学系全体の厚さが大きくなり、重 3も大きくなつてしまう。

この画像表示装置を構成する偏光ビームスプリッタキューブも、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が困難となり製造費の増大も招いてしまう。

図 3に示す画像表示装置については、以下のような問題点がある。

図 3に示す画像表示装置は、共軸光学系を用いている図 1及び図 2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、構成の簿型化に適している。しかし、反射型ホログラムレンズ 2 0 3は、収差を增大させないために、瞳 2 0 4に対して平行、すなわち瞳 2 0 4の光軸に対して直交するように配置することができない。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には、プリズム 2 0 2の厚さが大きくなり、重量も大きくなる。

図 3に示す画像表示装置を構成する光学系においては、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 2 0 3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。

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 2 0 3への画像表示光の入射角又は射出角は、プリズム 2 0 2をなす媒質中において、 1 0 ° 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 2 0 3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。

この画像表示装置において、高い解像力、例えば、 5 0本/ m mの空間周波数について、 2 0 %以上の M T F (Modulation Transfer Function) を確保することはできない。発明の開示本発明の目的は、従来の画像表示装置が有する問題点を解消することができる新規な画像表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、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、光学系の厚さを薄くするとともに軽量化を図り、装置全体の小型化とともに軽量化を図ることができる画像表示装置を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、装置全体の小型化とともに軽量化を図りながら、射出瞳径、表示画角及びアイレリーフを大きくでき、しかも収差が低減された画像表示装置を提供することにある。

上述したような目的を実現するため提案される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る。この画像表示装置を構成する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。本発明に係る画像表示装置は、画像表示素子と、この画像衷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る。この画像表示装置を構成する透過型回折光学素子は、正の光学的パヮ一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。

本発明に係る画像表示装置において、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（H P D L C ) を用いることが望ましい。これと同時に、 H P D L C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 H P D L C光学素子に入射する反射光とで、偏光方向を 9 0度異ならせるため、 H P D L C光学素子と反射光学素子との間に 1 / 4波長板を配置することが望ましい。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。

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。これによつて、光学系の拡大倍率を大きくし、光学系のサイズを小さくすることが可能となる。

本発明に係る画像表示装置は、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配置構成を有することによって、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、光学系全体の薄型化を図るとともに軽量化を実現する。本発明に係る画像表示装置は、偏心光学系を有することにより、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ができ、解像力の高い光学系を実現できる。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう, 図面の簡単な説明図 1は、従来の画像表示装置を示す側面図である。

図 2は、他の従来の画像表示装置を示す側面図である。

図 3は、さらに他の従来の画像表示装置を示す側面図である。

図 4は、本発明に係る画像表示装置を示す側面図である。

図 5は、本究明に係る画像表示装置の他の例を示す側面図である。

図 6は、本発明に係る画像表示装置のさらに他の例を示す側面図である。

図 7は、本発明に係る画像表示装置のさらに他の例を示す側面図である。

図 8は、本発明に係る画像表示装置のさらに他の例を示す側面図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明に係る画像表示装置を図面を参照して説明する。

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 1 0と、透過型空間光変調素子 2 O Aと、透過型回折光学素子である H P D L C光学素子 5 0と、 2つの 1 / 4波長板 6 0、 6 1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 7 0と、偏光板 8 0とを備える。

光源装置 1 0は、光源として半導体レーザ 1 1を用いている。この光源装置 1 0は、半導体レーザ 1 1から射出された光束を導く導光板 1 2と、光学フィルム 1 4とを備える。半導体レーザ 1 1から射出された光は、合成樹脂からなる導光板 1 2に入射し、この導光板 1 2により照度の均一化、射出角度の制御がされて射出面 1 3より射出する。射出面 1 3より射出した照明光 Aは、射出面 1 3に平行に配置された光学フィルム 1 4を透過することにより、さらに射出角度が制御された後、透過型空間光変調素子 2 O Aに入射する。なお、導光板 1 2においては、射出面 1 3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。

透過型空間光変調素子 2 O Aに入射した照明光 Aは、この透過型空間光変調素子 2 O A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 2 0 A 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 HP D L C光学素子 50に対する P偏光の光となされている。

画像表示光 Bは、次に、約 4 5度の入射角にて、透過型の HP D L C光学素子 50に入射する。この HPD L C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、 HPD L C光学素子 5◦に入射した画像表示光 Bの多くは回折され、 1/4波長板 6 0に、ほぽ垂直に入射する。

なお、 HPD L C光学素子 5 0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。

1/4波長板 6 0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 4において紙面に平行な唯一つの対称面を有し、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 7 0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。この自由曲面半透鏡 7 0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、 HPD L C光学素子 50に対して P偏光の光ではなく、 S偏光の光となされる。したがって、虚像表示光 Cは、 HPD L 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 1 00に入射する。 '

この画像表示装置においては、画像表示光 Bは、 HPD LC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、ほぼ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, 一方、自由曲面半透鏡 7 0の背後側より到達する背景光 Dは、図 4に示すように、偏光板 80、第 2の 1 / 4波長板 6 1、自由曲面半透鏡 70、 1/4波長板 60、 HP D L C光学素子 50を透過して、観察者の瞳 1 0◦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 8 0を透過することによって直線偏光の光となされ、次に、第 2の 1/4波長板 6 1を透過することによって円偏光の光となされ、さらに、 1/4波長板 6◦を透過することによって、 HPD L C光学素子 50に対する S偏光の光である直線偏光となされる。 HPD L C光学素子 50においては、 S偏光の光はほとんど回折されないので、この背景光 Dは、 HP D L C光学素子 5 0にて回折されることなく、観察者の瞳 1 00に到達する。この場合の観察者の瞳 1 00に到達する背景光 Dの光量は、自由曲面半透鏡 70における透過率（例えば、 50%程度）に依存する ₍ なお、偏光板 80、又は第 2の 1/4波長板 6 1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 1 00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 6 0とをそれそ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 HP D L C光学素子 50に対する P偏光の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 HP D L C光学素子 50において光源装置 1 0側に回折されるようになり、瞳 1 00に入射する背景光 Dの光量を、例えば 1 0 %程度にまで減少させることができる。

本発明に係る画像表示装置は、図 5に示すように、上述の自由曲面半透鏡 7 0 に代えて、反射型体積ホログラムレンズ 7 1を用いて構成することができる。この画像表示装置は、照明用光源装置 1 0、反射型空間光変調素子 2 0 B、リレー光学系 9 0、 HPD L C光学素子 50、 2つの 1/4波長板 60、 6 1、反射型体積ホログラムレンズ 7 1及び偏光板 8◦を備える。

図 5に示す画像表示装置を構成する光源装置 1 0は、図 4に示す画像表示装置と同様に、光源として半導体レーザ 1 1を用いる。光源装 S1 0は、半導体レ一ザ 1 1と、半導体レーザ 1 1から射出された光束を導く導光板 1 2と、光学フィルム 1 4とを備える。すなわち、半導体レーザ 1 1から射出された光は、合成樹脂からなる導光板 1 2に入射し、この導光板 1 2により照度の均一化、射出角度の制御がされて射出面 1 3より射出する。射出面 1 3より射出した照明光 Aは、射出面 1 3に平行に配置された光学フイルム 1 4を透過することによりさらに射出角度が制御されて、偏光ビームスプリッタ 1 5によって主に S偏光成分のみが反射され、反射型空間光変調素子 2 0 Bに入射する。なお、導光板 1 2においては、射出面 1 3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。

反射型空間光変調素子 2 0 Bに入射した照明光 Aは、この反射型空間光変調素子 2 0 B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 1 5に入射する。この反射型空間光変調素子 2 0 Bとしては、例えば、液晶素子を用いることができる。偏光ビームスプリヅタ 1 5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 2 0 Bにおいて偏光状態を変調された光は、偏光ビームスプリツ夕 1 5 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 9 0に入射する。

リレー光学系 9 0は、結像レンズ 9 1、平面反射鏡 9 3及びフィールドレンズ 9 2より構成されている。リレー光学系 9 0においては、画像表示光 Bが、まず、結像レンズ 9 1に入射され、この結像レンズ 9 1の出射光が平面反射鏡 9 3を経てフィールドレンズ 9 2に入射される。フィールドレンズ 9 2の出射光は、反射型空間光変調素子 2 0 Bの空中像（実像） 1 1 0を形成する。この中空像 1 1 0 を形成した画像表示光 Bは、次に約 4 5度の入射角にて透過型の H P D L C光学素子 5 0に入射する。この H P D L C光学素子 5 0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、 H P D L C光学素子 5 0に入射する画像表示光 Bは、 H P D L C光学素子 5 0に対する P偏光の光となっているので、 H P D L C光学素子 5 0に入射した画像表示光 Bの多くは回折されて 1 / 4波長板 6 0にほぼ垂直に入射する。

1 / 4波長板 6 0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が調整されている。 1 / 4波長板 6 0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 7 1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 7 1が正の光学的パワーを有しているため、反射型体積ホログラムレンズ 7 1により反射されることにより虚像を結像する。この反射型体積ホログラムレンズ 7 1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 5 0に対して P偏光の光ではなく S偏光の光とされる。虚像表示光 Cは、 HP D L 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 1 0 ◦に入射する。

図 5に示す画像表示装置は、画像表示光 Bを HP D L C光学素子 50及び反射型体積ホログラムレンズ 7 1において、収差補正し、光路長の修正を施す。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 7 1に対して傾斜して（偏心して）入射するため、反射型体積ホログラムレンズ 7 1におけるリレー光学系 9 0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。

HP D L C光学素子 50は、反射型体積ホログラムレンズ 7 1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する。すなわち、 HPD L C光学素子 50は、反射型体積ホログラムレンズ 7 1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。

—方、反射型体積ホログラムレンズ 7 1の背後側より到達する背景光 Dは、図 5に示すように、偏光板 80、第 2の 1/4波長板 6 1、反射型体積ホログラムレンズ 7 1、 1/4波長板 60、「HP D L C」光学素子 5◦を透過して、観察者の瞳 1 00に入射する。この背景光 Dは、偏光板 8 ◦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の光となされ、次に、第 2の 1/4波長板 6 1を透過することによって円偏光の光となされ、さらに、 1/4波長板 60を透過することによって、「HPD L C」光学素子 5 0に対する S偏光の光である直線偏光となされる。「HP D L C」光学素子 5 0においては、 S偏光の光はほとんど回折されないので、この背景光 Dは、「HPD L C」光学素子 50にて回折されることなく、観察者の瞳 1 00に到達する。この場合の観察者の瞳 1 00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。

なお、偏光板 8 0、又は第 2の 1 / 4波長板 6 1をそれそれの面に直交する軸回りに回転させることにより、瞳 1 0 0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 6 0とをそれそれの遅相軸が直交するよう配置するとともに、偏光板 8 0をこの偏光板 8 0の透過光が H P D L C光学素子 5 0に対する P偏光の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 H P D L C光学素子 5 0において光源装置 1 0側に回折されるようになり、瞳 1 0 0に入射する背景光 Dの光量を、例えば 1 0 %程度にまで減少させることができる。

図 5に示す画像表示装置は、リレー光学系 9 0を用いて空中像 1 1 ◦を形成することによって、反射型空間光変調素子 2 0 Bと反射型体積ホログラムレンズ 7 1 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 9 3は、曲面鏡に代えてもよい。

次に、本発明に係る画像表示装置のさらに他の例を図 6を参照して説明する。図 6に示す画像表示装置は、照明用の光源装 S 1 0、照明光学系 3 0、反射型空間光変調素子 2 0 B、導光プリズム 4 0、透過型体積ホログラム光学素子 5 1、反射型体積ホログラムレンズ 7 1及び偏光板 8 0を備えている。

図 6に示す画像表示装置を構成する光源装置 1 0は、上述した画像表示装置と同様に、光源として半導体レーザ 1 1を用いている。この画像表示装置を構成する光源 1 0は、半導体レーザ 1 1 と、半導体レーザ 1 1から射出された光束を導く導光板 1 2と、光学フイルム 1 4とを備える。すなわち、半導体レーザ 1 1から射出された光は、合成樹脂からなる導光板 1 2に入射し、この導光板 1 2により照度の均一化、射出角度の制御がされて射出面 1 3より射出する。射出面 1 3 より射出した照明光 Aは、射出面 1 3に平行に配置された光学フィルム 1 4を透過することによりさらに射出角度が制御される。なお、導光板 1 2の射出面 1 3 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。

光学フィルム 1 4を透過した照明光 Aは、偏光板 1 5を透過することにより、直線偏光の光とされる。このときの照明光 Aの偏光方向は、後述する H P D L C 光学素孑 3 2に対する P偏光の光である方向とされている。光学フィルム 1 4を透過した照明光 Aは、照明光学系 3 0を構成する照明プリズム 3 1に入射する。照明プリズム 3 1は、第 1の面が照明光 Aの入射面となされ、第 1の面に対して傾斜した第 2の面に後述する HPD L C光学素子 3 2及び反射型空間光変調素子

2 0 Bが接合され、第 1の面に対してほぼ直交する第 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。

照明プリズム 3 1に入射した照明光 Aは、照明プリズム 3 1内より H P D L C 光学素子 32に入射する。このとき、照明光 Aの HPD L C光学素子 3 2に対する照明プリズム 3 1の媒質中での入射角は、約 2 5度となっている。 HPD L C 光学素子 32に入射した照明光 Aは、 HPDL C光学素子 32に対して P偏光となっているため、 HPD L C光学素子 32によってほぼ全光量が回折される。 H PD L C光学素子 3 2によって回折された照明光 Aは、 HPD L C光学素子 3 2 の背後に設置された反射型空間光変調素子 20 Bにほぼ垂直に入射する。

反射型空間光変調素子 2 0 Bに入射した照明光 Aは、反射型空間光変調素子 2 0 Bにおいて、表示画像の各画素ごとに偏光状態が変調されて反射され、再び H P D L C光学素子 32に入射する。反射型空間光変調素子 2 0 B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 2 0 Bで変調されなかった P偏光の光は、 HP D L C光学素子 32において、再び回折され、光源装置 1 0側に戻る。反射型空間光変調素子 20 Bで変調された S偏光の光は、 HP D L C光学素子 32において回折されることなく、 HPD L C光学素子 32を透過して画像表示光 Bとなる。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。画像表示光 Bは、照明プリズム 3 1内で内面反射し、照明プリズム 3 1の第 3の面より出射する。

照明プリズム 3 1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

3 3が挟み込まれている。すなわち、照明プリズム 3 1の第 3の面より出射した画像表示光 Bは、検光子 3 3を透過して、導光プリズム 40の入射面に入射する _c 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が施された光となる。

導光プリズム 40に入射した画像表示光 Bは、導光プリズム 40内における数回の内部全反射を経て、導光プリズム 4 0に光学的に密着された透過型体積ホログラム光学素子 5 1 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 5 1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 5 1により回折され、反射型体積ホログラムレンズ 7 1に入射する。

画像表示光 Bは、反射型体積ホログラムレンズ 7 1が正の光学的パワーを有しているため、反射型休積ホログラムレンズ 7 1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 5 1 に入射する。

このとき、虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0内から透過型体積ホログラム光学素子 5 1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 5 1に入射する。そのため、虚像表示光 Cは、透過型体積ホログラム光学素子 5 1の角度選択性により、回折されずに透過型体積ホログラム光学素子 5

1 を透過する。虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0を透過して、観察者の瞳 1 0

0に到達する。

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 7 1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する。すなわち、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 7 1 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 Sを増大させている。

一方、反射型体積ホログラムレンズ 7 1の背後側より到達する背景光 Dは、図 6に示すように、偏光板 8 0、反射型体積ホログラムレンズ 7 1、透過型体積ホログラム光学素子 5 1、導光プリズム 4 0を透過して、観察者の瞳 1 0 0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 8 0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 5 1に対する S 偏光の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 5 1におレヽては、 S偏光の光はほとんど回折されることがないので、背景光 Dは透過型体積ホログラム光学素子 5 1にて回折されることなく観察者の曈 1 0 0に到達する。この場合の観察者の瞳 1 0 0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及び透過型体積ホログラム光学素子 5 1における透過率に依存する。 5110

15 なお、偏光板 8 0を主面に直交する軸回りに回転させることにより、瞳 1 0 ◦ 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 8 0をこの偏光板 8 0の透過光が透過型体積ホログラム光学素子 5 1に対する P偏光の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 5 1において光源装置 1 0側に回折されるようになり、瞳 1 0 0に入射する背景光 Dの光量を減少させることができる。

なお、図 6に示す画像表示装置においては、反射型体積ホログラム光学素子 7 1に代えて、自由曲面反射鏡（自由曲面半透鏡）を用いてもよく、また、透過型体積ホログラム光学素子 5 1に代えて H P D L C光学素子に用いてもよい。この場合、 H P D L C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。

本発明に係る画像表示装置は、図 7に示すように、 H P D L C光学素子を使用せず、照明用の光源装置 1 0から射出した照明光 Aを、導光プリズム 4 0を透過して直接反射型空間光変調素子 2 0 Bに斜め方向より入射させる構成としてもよい。図 7に示す画像表示装置は、照明用の光源装置 1 0、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） 2 0 C、導光プリズム 4 0、透過型回折光学素子 5 2及び反射型体積ホログラムレンズ 7 0を備えている。

この画像表示装 Sを構成する光源装置 1 0は、上述した各画像表示装置と同様に、光源として半導体レーザ 1 1が用いられる。光源装置 1 0は、半導体レーザ 1 1 と、半導体レーザ 1 1から射出された光束を導く導光板 1 2 と、光学フィルム 1 4とを有して構成されている。すなわち、半導体レ一ザ 1 1から射出された光は、合成樹脂からなる導光板 1 2に入射し、この導光板 1 2により照度の均一化、射出角度の制御をなされて、射出面 1 3より射出する。射出面 1 3より射出した照明光 Aは、射出面 1 3に平行に配置された光学フイルム 1 4を透過することによりさらに射出角度が制御される。なお、導光板 1 2の射出面 1 3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。

光学フィルム 1 4を透過した照明光 Aは、導光プリズム 4 0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 2 0 Cに入射する。デジタルマイク口ミラーデバイス 2 0 C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そ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 2 0 C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。

導光プリズム 4 0の一端側部分は、楔状に形成されている。導光プリズム 4 0 の一端側部分の外側の面に接合されたデジタルマイクロミラーデバイス 2 0 Cは、光源装置 1 0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。

デジタルマイクロミラーデバイス 2 0 Cに入射した照明光 Aは、このデジタルマイクロミラ一デバイス 2 0 C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一デバイス 2 ◦ Cよりほぼ垂直に射出される。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 Cより再び光源装置 1 0側に反射される。

デジタルマイク口ミラーデバイス 2 0 Cよりほぼ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 4 0の互いに平行な外側の面である光束分割面 4 1、 4 2において全反射を交互に数回繰り返した後、この光束分割面 4 1、 4 2の一方の面に光学的に密着して設けられた透過型回折光学素子 5 2に対し斜め方向から入射する。なお、透過型回折光学素子 5 2は、図 7に示すように、導光プリズム 4 0の他端側に位置して設けられている。

透過型回折光学素子 5 2に入射した画像表示光 Bは、透過型回折光学素子 5 2 を透過して、この透過型回折光学素子 5 2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 7 0に入射する。画像表示光 Bは、反射型体積ホログラムレンズ 7 0が正の光学的パワーを有しているため、反射型体積ホログラムレンズ 7 0 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 5 2に入射する。

このとき、この虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0内から透過型回折光学素子 5 2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。虚像表示光 Cは、透過型回折光学素子 5 2の角度選択性により回折されて透過型体積ホログラム光学素子 5 1 を透過する。虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0の外面部 4 1、 4 2を透過して観察者の瞳 1 0 0に到達する。本発明に係る画像表示装置は、さらに、図 8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 2 0 D、導光プリズム 4 0、透過型回折光学素子 5 2及び反射型体積ホログラムレンズ 7 0とを用いて構成するようにしてもよい。

図 8に示す自発光型マイクロディスプレイ 2 0 D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。この自発光型マイク口ディスプレイ 2 0 D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 2 0 Dよりほぼ垂直に射出される。

自発光型マイクロディスプレイ 2 0 Dより射出された画像表示光 Bは、導光プリズム 4 0の一端側部分より、この導光プリズム 4 0内に入射する。導光プリズム 4 0の一端側部分は楔状に形成されている。この導光プリズム 4 0の一端側部分の外側の面である入射面 4 3に接合された自究光型マイクロディスプレイ 2 0 Dは、導光プリズム 4 0の互いに平行な外側の面である光束分割面 4 1、 4 2に対して傾斜した状態に設置されている。

自発光型マイクロディスプレイ 2 0 Dよりほぼ垂直に射出された画像表示光 B は、導光プリズム 4 0に入射し、この導光プリズム 4 0の互いに平行な外側の面である光束分割面 4 1、 4 2における内部全反射を交互に数回繰り返した後に、この光束分割面 4 1 , 4 2の一方の面に光学的に密着して設けられた透過型回折光学素子 5 2に対し斜め方向から入射する。なお、透過型回折光学素子 5 2は、導光プリズム 4 0の他端側にあたる位置に光学的に密着されている。

透過型回折光学素子 5 2に入射した画像表示光 Bは、この透過型回折光学素子 5 2を透過して、この透過型回折光学素子 5 2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 7 0に入射する。画像表示光 Bは、反射型体積ホログラムレンズ 7 0が正の光学的パヮ一を有しているため、この反射型体積ホログラムレンズ 7 0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 5 2に入射する。

このとき、虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0内から透過型回折光学素子 5 2 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。この虚像表示光 Cは、透過型回折光学素子 5 2の角度選択性により回折されて透過型体積ホログラム光学素子 5 1 を透過する。虚像表示光 Cは、導光プリズム 4 0の光束分割面 4 1、 4 2を透過して観察者の瞳 1 0 0に到達する。

なお、上述の各例において、 H P D L C光学素子 5 0、透過型体積ホログラム光学素子 5 1及び透過型回折光学素子 5 2においては、偏光方向又は入射角に依存して 1回目の透過において回折され又は回折されることなく、 2回目の逆方向への透過において回折されることなく又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、 1回目の透過において回折されることがなく又は回折されて 2回目の逆方向への透過において回折され又は回折されないように構成してもよい。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。産業上の利用可能性本発明に係る画像表示装置は、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て配置した偏心光学系を採用することによって、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、光学系全体の薄型化を図り、さらに軽量化することができる。さらに、画像表示装置は、偏心光学系を採用したことにより、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が実現できる。

本発明を用いることにより、装置全体の小型化とともに軽量化を図りながら、射出瞳径、表示画角及びアイレリーフを大きくでき、しかも収差が低減された画像表示装置を実現できる。

Claims

請求の範囲

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 . 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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

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の範囲第 5項記載の画像表示装置。

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の範囲第 6項記載の画像表示装置。

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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

1 0 . 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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

1 1 . 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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

1 2 . 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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

1 3 . 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の範囲第 1 2項記載の画像表示装置。

1 4 . 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の範囲第 1項記載の画像表示装置。

1 5 . 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の範囲第 1 0項記載の画像表示装置。

1 6 . 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の範囲第 1 5項記載の画像表示装置。

1 7 . 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の範囲第 1 5項記載の画像表示装置。

1 8 . 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の範囲第 1 0項記載の画像表示装置。

1 9 . 上記 1 / 4波長板及び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の範囲第 1 8項記載の画像表示装置。

2 0 . 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ヮ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。

2 1 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 2 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 3 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 4 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 5 . 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の範囲第 2 4項記載の画像表示装置。

2 6 . 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の範囲第 2 5項記載の画像表示装置。

2 7 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 8 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

2 9 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装匿。

3 0 . 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の範囲第 2 0 項記載の画像表示装置。

3 1 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

3 2 . 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の範囲第 3 1項記載の画像表示装置。

3 3 . 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の範囲第 2 0項記載の画像表示装置。

3 4 . 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の範囲第 2 9項記載の画像表示装置。

3 5 . 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の範囲第 3 4項記載の画像表示装置。

3 6 . 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の範囲第 3 4項記載の画像表示装置。

3 7 . 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の範囲第 2 9項記載の画像表示装置。

3 8 . 上記 1 / 4波長板及び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の範囲第 3 7項記載の画像表示装置。