JP2000249976A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置全体の小型化を図りつつ、表示手段に表
示した画像を良好に観察することができる頭部装着型の
画像観察装置を得ること。 【解決手段】 反射型の表示素子と、光源手段からの光
束を該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、該
表示手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示手
段に表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有し
た画像表示装置において、該照明光学系は該光源手段か
らの光束を全反射面を利用した３角柱状のプリズムを介
して該表示手段に導光しており、該表示光学系は該表示
手段からの光束を該プリズムの全反射面を通過させて観
察者に導光しており、該全反射面と該表示手段の表示面
とのなす角θが、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜θ＜４０° Ｄｙ：ｙ方向の瞳径 Ｌｙ：ｙ方向の有効画像表示サイズ Ｗｙ：ｙ方向の画角 となるように設定していること。
示した画像を良好に観察することができる頭部装着型の
画像観察装置を得ること。 【解決手段】 反射型の表示素子と、光源手段からの光
束を該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、該
表示手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示手
段に表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有し
た画像表示装置において、該照明光学系は該光源手段か
らの光束を全反射面を利用した３角柱状のプリズムを介
して該表示手段に導光しており、該表示光学系は該表示
手段からの光束を該プリズムの全反射面を通過させて観
察者に導光しており、該全反射面と該表示手段の表示面
とのなす角θが、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜θ＜４０° Ｄｙ：ｙ方向の瞳径 Ｌｙ：ｙ方向の有効画像表示サイズ Ｗｙ：ｙ方向の画角 となるように設定していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に関
し、例えば表示素子として反射型の液晶表示素子に表示
された画像情報を適切に設定した自由曲面を有する光学
素子を介して拡大して観察するようにしたヘッドマウン
トディスプレイやメガネ型ディスプレイ等に好適なもの
である。
し、例えば表示素子として反射型の液晶表示素子に表示
された画像情報を適切に設定した自由曲面を有する光学
素子を介して拡大して観察するようにしたヘッドマウン
トディスプレイやメガネ型ディスプレイ等に好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば透明体の表面に入射面
と複数の反射面、そして射出面を設けた光学素子を用い
て、液晶等の画像表示素子に表示した画像情報を拡大し
た虚像として観察するようにした頭部装着型の画像観察
装置（画像表示装置）、所謂ヘッドマウントディスプレ
イが種々と提案されている。
と複数の反射面、そして射出面を設けた光学素子を用い
て、液晶等の画像表示素子に表示した画像情報を拡大し
た虚像として観察するようにした頭部装着型の画像観察
装置（画像表示装置）、所謂ヘッドマウントディスプレ
イが種々と提案されている。
【０００３】例えばこのようなヘッドマウントディスプ
レイ型の画像観察装置として特に小型化に優れた光学系
の構成が特開平７−３３３５５１号公報，特開平８−１
７９２３８号公報，特開平８−２３４１３７号公報等で
提案されている。
レイ型の画像観察装置として特に小型化に優れた光学系
の構成が特開平７−３３３５５１号公報，特開平８−１
７９２３８号公報，特開平８−２３４１３７号公報等で
提案されている。
【０００４】一方、近年小型の表示デバイスとして反射
型の液晶表示素子が種々と用いられている。反射型の液
晶表示素子をヘッドマウントディスプレイ等の画像観察
装置に用いるには照明装置を設けて液晶表示素子を照明
する必要がある。
型の液晶表示素子が種々と用いられている。反射型の液
晶表示素子をヘッドマウントディスプレイ等の画像観察
装置に用いるには照明装置を設けて液晶表示素子を照明
する必要がある。
【０００５】図４，図５は各々従来の反射型の液晶表示
素子を用いた画像表示装置の一部分の要部概略図であ
る。
素子を用いた画像表示装置の一部分の要部概略図であ
る。
【０００６】図４において１０１は反射型の液晶表示素
子であり、光源（面光源）１０２からの光束を液晶表示
素子１０１の表示面に対して略４５°傾いたビームスプ
リッタ（ハーフミラー）１０３で反射させた光で照明し
ている。液晶表示素子１０１で光変調を受けハーフミラ
ー１０３を透過した光束をプロジェクタのときには投影
レンズ１０４で所定面上に投影して観察している。又ヘ
ッドマウントディスプレイのときにはレンズ系１０４を
介して液晶表示素子１０１で表示された画像情報を拡大
して観察している。
子であり、光源（面光源）１０２からの光束を液晶表示
素子１０１の表示面に対して略４５°傾いたビームスプ
リッタ（ハーフミラー）１０３で反射させた光で照明し
ている。液晶表示素子１０１で光変調を受けハーフミラ
ー１０３を透過した光束をプロジェクタのときには投影
レンズ１０４で所定面上に投影して観察している。又ヘ
ッドマウントディスプレイのときにはレンズ系１０４を
介して液晶表示素子１０１で表示された画像情報を拡大
して観察している。
【０００７】図５においては光源１０２からの光束を偏
光板１０６を介して直線偏光（例えばＰ偏光）とし、液
晶表示素子１０１の表示面に対して略４５°傾いた偏光
ビームスプリッタ１０５を通過させて反射型の液晶表示
素子１０１を照明している。液晶表示素子１０１で光変
調を受けた光束（Ｓ偏光となっている）を偏光ビームス
プリッタ１０５で反射させて投影レンズ又はレンズ系１
０４に導光している。
光板１０６を介して直線偏光（例えばＰ偏光）とし、液
晶表示素子１０１の表示面に対して略４５°傾いた偏光
ビームスプリッタ１０５を通過させて反射型の液晶表示
素子１０１を照明している。液晶表示素子１０１で光変
調を受けた光束（Ｓ偏光となっている）を偏光ビームス
プリッタ１０５で反射させて投影レンズ又はレンズ系１
０４に導光している。
【０００８】これによってプロジェクタのときには投影
レンズ１０４で所定面上に投影し、観察している。又、
ヘッドマウントディスプレイのときにはレンズ系１０４
を介して液晶表示素子１０１で表示された画像情報を拡
大し、観察している。
レンズ１０４で所定面上に投影し、観察している。又、
ヘッドマウントディスプレイのときにはレンズ系１０４
を介して液晶表示素子１０１で表示された画像情報を拡
大し、観察している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来よりＨＭＤ等の画
像観察装置では、装置を観察者の頭部に装着するために
装置全体の小型化、及び軽量化を図ることが重要な課題
となっている。又、表示手段に表示した画像情報を良好
に観察できることが重要な課題となっている。
像観察装置では、装置を観察者の頭部に装着するために
装置全体の小型化、及び軽量化を図ることが重要な課題
となっている。又、表示手段に表示した画像情報を良好
に観察できることが重要な課題となっている。
【００１０】画像表示装置として反射型の液晶表示素子
を用いた場合で装置全体の小型化を図るには、それを照
明するための照明装置を装置内に組み込む必要がある。
を用いた場合で装置全体の小型化を図るには、それを照
明するための照明装置を装置内に組み込む必要がある。
【００１１】前記した図４、図５等の照明光学系を構成
する液晶面に対して４５°傾いたビームスプリッタを特
開平７−３３３５５１号公報，特開平８−１７９２３８
号公報，特開平８−２３４１３７号公報等で提案されて
いる構成に用いようとすると、即ち液晶と光学系との
間、もしくは光学系と瞳との間に略４５°傾いた面を配
置しなければならない。このため、透過型の液晶表示装
置を用いた場合に対してアイリリーフ，画角等のスペッ
クが低減してくる。
する液晶面に対して４５°傾いたビームスプリッタを特
開平７−３３３５５１号公報，特開平８−１７９２３８
号公報，特開平８−２３４１３７号公報等で提案されて
いる構成に用いようとすると、即ち液晶と光学系との
間、もしくは光学系と瞳との間に略４５°傾いた面を配
置しなければならない。このため、透過型の液晶表示装
置を用いた場合に対してアイリリーフ，画角等のスペッ
クが低減してくる。
【００１２】そして、上記ビームスプリッタがハーフミ
ラーであった場合には光量の損失が生じ、又、偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）であった場合には、その製造が
難しい等の問題もあった。
ラーであった場合には光量の損失が生じ、又、偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）であった場合には、その製造が
難しい等の問題もあった。
【００１３】本発明は、液晶ディスプレイ等の表示手段
に表示した画像情報を観察する際、光源手段から表示手
段に至る照明光学系及び表示手段からの光束を観察者の
眼球に導光するための表示光学系の構成を適切に設定す
ることによって、装置全体の小型化を図りつつ光量のロ
スを減らし、該画像情報を良好なる画質で観察すること
ができる画像観察装置の提供を目的とする。
に表示した画像情報を観察する際、光源手段から表示手
段に至る照明光学系及び表示手段からの光束を観察者の
眼球に導光するための表示光学系の構成を適切に設定す
ることによって、装置全体の小型化を図りつつ光量のロ
スを減らし、該画像情報を良好なる画質で観察すること
ができる画像観察装置の提供を目的とする。
【００１４】この他本発明は、画像表示手段として例え
ば反射型の液晶表示素子を用い、例えば液晶表示素子か
らの光束を入射させる入射面と、該入射面から入射させ
た光束を反射させる偏心させた曲面反射面と、該曲面反
射面からの光束を射出させる射出面とを一体形成した光
学素子を表示光学系に用いて液晶表示素子で表示される
画像情報を観察するとき、該液晶表示素子を照明するた
めの照明光学系を表示光学系の特徴に合せて適切に設定
することにより、装置全体の小型化を図りつつ、液晶表
示素子で表示された画像情報を良好に観察することがで
きるヘッドマウントディスプレイに好適な画像表示装置
の提供を目的とする。
ば反射型の液晶表示素子を用い、例えば液晶表示素子か
らの光束を入射させる入射面と、該入射面から入射させ
た光束を反射させる偏心させた曲面反射面と、該曲面反
射面からの光束を射出させる射出面とを一体形成した光
学素子を表示光学系に用いて液晶表示素子で表示される
画像情報を観察するとき、該液晶表示素子を照明するた
めの照明光学系を表示光学系の特徴に合せて適切に設定
することにより、装置全体の小型化を図りつつ、液晶表
示素子で表示された画像情報を良好に観察することがで
きるヘッドマウントディスプレイに好適な画像表示装置
の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の画像表
示装置は、反射型の表示素子と、光源手段からの光束を
該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、該表示
手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示手段に
表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有した画
像表示装置において、該照明光学系は該光源手段からの
光束を全反射面を利用した３角柱状のプリズムを介して
該表示手段に導光しており、該表示光学系は該表示手段
からの光束を該プリズムの全反射面を通過させて観察者
に導光しており、該全反射面と該表示手段の表示面との
なす角θが、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜θ＜４０° Ｄｙ：ｙ方向の瞳径 Ｌｙ：ｙ方向の有効画像表示サイズ Ｗｙ：ｙ方向の画角 となるように設定していることを特徴としている。
示装置は、反射型の表示素子と、光源手段からの光束を
該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、該表示
手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示手段に
表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有した画
像表示装置において、該照明光学系は該光源手段からの
光束を全反射面を利用した３角柱状のプリズムを介して
該表示手段に導光しており、該表示光学系は該表示手段
からの光束を該プリズムの全反射面を通過させて観察者
に導光しており、該全反射面と該表示手段の表示面との
なす角θが、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜θ＜４０° Ｄｙ：ｙ方向の瞳径 Ｌｙ：ｙ方向の有効画像表示サイズ Ｗｙ：ｙ方向の画角 となるように設定していることを特徴としている。
【００１６】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記プリズムのプリズム頂角Ｐθは、 ２５°＜Ｐθ＜４０° であることを特徴としている。
て、前記プリズムのプリズム頂角Ｐθは、 ２５°＜Ｐθ＜４０° であることを特徴としている。
【００１７】請求項３の発明の画像表示装置は、光源手
段、反射型の表示手段、該光源手段からの光束を該表示
手段に導く照明光学系、該表示手段により反射された光
束を観察者の瞳に導き形成される虚像を該表示手段上に
表示された画像の拡大像として観察者に認識させる表示
光学系を有し、該光源手段からの光束を該表示手段に導
く際には光束を全反射し、該表示手段により反射された
光束を瞳に導く際には光束を透過させるよう作用する光
学作用面を含む光学部材を有し、該光学作用面と該表示
手段の画像表示面とのなす角度θが、 θ＜４５° になるように配置したことを特徴としている。
段、反射型の表示手段、該光源手段からの光束を該表示
手段に導く照明光学系、該表示手段により反射された光
束を観察者の瞳に導き形成される虚像を該表示手段上に
表示された画像の拡大像として観察者に認識させる表示
光学系を有し、該光源手段からの光束を該表示手段に導
く際には光束を全反射し、該表示手段により反射された
光束を瞳に導く際には光束を透過させるよう作用する光
学作用面を含む光学部材を有し、該光学作用面と該表示
手段の画像表示面とのなす角度θが、 θ＜４５° になるように配置したことを特徴としている。
【００１８】請求項４の発明は請求項３の発明におい
て、前記表示光学系は複数の反射面を利用した光学素子
を有し、前記光源手段と前記表示手段と該表示光学系の
形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ光線を基準光
線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する反射面が、そ
れぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構成されたこと
を特徴としている。
て、前記表示光学系は複数の反射面を利用した光学素子
を有し、前記光源手段と前記表示手段と該表示光学系の
形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ光線を基準光
線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する反射面が、そ
れぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構成されたこと
を特徴としている。
【００１９】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記光学素子を構成する少なくとも１つの光学面
が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転対称非球面
で構成されたことを特徴としている。
て、前記光学素子を構成する少なくとも１つの光学面
が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転対称非球面
で構成されたことを特徴としている。
【００２０】請求項６の発明は請求項５の発明におい
て、前記非回転対称非球面のうちの１面が全反射面、兼
透過面として作用する光学面を有することを特徴として
いる。
て、前記非回転対称非球面のうちの１面が全反射面、兼
透過面として作用する光学面を有することを特徴として
いる。
【００２１】請求項７の発明は請求項３の発明におい
て、前記光学部材は、入射面と反射面と射出面が一体形
成されたプリズム体より成り、前記光源手段側からの光
束を該入射面より入射させ、反射面で反射させ、射出面
より射出させて、前記表示手段側に導くことを特徴とし
ている。
て、前記光学部材は、入射面と反射面と射出面が一体形
成されたプリズム体より成り、前記光源手段側からの光
束を該入射面より入射させ、反射面で反射させ、射出面
より射出させて、前記表示手段側に導くことを特徴とし
ている。
【００２２】請求項８の発明は請求項７の発明におい
て、前記光学部材の反射面での反射のうち、少なくとも
一部の領域では全反射を利用していることを特徴として
いる。
て、前記光学部材の反射面での反射のうち、少なくとも
一部の領域では全反射を利用していることを特徴として
いる。
【００２３】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記光学部材は、少なくとも１つの曲面を有するこ
とを特徴としている。
て、前記光学部材は、少なくとも１つの曲面を有するこ
とを特徴としている。
【００２４】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記照明光学系は、少なくとも１つの非回転対称な
曲面を有することを特徴している。
て、前記照明光学系は、少なくとも１つの非回転対称な
曲面を有することを特徴している。
【００２５】請求項１１の発明は請求項３の発明におい
て、前記表示手段が強誘電性液晶ディスプレイであるこ
とを特徴としている。
て、前記表示手段が強誘電性液晶ディスプレイであるこ
とを特徴としている。
【００２６】請求項１２の発明は請求項３の発明におい
て、前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する光源を有し、
該光源手段が前記表示手段における画像表示と同期して
点灯することを特徴としている。
て、前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する光源を有し、
該光源手段が前記表示手段における画像表示と同期して
点灯することを特徴としている。
【００２７】請求項１３の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬＥＤ素子で
あることを特徴としている。
いて、前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬＥＤ素子で
あることを特徴としている。
【００２８】請求項１４の発明の画像表示装置は、反射
型の表示素子と、光源手段からの光束を該表示手段の表
示面に入射させる照明光学系と、該表示手段からの光束
を観察者の瞳孔に導光し、該表示手段に表示した画像情
報を観察させる表示光学系とを有した画像表示装置にお
いて、該照明光学系は該光源手段からの光束を全反射面
を利用した光学部材を介して該表示手段に導光してお
り、該表示光学系は該表示手段からの光束を該光学部材
の全反射面を通過させて観察者に導光していることを特
徴としている。
型の表示素子と、光源手段からの光束を該表示手段の表
示面に入射させる照明光学系と、該表示手段からの光束
を観察者の瞳孔に導光し、該表示手段に表示した画像情
報を観察させる表示光学系とを有した画像表示装置にお
いて、該照明光学系は該光源手段からの光束を全反射面
を利用した光学部材を介して該表示手段に導光してお
り、該表示光学系は該表示手段からの光束を該光学部材
の全反射面を通過させて観察者に導光していることを特
徴としている。
【００２９】請求項１５の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記表示光学系は複数の反射面を利用した光学素
子を有し、前記光源手段と前記表示手段と該表示光学系
の形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ光線を基準
光線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する反射面が、
それぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構成されたこ
とを特徴としている。
いて、前記表示光学系は複数の反射面を利用した光学素
子を有し、前記光源手段と前記表示手段と該表示光学系
の形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ光線を基準
光線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する反射面が、
それぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構成されたこ
とを特徴としている。
【００３０】請求項１６の発明は請求項１５の発明にお
いて、前記光学素子を構成する少なくとも１つの光学面
が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転対称非球面
で構成されたことを特徴としている。
いて、前記光学素子を構成する少なくとも１つの光学面
が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転対称非球面
で構成されたことを特徴としている。
【００３１】請求項１７の発明は請求項１６発明におい
て、前記非回転対称非球面のうちの１面が全反射面、兼
透過面として作用する光学面を有することを特徴として
いる。
て、前記非回転対称非球面のうちの１面が全反射面、兼
透過面として作用する光学面を有することを特徴として
いる。
【００３２】請求項１８の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記光学部材は、入射面と反射面と射出面が一体
形成されたプリズム体より成り、前記光源手段側からの
光束を該入射面より入射させ、反射面で反射させ、射出
面より射出させて、前記表示手段側に導くことを特徴と
している。
いて、前記光学部材は、入射面と反射面と射出面が一体
形成されたプリズム体より成り、前記光源手段側からの
光束を該入射面より入射させ、反射面で反射させ、射出
面より射出させて、前記表示手段側に導くことを特徴と
している。
【００３３】請求項１９の発明は請求項１８の発明にお
いて、前記光学部材の反射面での反射のうち、少なくと
も一部の領域では全反射を利用していることを特徴とし
ている。
いて、前記光学部材の反射面での反射のうち、少なくと
も一部の領域では全反射を利用していることを特徴とし
ている。
【００３４】請求項２０の発明は請求項１９の発明にお
いて、前記光学部材は、少なくとも１つの曲面を有する
ことを特徴としている。
いて、前記光学部材は、少なくとも１つの曲面を有する
ことを特徴としている。
【００３５】請求項２１の発明は請求項２０の発明にお
いて、前記照明光学系は、少なくとも１つの非回転対称
な曲面を有することを特徴としている。
いて、前記照明光学系は、少なくとも１つの非回転対称
な曲面を有することを特徴としている。
【００３６】請求項２２の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記表示手段が強誘電性液晶ディスプレイである
ことを特徴としている。
いて、前記表示手段が強誘電性液晶ディスプレイである
ことを特徴としている。
【００３７】請求項２３の発明は請求項１４の発明にお
いて、前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する光源を有
し、該光源手段が前記表示手段における画像表示と同期
して点灯することを特徴としている。
いて、前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する光源を有
し、該光源手段が前記表示手段における画像表示と同期
して点灯することを特徴としている。
【００３８】請求項２４の発明は請求項２３の発明にお
いて、前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬＥＤ素子で
あることを特徴としている。
いて、前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬＥＤ素子で
あることを特徴としている。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の画像表示装置の基
本構成を示す要部概略図である。図中Ｌ１は表示光学系
（拡大光学系）の一部を構成する光学素子であり、平
面，曲面，非球面，または回転非対称面等から成る第
１，第２，第３の光学作用面（以下「面」ともいう）Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃを有している。尚、いずれの面Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃも１つのＹＺ面（対称面，本実施形態において
は紙面がこれに相当）に対して対称な形状をしている。
また、３つ以上の面を有するようにしても良い。Ｓは観
察者１の望ましき瞳孔位置である。
本構成を示す要部概略図である。図中Ｌ１は表示光学系
（拡大光学系）の一部を構成する光学素子であり、平
面，曲面，非球面，または回転非対称面等から成る第
１，第２，第３の光学作用面（以下「面」ともいう）Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃを有している。尚、いずれの面Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃも１つのＹＺ面（対称面，本実施形態において
は紙面がこれに相当）に対して対称な形状をしている。
また、３つ以上の面を有するようにしても良い。Ｓは観
察者１の望ましき瞳孔位置である。
【００４０】２は反射型のＬＣＤより成る画像表示手段
（表示素子）であり、２ａはその表示面（液晶面）であ
る。尚、本発明における画像表示手段２には、後述する
ように照明光学系ＬＥからの光束をＬＣＤ２に斜め方向
より入射させ反射して斜めに出射する光束を拡大光学系
（表示光学系）に導く構成としているため、広い視角特
性を有することが求められる。この要求に応えるため
に、例えば強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いている。ま
た、位相補償板と組み合わせて視角特性を向上させたＴ
Ｎ液晶等を用いても良い。
（表示素子）であり、２ａはその表示面（液晶面）であ
る。尚、本発明における画像表示手段２には、後述する
ように照明光学系ＬＥからの光束をＬＣＤ２に斜め方向
より入射させ反射して斜めに出射する光束を拡大光学系
（表示光学系）に導く構成としているため、広い視角特
性を有することが求められる。この要求に応えるため
に、例えば強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いている。ま
た、位相補償板と組み合わせて視角特性を向上させたＴ
Ｎ液晶等を用いても良い。
【００４１】３は光源手段であり、例えばＬＣＤ２が単
色用であれば単色光または白色光を放射する光源より成
り、または、ＬＣＤ２がカラー用であれば、例えばＲ，
Ｇ，Ｂ３色を発光するＬＥＤが１チップ上に形成された
光源３１からの光束をレンズ３２により集光し、拡散板
３３を用いて面光源としている。Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を発
光するＬＥＤは反射型のＬＣＤ２への画像の表示に同期
して発光を制御され、カラー表示を可能ならしめてい
る。
色用であれば単色光または白色光を放射する光源より成
り、または、ＬＣＤ２がカラー用であれば、例えばＲ，
Ｇ，Ｂ３色を発光するＬＥＤが１チップ上に形成された
光源３１からの光束をレンズ３２により集光し、拡散板
３３を用いて面光源としている。Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を発
光するＬＥＤは反射型のＬＣＤ２への画像の表示に同期
して発光を制御され、カラー表示を可能ならしめてい
る。
【００４２】ＬＥは照明光学系であり、光源手段３から
の光束を偏光板ＫＮ１を介して集光するレンズＬ３と、
レンズＬ３を透過した光束をＬＣＤ２の表示面２ａに導
光する３角柱状のプリズム（光学部材）Ｌ２より構成さ
れている。プリズムＬ２を構成する面Ｓｄ，Ｓｅは、反
射型ＬＣＤ２からの光束を瞳に導く拡大光学系の一部と
しても機能している。また、プリズムＬ２の反射面Ｓｄ
とＬＣＤ２の表示面２ａとのなす角度θが４５°未満に
なるように構成している。また、プリズムＬ２のプリズ
ム頂角Ｐθは、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜Ｐθ＜４０° 但し、Ｄｙ：ｙ軸方向の表示光学系の瞳径 Ｌｙ：ＬＣＤ有効表示領域のｙ方向の長さ Ｗｙ：表示装置のｙ方向の画角 としている。
の光束を偏光板ＫＮ１を介して集光するレンズＬ３と、
レンズＬ３を透過した光束をＬＣＤ２の表示面２ａに導
光する３角柱状のプリズム（光学部材）Ｌ２より構成さ
れている。プリズムＬ２を構成する面Ｓｄ，Ｓｅは、反
射型ＬＣＤ２からの光束を瞳に導く拡大光学系の一部と
しても機能している。また、プリズムＬ２の反射面Ｓｄ
とＬＣＤ２の表示面２ａとのなす角度θが４５°未満に
なるように構成している。また、プリズムＬ２のプリズ
ム頂角Ｐθは、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜Ｐθ＜４０° 但し、Ｄｙ：ｙ軸方向の表示光学系の瞳径 Ｌｙ：ＬＣＤ有効表示領域のｙ方向の長さ Ｗｙ：表示装置のｙ方向の画角 としている。
【００４３】尚、上限を越えるとプリズムＬ２が厚くな
るため好ましくなく、また、下限を越えると照明光束の
一部が面Ｓｅでも全反射し、観察者が画像の周辺部を注
視しようとした場合にケラレを生じる可能性があり好ま
しくない。
るため好ましくなく、また、下限を越えると照明光束の
一部が面Ｓｅでも全反射し、観察者が画像の周辺部を注
視しようとした場合にケラレを生じる可能性があり好ま
しくない。
【００４４】尚、レンズＬ３は単レンズに限定されるも
のではなく、複数のレンズや凹面ミラー等で構成しても
よい。また、後述する数値実施例に示すように、レンズ
Ｌ３とプリズムＬ２を接合して１部品としてもよい。
のではなく、複数のレンズや凹面ミラー等で構成しても
よい。また、後述する数値実施例に示すように、レンズ
Ｌ３とプリズムＬ２を接合して１部品としてもよい。
【００４５】ＫＮ１、ＫＮ２は偏光板であり、例えばそ
れぞれの偏光の軸が略直交するように配置している。
尚、偏光板ＫＮ１、ＫＮ２は必ずしも直交して配置する
必要はなく、ＬＣＤ２の旋光能、表示モード等の設計条
件に合せて適切な配置にすればよい。また、ＬＣＤ２の
種類によっては、表示面２ａの直前に偏光板を１枚用い
るだけでよい場合等もあり、２枚の偏光板は必須ではな
い。また、偏光板ＫＮ１をレンズＬ３とプリズムＬ２と
の間に配置してもよい。
れぞれの偏光の軸が略直交するように配置している。
尚、偏光板ＫＮ１、ＫＮ２は必ずしも直交して配置する
必要はなく、ＬＣＤ２の旋光能、表示モード等の設計条
件に合せて適切な配置にすればよい。また、ＬＣＤ２の
種類によっては、表示面２ａの直前に偏光板を１枚用い
るだけでよい場合等もあり、２枚の偏光板は必須ではな
い。また、偏光板ＫＮ１をレンズＬ３とプリズムＬ２と
の間に配置してもよい。
【００４６】光学素子Ｌ１における第３の光学作用面Ｓ
ｃの形状は該対称面（ＹＺ面）に対して対称な非球面で
ある。第１の光学作用面Ｓａの形状は該対称面（ＹＺ
面）に対して対称な球面または非球面であって、第３の
光学作用面Ｓｃを屈折した光束を全反射する角度に傾斜
して配置している。
ｃの形状は該対称面（ＹＺ面）に対して対称な非球面で
ある。第１の光学作用面Ｓａの形状は該対称面（ＹＺ
面）に対して対称な球面または非球面であって、第３の
光学作用面Ｓｃを屈折した光束を全反射する角度に傾斜
して配置している。
【００４７】第２の光学作用面Ｓｂは該対称面（ＹＺ
面）に対して全体として強い凹面の非球面より成るミラ
ー面（面上に光学薄膜をつけている）であって、第１の
光学作用面Ｓａの一領域で全反射された光束に対して傾
斜して配置している。第２の光学作用面Ｓｂで反射され
た光束は第１の光学作用面Ｓａを透過して瞳孔Ｓに達し
ている。
面）に対して全体として強い凹面の非球面より成るミラ
ー面（面上に光学薄膜をつけている）であって、第１の
光学作用面Ｓａの一領域で全反射された光束に対して傾
斜して配置している。第２の光学作用面Ｓｂで反射され
た光束は第１の光学作用面Ｓａを透過して瞳孔Ｓに達し
ている。
【００４８】前記光源手段３と前記画像表示手段２と前
記拡大光学系（表示光学系）Ｌ１の形成する瞳のそれぞ
れの略中心位置を結ぶ光線を基準光線Ｌ０とするとき、
前記拡大光学系を構成する光学面のうち少なくとも反射
面として作用する面Ｓａ，Ｓｂは、それぞれ基準光線Ｌ
０に対して傾いた面で構成し、光学素子Ｌ１をｚ軸方向
に薄くしている。
記拡大光学系（表示光学系）Ｌ１の形成する瞳のそれぞ
れの略中心位置を結ぶ光線を基準光線Ｌ０とするとき、
前記拡大光学系を構成する光学面のうち少なくとも反射
面として作用する面Ｓａ，Ｓｂは、それぞれ基準光線Ｌ
０に対して傾いた面で構成し、光学素子Ｌ１をｚ軸方向
に薄くしている。
【００４９】尚、曲率を有する面Ｓａ，Ｓｂを基準光線
Ｌ０に対して傾けて配置したことによる偏心収差を補正
するため、面Ｓａ〜Ｓｃはアジムス毎に異なる曲率を有
した非回転対称非球面形状より構成している。
Ｌ０に対して傾けて配置したことによる偏心収差を補正
するため、面Ｓａ〜Ｓｃはアジムス毎に異なる曲率を有
した非回転対称非球面形状より構成している。
【００５０】次に図１の本発明の基本構成における光学
的作用について説明する。図１に示すように、光源３か
らの光束は偏光板ＫＮ１で偏光方向を（例えばＳ偏光
に）揃えられ、照明光学系ＬＥを構成するレンズ系Ｌ３
で集光され、プリズムＬ２の入射面ＳｆよりプリズムＬ
２内に入射し、反射面Ｓｄにおいて全反射し、透過面Ｓ
ｅより出射して、ＬＣＤ２の表示面２ａの法線に対して
ｙｚ面内で斜めにＬＣＤ２を照明している。
的作用について説明する。図１に示すように、光源３か
らの光束は偏光板ＫＮ１で偏光方向を（例えばＳ偏光
に）揃えられ、照明光学系ＬＥを構成するレンズ系Ｌ３
で集光され、プリズムＬ２の入射面ＳｆよりプリズムＬ
２内に入射し、反射面Ｓｄにおいて全反射し、透過面Ｓ
ｅより出射して、ＬＣＤ２の表示面２ａの法線に対して
ｙｚ面内で斜めにＬＣＤ２を照明している。
【００５１】ＬＣＤ２の表示面２ａで画像情報に応じて
変調（画素毎に適宜旋光）・反射された光束は、面Ｓｅ
より再度プリズムＬ２に入射し、照明時に全反射面とし
て作用した面Ｓｄを今度は透過してプリズムＬ２より出
射し、偏光板ＫＮ２へ向かう。偏光板ＫＮ２では、例え
ばＬＣＤ２で９０°旋光されＰ偏光になった画素からの
光は透過し画像表示手段２で旋光されずＳ偏光のままで
あった画素からの光は遮光され、光学素子Ｌ１に導かれ
る。まず第３の光学作用面Ｓｃを透過して第１の光学作
用面Ｓａへ向かい、この面Ｓａで全反射して第２の光学
作用面Ｓｂへ向かい、この面Ｓｂで反射して収束光とな
り、再び第１の光学作用面Ｓａへ向かい、今度はこの面
Ｓａを透過して画像表示手段２で表示された画像の虚像
を形成すると共に観察者１の瞳孔Ｓに達して観察者に液
晶表示手段２で表示した画像情報の虚像を視認させてい
る。
変調（画素毎に適宜旋光）・反射された光束は、面Ｓｅ
より再度プリズムＬ２に入射し、照明時に全反射面とし
て作用した面Ｓｄを今度は透過してプリズムＬ２より出
射し、偏光板ＫＮ２へ向かう。偏光板ＫＮ２では、例え
ばＬＣＤ２で９０°旋光されＰ偏光になった画素からの
光は透過し画像表示手段２で旋光されずＳ偏光のままで
あった画素からの光は遮光され、光学素子Ｌ１に導かれ
る。まず第３の光学作用面Ｓｃを透過して第１の光学作
用面Ｓａへ向かい、この面Ｓａで全反射して第２の光学
作用面Ｓｂへ向かい、この面Ｓｂで反射して収束光とな
り、再び第１の光学作用面Ｓａへ向かい、今度はこの面
Ｓａを透過して画像表示手段２で表示された画像の虚像
を形成すると共に観察者１の瞳孔Ｓに達して観察者に液
晶表示手段２で表示した画像情報の虚像を視認させてい
る。
【００５２】本発明によれば、以上のように照明光をＬ
ＣＤ２に導くためのプリズムＬ２の反射面Ｓｄを表示素
子２の表示面２ａに対して４５°未満の角度（好ましく
は（Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°〜４０°の角度）で構成する
ことで、従来の４５°ミラーを組み込む系に対して拡大
光学系を構成する光学素子Ｌ１からＬＣＤ２までの距離
を短縮し、反射型の表示デバイス及びそれを照明する光
源並びに照明光学系を組み込みつつも、画角・アイリリ
ーフを充分に確保しつつ、小型で薄型の画像表示光学系
を達成することが可能としている。
ＣＤ２に導くためのプリズムＬ２の反射面Ｓｄを表示素
子２の表示面２ａに対して４５°未満の角度（好ましく
は（Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°〜４０°の角度）で構成する
ことで、従来の４５°ミラーを組み込む系に対して拡大
光学系を構成する光学素子Ｌ１からＬＣＤ２までの距離
を短縮し、反射型の表示デバイス及びそれを照明する光
源並びに照明光学系を組み込みつつも、画角・アイリリ
ーフを充分に確保しつつ、小型で薄型の画像表示光学系
を達成することが可能としている。
【００５３】また、本発明によれば、以上のように照明
光学系においては全反射面として作用し、拡大光学系に
おいては透過面として作用する面ＳｄのプリズムＬ２を
配置したことにより、光源３１からの光をハーフミラー
等を介することなく観察者の瞳Ｓに導くため、光利用効
率の高い、明るい画像表示光学系を提供を可能としてい
る。
光学系においては全反射面として作用し、拡大光学系に
おいては透過面として作用する面ＳｄのプリズムＬ２を
配置したことにより、光源３１からの光をハーフミラー
等を介することなく観察者の瞳Ｓに導くため、光利用効
率の高い、明るい画像表示光学系を提供を可能としてい
る。
【００５４】又、図１の本発明の基本構成において、図
６に示すように光学素子Ｌ１の面Ｓｂをハーフミラー面
とし、面ＳｂでプリズムＰＺを接合し、表示手段２で表
示した画像と、外界の画像からの光束をプリズムＰＺと
光学素子Ｌ１を通して観察者の瞳孔Ｓに導光し、双方の
画像を同一視野で観察するようにしても良い。尚、図６
においては面ＰＺａ，面Ｓｂ，面Ｓａで構成される光学
系によって外界の画像を観察する観察系を構成してい
る。
６に示すように光学素子Ｌ１の面Ｓｂをハーフミラー面
とし、面ＳｂでプリズムＰＺを接合し、表示手段２で表
示した画像と、外界の画像からの光束をプリズムＰＺと
光学素子Ｌ１を通して観察者の瞳孔Ｓに導光し、双方の
画像を同一視野で観察するようにしても良い。尚、図６
においては面ＰＺａ，面Ｓｂ，面Ｓａで構成される光学
系によって外界の画像を観察する観察系を構成してい
る。
【００５５】以下、本発明に基づいた実施形態の構成に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００５６】［実施形態１］図２は、本発明の実施形態
１の要部構成図である。図中、ＳＳは拡大光学系により
形成される瞳、Ｌ１は光学素子であり、非回転対称非球
面から成る第１，第２，第３の光学作用面（以下「面」
ともいう）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有している。尚、いずれ
の面も１つのＹＺ面（対称面，本実施形態においては紙
面がこれに相当）に対しては対称な形状をしている。
１の要部構成図である。図中、ＳＳは拡大光学系により
形成される瞳、Ｌ１は光学素子であり、非回転対称非球
面から成る第１，第２，第３の光学作用面（以下「面」
ともいう）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有している。尚、いずれ
の面も１つのＹＺ面（対称面，本実施形態においては紙
面がこれに相当）に対しては対称な形状をしている。
【００５７】２０は反射型のＬＣＤであり、Ｓ９は該反
射型のＬＣＤ２０の表示面であり、Ｓ８はＬＣＤのカバ
ーガラス表面である。
射型のＬＣＤ２０の表示面であり、Ｓ８はＬＣＤのカバ
ーガラス表面である。
【００５８】ＬＥ１は照明光学系であり、光学部材とし
ての三角柱状のプリズムＬ２１と平凸状のレンズＬ３１
とが接合されている。Ｓ６は照明光学系としては反射面
の作用をし、拡大光学系としては透過面として作用する
光学作用面であり、一部に反射膜を形成しており、それ
以外の部分では光源３０からの照明光束を全反射するよ
う構成されている。Ｓ７は照明光学系、及び拡大光学系
の両方で透過面として作用する面、Ｓ１０は三角プリズ
ムＬ２１とレンズＬ３１とを接合した透過面、Ｓ１１は
レンズＬ３１を構成する正のパワーを有する透過面であ
る。
ての三角柱状のプリズムＬ２１と平凸状のレンズＬ３１
とが接合されている。Ｓ６は照明光学系としては反射面
の作用をし、拡大光学系としては透過面として作用する
光学作用面であり、一部に反射膜を形成しており、それ
以外の部分では光源３０からの照明光束を全反射するよ
う構成されている。Ｓ７は照明光学系、及び拡大光学系
の両方で透過面として作用する面、Ｓ１０は三角プリズ
ムＬ２１とレンズＬ３１とを接合した透過面、Ｓ１１は
レンズＬ３１を構成する正のパワーを有する透過面であ
る。
【００５９】３０は面光源であり、本発明の基本構成で
説明した拡散板背面に発光素子と光学系を配置して面光
源を形成したものや、公知の液晶バックライト等のよう
に側面に配置した発光素子と導光板で形成したもの、ま
たＥＬ素子等の面発光光源が適宜利用可能である。カラ
ー表示を行う際には、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光する機構を有する
素子を用い、該素子でのＲ，Ｇ，Ｂ発光とＬＣＤ２０で
のＲ，Ｇ，Ｂ表示が同期するように素子の発光を制御す
ればよい。ＳＩは面光源３０の発光面（もしくは拡散
面）である。
説明した拡散板背面に発光素子と光学系を配置して面光
源を形成したものや、公知の液晶バックライト等のよう
に側面に配置した発光素子と導光板で形成したもの、ま
たＥＬ素子等の面発光光源が適宜利用可能である。カラ
ー表示を行う際には、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光する機構を有する
素子を用い、該素子でのＲ，Ｇ，Ｂ発光とＬＣＤ２０で
のＲ，Ｇ，Ｂ表示が同期するように素子の発光を制御す
ればよい。ＳＩは面光源３０の発光面（もしくは拡散
面）である。
【００６０】ＫＮ１，ＫＮ２は互いの偏光軸が略直交す
るように配置された偏光板であり、偏光板ＫＮ１は光学
作用面Ｓ１２，Ｓ１３、偏光板ＫＮ２は光学作用面Ｓ
４，Ｓ５を有している。
るように配置された偏光板であり、偏光板ＫＮ１は光学
作用面Ｓ１２，Ｓ１３、偏光板ＫＮ２は光学作用面Ｓ
４，Ｓ５を有している。
【００６１】本実施形態における光学素子Ｌ１の各光学
作用面Ｓ１〜Ｓ３の非球面形状は、次の式を用いて表現
している。 z:= (1/R)*(x2+y2)/(1+(1-(1+C1)*(1/R)2*(x2+y2))
(1/2))+C2+C4*y+C5*(x2-y2)+C6*(-1+2*x2+2*y2)+C10*(-
2*y+3*x2*y+3*y3)+C11*(3*x2*y-y3)+C12*(x4-6*x2*y2+y
4)+C13*(-3*x2+4*x4+3*y2-4*y4)+C14*(1-6*x2+6*x4-6*y
2+12*x2*y2+6*y4)+C20*(3*y-12*x2*y+10*x4*y-12*y3+20
*x2*y3+10*y5)+C21*(-12*x2*y+15*x4*y+4*y3+10*x2*y3-
5*y5)+C22*(5*x4*y-10*x2*y3+y5)+C23*(x6-15*x4*y2+15
*x2*y4-y6)+C24*(-5*x4+6*x6+30*x2*y2-30*x4*y2-5*y4-
30*x2*y4+6*y6)+C25*(6*x2-20*x4+15*x6-6*y2+15*x4*y2
+20*y4-15*x2*y4-15*y6)+C26*(-1+12*x2-30*x4+20*x6+1
2*y2-60*x2*y2+60*x4*y2-30*y4+60*x2*y4+20*y6) 以下に、本実施形態の光学系データを示す。データは、
光学素子Ｌ１の瞳面ＳＳの中心を原点（０，０，０）と
する図示のｚ軸方向を光軸とする座標系を基準座標系と
し、その基準座標系に対する各面を定義する座標系の相
対位置のｙ座標，ｚ座標，ｘ軸の回りの回転（紙面上で
反時計回りの方向を正の向きとする、単位:度）をそれ
ぞれＹ，Ｚ，Ａで表す（ｘ座標、及びｙ，ｚ軸回りの回
転量は常に０である）。
作用面Ｓ１〜Ｓ３の非球面形状は、次の式を用いて表現
している。 z:= (1/R)*(x2+y2)/(1+(1-(1+C1)*(1/R)2*(x2+y2))
(1/2))+C2+C4*y+C5*(x2-y2)+C6*(-1+2*x2+2*y2)+C10*(-
2*y+3*x2*y+3*y3)+C11*(3*x2*y-y3)+C12*(x4-6*x2*y2+y
4)+C13*(-3*x2+4*x4+3*y2-4*y4)+C14*(1-6*x2+6*x4-6*y
2+12*x2*y2+6*y4)+C20*(3*y-12*x2*y+10*x4*y-12*y3+20
*x2*y3+10*y5)+C21*(-12*x2*y+15*x4*y+4*y3+10*x2*y3-
5*y5)+C22*(5*x4*y-10*x2*y3+y5)+C23*(x6-15*x4*y2+15
*x2*y4-y6)+C24*(-5*x4+6*x6+30*x2*y2-30*x4*y2-5*y4-
30*x2*y4+6*y6)+C25*(6*x2-20*x4+15*x6-6*y2+15*x4*y2
+20*y4-15*x2*y4-15*y6)+C26*(-1+12*x2-30*x4+20*x6+1
2*y2-60*x2*y2+60*x4*y2-30*y4+60*x2*y4+20*y6) 以下に、本実施形態の光学系データを示す。データは、
光学素子Ｌ１の瞳面ＳＳの中心を原点（０，０，０）と
する図示のｚ軸方向を光軸とする座標系を基準座標系と
し、その基準座標系に対する各面を定義する座標系の相
対位置のｙ座標，ｚ座標，ｘ軸の回りの回転（紙面上で
反時計回りの方向を正の向きとする、単位:度）をそれ
ぞれＹ，Ｚ，Ａで表す（ｘ座標、及びｙ，ｚ軸回りの回
転量は常に０である）。
【００６２】また、表中のＲはその面の曲率半径、Ｎ
ｄ，Ｖｄはその面以降の屈折率、及びアッベ数を表す。
尚、光束が同一面を複数通る場合は媒質が空気でない方
を記述し、反射面として用いられる場合にはこれを記載
しないこととした。
ｄ，Ｖｄはその面以降の屈折率、及びアッベ数を表す。
尚、光束が同一面を複数通る場合は媒質が空気でない方
を記述し、反射面として用いられる場合にはこれを記載
しないこととした。
【００６３】非球面係数Ｃ１，Ｃ２，・・・を含むもの
は本実施例において定義した非球面式に従う非球面、Ｒ
ｘが記載されているものはトーリック面、これらの指示
のない面は球面を表し、非球面係数指示のある面におい
て不指示の係数は０とする。
は本実施例において定義した非球面式に従う非球面、Ｒ
ｘが記載されているものはトーリック面、これらの指示
のない面は球面を表し、非球面係数指示のある面におい
て不指示の係数は０とする。
【００６４】 Y Z A SS 0.000 0.000 0.00 R : ∞ S1 -21.055 22.714 -4.90 R: -286.387 Nd: 1.5709 Vd: 33.8 C1: 5.6951E+01 C5: 1.2624E-03 C6: -1.0259E-05 C10: -1.0063E-05 C11: -1.1861E-04 C12: -1.2583E-06 C13: -8.1437E-08 C14: -1.5282E-07 C20: -3.6312E-09 C21: -6.6657E-09 C22: -1.2994E-08 C23: -1.8270E-10 C24: 3.2026E-11 C25: -3.3331E-11 C26: 1.7955E-11 S2 -7.684 25.621 -34.58 R : -60.499 FFS: C1: 2.9063E+00 C5: -1.8798E-03 C6: -1.5350E-03 C10: -2.1037E-05 C11: -4.2092E-05 C12: -1.4078E-06 C13: -8.7082E-07 C14: 4.9603E-07 C20: -1.7039E-08 C21: -6.7412E-09 C22: 2.8031E-08 C23: 4.2253E-10 C24: -1.2736E-10 C25: 2.2765E-10 C26: 8.1350E-11 S3 13.586 29.712 57.62 R : ∞ 0.000000 UDS: C1: -1.0721E-13 C5: 3.4255E-03 C6: -6.4961E-03 C10: 1.0928E-03 C11: -1.0503E-03 C12: -3.8101E-06 C13: -1.3683E-06 C14: 4.6612E-06 C20: -7.4127E-06 C21: 7.8218E-06 C22: -7.1810E-06 C23: -1.2202E-07 C24: 5.3625E-08 C25: -1.3562E-07 C26: 1.6849E-08 S4 13.083 31.875 60.21 R : ∞ S5 13.257 31.974 60.21 R : ∞ S6 13.604 32.173 60.21 R : ∞ Nd : 1.5163 Vd : 64.1 S7 15.140 33.052 29.82 R : ∞ S8 15.463 33.616 29.82 R : ∞ Nd : 1.5740 Vd : 55.0 S9 15.798 34.201 29.82 R : ∞ S10 25.650 27.285 112.08 R : ∞ Nd : 1.6968 Vd : 55.5 S11 25.933 21.066 112.08 R : -10.806 S12 28.713 19.939 112.08 R : ∞ Nd : 1.4900 Vd : 50.0 S13 28.898 19.863 112.08 R : ∞ SI 29.825 19.487 112.08 R : ∞ y方向瞳径Dy：6.00 y方向LCD画面サイズLy：6.32 y方向画角Wy：21.2° 面S6と面S9とのなす角度θ：30.39° プリズムL21の頂角Pθ：30.39° (Dy/Ly)・Wy°=20.13° ∴(Dy/Ly)・Wy°＜θ＜40° (Dy/Ly)・Wy°＜Pθ＜40° 次に本実施形態における光学的作用について説明する。
図２に示すように面光源３０の発光面ＳＩからの光束
は、特定方向の直線偏光成分のみが偏光板ＫＮ１の面Ｓ
１３，Ｓ１２を透過する。透過した直線偏光成分の光束
は凸面Ｓ１１で屈折・集光され、面Ｓ１０を透過し、一
部は面Ｓ６の反射膜で反射し、残りは全反射して面Ｓ７
を透過してＬＣＤ２０に向かい、カバーガラス表面Ｓ８
を介して画像表示面Ｓ９に達し、反射型のＬＣＤ２０を
照明している。
図２に示すように面光源３０の発光面ＳＩからの光束
は、特定方向の直線偏光成分のみが偏光板ＫＮ１の面Ｓ
１３，Ｓ１２を透過する。透過した直線偏光成分の光束
は凸面Ｓ１１で屈折・集光され、面Ｓ１０を透過し、一
部は面Ｓ６の反射膜で反射し、残りは全反射して面Ｓ７
を透過してＬＣＤ２０に向かい、カバーガラス表面Ｓ８
を介して画像表示面Ｓ９に達し、反射型のＬＣＤ２０を
照明している。
【００６５】ＬＣＤ２０で変調・反射された光束は、カ
バーガラス表面Ｓ８、三角プリズムＬ２１の面Ｓ７，面
Ｓ６を透過して、偏光板ＫＮ２により変調度に応じて偏
光板ＫＮ１の偏光軸に直交した偏光成分の光のみが偏光
板ＫＮ２の面Ｓ５，Ｓ４を透過する。透過した光は、光
学素子Ｌ１の第３の光学作用面Ｓ３を透過して第１の光
学作用面Ｓ１へ向かい、この面Ｓ１で全反射して第２の
光学作用面Ｓ２へ向かい、この面Ｓ２で反射して収束光
となり、再び第１の光学作用面Ｓ１へ向かい、今度はこ
の面Ｓ１を透過して表示素子２０で表示された画像の虚
像を形成すると共に瞳ＳＳを形成している。
バーガラス表面Ｓ８、三角プリズムＬ２１の面Ｓ７，面
Ｓ６を透過して、偏光板ＫＮ２により変調度に応じて偏
光板ＫＮ１の偏光軸に直交した偏光成分の光のみが偏光
板ＫＮ２の面Ｓ５，Ｓ４を透過する。透過した光は、光
学素子Ｌ１の第３の光学作用面Ｓ３を透過して第１の光
学作用面Ｓ１へ向かい、この面Ｓ１で全反射して第２の
光学作用面Ｓ２へ向かい、この面Ｓ２で反射して収束光
となり、再び第１の光学作用面Ｓ１へ向かい、今度はこ
の面Ｓ１を透過して表示素子２０で表示された画像の虚
像を形成すると共に瞳ＳＳを形成している。
【００６６】本実施形態においては、プリズムＬ２１の
面Ｓ６で照明光の一部が反射、残りが全反射するように
したため、設計の拘束条件を緩めて設計の自由度を高め
ることが可能である。また、本実施形態のようにプリズ
ムＬ２１とレンズＬ３１とを接合して照明系を構成すれ
ば、組み立て時の工数を減らすことが出来るという利点
もある。
面Ｓ６で照明光の一部が反射、残りが全反射するように
したため、設計の拘束条件を緩めて設計の自由度を高め
ることが可能である。また、本実施形態のようにプリズ
ムＬ２１とレンズＬ３１とを接合して照明系を構成すれ
ば、組み立て時の工数を減らすことが出来るという利点
もある。
【００６７】［実施形態２］図３は、本発明の実施形態
２の要部構成図である。図中、ＳＳは拡大光学系により
形成される瞳、Ｌ１は光学素子であり、非回転対称非球
面から成る第１，第２，第３の光学作用面（以下「面」
ともいう）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有している。尚、いずれ
の面も１つのＹＺ面（対称面，本実施形態においては紙
面がこれに相当）に対しては対称な形状をしている。
２の要部構成図である。図中、ＳＳは拡大光学系により
形成される瞳、Ｌ１は光学素子であり、非回転対称非球
面から成る第１，第２，第３の光学作用面（以下「面」
ともいう）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を有している。尚、いずれ
の面も１つのＹＺ面（対称面，本実施形態においては紙
面がこれに相当）に対しては対称な形状をしている。
【００６８】２０は反射型のＬＣＤであり、Ｓ９は該反
射型のＬＣＤ２０の表示面であり、Ｓ８はＬＣＤのカバ
ーガラス表面である。
射型のＬＣＤ２０の表示面であり、Ｓ８はＬＣＤのカバ
ーガラス表面である。
【００６９】ＬＥ２は照明光学系であり、プリズム（光
学部材）Ｌ２２とレンズＬ３２とが接合して構成してい
る。Ｓ６は照明光学系としては反射面の作用をし、拡大
光学系としては透過面として作用する曲面であり、一部
に反射膜を形成しており、それ以外の部分では光源から
の照明光束を全反射するよう構成されている。Ｓ７は照
明光学系、及び拡大光学系の両方で透過面として作用す
る面、Ｓ１０はプリズムＬ２２とレンズＬ３２とを接合
した透過面、Ｓ１１はレンズＬ３２を構成する正のパワ
ーを有するトーリック面形状の透過面である。
学部材）Ｌ２２とレンズＬ３２とが接合して構成してい
る。Ｓ６は照明光学系としては反射面の作用をし、拡大
光学系としては透過面として作用する曲面であり、一部
に反射膜を形成しており、それ以外の部分では光源から
の照明光束を全反射するよう構成されている。Ｓ７は照
明光学系、及び拡大光学系の両方で透過面として作用す
る面、Ｓ１０はプリズムＬ２２とレンズＬ３２とを接合
した透過面、Ｓ１１はレンズＬ３２を構成する正のパワ
ーを有するトーリック面形状の透過面である。
【００７０】３０は面光源であり、本発明の基本構成で
説明した拡散板背面に発光素子と光学系を配置して面光
源を形成したものや、公知の液晶バックライト等のよう
に側面に配置した発光素子と導光板で形成したもの、ま
たＥＬ素子等の面発光光源が適宜利用可能である。カラ
ー表示を行う際には、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光する機構を有する
素子を用い、該素子でのＲ，Ｇ，Ｂ発光とＬＣＤ２０で
のＲ，Ｇ，Ｂ表示が同期するように素子の発光を制御す
ればよい。ＳＩは面光源３０の発光面（もしくは拡散
面）である。
説明した拡散板背面に発光素子と光学系を配置して面光
源を形成したものや、公知の液晶バックライト等のよう
に側面に配置した発光素子と導光板で形成したもの、ま
たＥＬ素子等の面発光光源が適宜利用可能である。カラ
ー表示を行う際には、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光する機構を有する
素子を用い、該素子でのＲ，Ｇ，Ｂ発光とＬＣＤ２０で
のＲ，Ｇ，Ｂ表示が同期するように素子の発光を制御す
ればよい。ＳＩは面光源３０の発光面（もしくは拡散
面）である。
【００７１】ＫＮ１，ＫＮ２は互いの偏光軸が略直交す
るように配置された偏光板であり、偏光板ＫＮ１は光学
作用面Ｓ１２，Ｓ１３、偏光板ＫＮ２は光学作用面Ｓ
４，Ｓ５を有している。
るように配置された偏光板であり、偏光板ＫＮ１は光学
作用面Ｓ１２，Ｓ１３、偏光板ＫＮ２は光学作用面Ｓ
４，Ｓ５を有している。
【００７２】本実施形態における光学素子Ｌ１の各光学
作用面Ｓ１〜Ｓ３の非球面形状は、次の式を用いて表現
している。 z:=1/2*(1/a+1/b)*(y2*cos(w)2+x2)/cos(w)/(1+1/2*(1/
a-1/b)*y*sin(w)+(1+(1/a-1/b)*y*sin(w)-(1/a/b+1/4*t
an(w)2*(1/a+1/b)2)*x2)(1/2))+C20*x2+C11*x*y+C02*y2
+C30*x3+C21*x2*y+C12*x*y2+C03*y3+C40*x4+C31*x3*y+C
22*x2*y2+C13*x*y 3+C04*y4+・・・ 以下に、本実施形態の光学系データを示す。データ記載
の規約については、実施形態１と同様とする。
作用面Ｓ１〜Ｓ３の非球面形状は、次の式を用いて表現
している。 z:=1/2*(1/a+1/b)*(y2*cos(w)2+x2)/cos(w)/(1+1/2*(1/
a-1/b)*y*sin(w)+(1+(1/a-1/b)*y*sin(w)-(1/a/b+1/4*t
an(w)2*(1/a+1/b)2)*x2)(1/2))+C20*x2+C11*x*y+C02*y2
+C30*x3+C21*x2*y+C12*x*y2+C03*y3+C40*x4+C31*x3*y+C
22*x2*y2+C13*x*y 3+C04*y4+・・・ 以下に、本実施形態の光学系データを示す。データ記載
の規約については、実施形態１と同様とする。
【００７３】 Y Z A SS 0.000 0.000 0.00 R : ∞ S1 0.705 22.097 2.03 R: ∞ Nd: 1.5709 Vd: 33.8 a: -1.6001E-03 b: -2.0700E-03 w: 7.6561E+01 C02: -1.2865E-03 C03: 3.1005E-04 C04: -1.7122E-05 C05: 6.5409E-07 C06: -9.2795E-08 C20: -5.2450E-03 C21: 3.0453E-05 C22: -3.9978E-05 C23: 4.3388E-07 C24: 1.9170E-08 C40: -7.5988E-06 C41: -1.9544E-06 C42: -7.0198E-08 C60: -3.0370E-08 S2 0.016 28.019 -24.09 R : ∞ a: -2.1136E-02 b: -2.5257E-02 w: -3.1945E+01 C02: -2.8889E-04 C03: -1.4933E-04 C04: -5.6307E-06 C05: 1.2648E-06 C06: -9.4413E-08 C20: -1.8636E-03 C21: -3.3320E-05 C22: -7.9416E-06 C23: 8.7542E-07 C24: -7.7610E-08 C40: -2.9596E-06 C41: -3.8702E-07 C42: -4.5477E-09 C60: -1.0830E-08 S3 13.307 26.240 57.17 R : ∞ a: 5.5954E-04 b: 3.5851E-03 w: -8.4177E+01 C02: 2.2738E-02 C03: -7.4198E-03 C04: -3.0192E-03 C05: 1.4405E-04 C06: 6.0690E-05 C20: 5.4887E-03 C21: -5.9630E-04 C22: 2.7278E-04 C23: 5.4823E-05 C24: -6.4480E-06 C40: -2.9036E-04 C41: 1.6786E-05 C42: 1.8299E-06 C60: 5.6970E-07 S4 14.147 26.782 68.65 R : ∞ Nd : 1.4900 Vd : 50.0 S5 14.333 26.855 68.65 R : ∞ S6 14.613 26.964 68.65 R : 70.000 Nd : 1.5600 Vd : 61.0 S7 22.441 24.576 38.70 R : ∞ S8 22.848 25.084 38.70 R : ∞ Nd : 1.5740 Vd : 55.0 S9 23.238 25.571 38.70 R : ∞ S10 20.506 22.316 108.65 R : ∞ Nd : 1.6968 Vd : 55.5 S11 22.223 21.640 110.90 R : -62.53018 RX: -11.50000 S12 25.400 20.427 110.90 R : ∞ Nd : 1.4900 Vd : 50.0 S13 25.587 20.356 110.90 R : ∞ SI 26.054 20.177 110.90 y方向瞳径Dy：6.00 y方向LCD画面サイズLy：6.18 y方向画角Wy：21.2° 面s6と面s9とのなす角度θ：29.95° (Dy/Ly)・Wy°=20.58° ∴(Dy/Ly)・Wy°＜θ＜40° 尚、本実施形態においては、面Ｓ６が曲面で構成されて
いるため、中心画角主光線（瞳中心からＺ軸方向に進光
する光線，本発明の基本構成説明に用いた基準光線Ｏに
略等しい）と面Ｓ６との交点における面Ｓ６の接線と画
像表示面Ｓ９とのなす角度をθとする。
いるため、中心画角主光線（瞳中心からＺ軸方向に進光
する光線，本発明の基本構成説明に用いた基準光線Ｏに
略等しい）と面Ｓ６との交点における面Ｓ６の接線と画
像表示面Ｓ９とのなす角度をθとする。
【００７４】次に本実施形態における光学的作用につい
て説明する。図３に示すように面光源３０の発光面ＳＩ
からの光束は、特定方向の直線偏光成分のみが偏光板Ｋ
Ｎ１の面Ｓ１３，Ｓ１２を透過する。透過した直線偏光
成分はトーリック面Ｓ１１でｘ軸方向とｙ軸方向とで異
なる角度に屈折・集光され、面Ｓ１０を透過し、一部は
面Ｓ６の反射膜で反射、残りは全反射して、面Ｓ７を透
過してＬＣＤ２０に向かい、カバーガラス表面Ｓ８を介
して画像表示面Ｓ９に達し、反射型ＬＣＤ２０を照明し
ている。
て説明する。図３に示すように面光源３０の発光面ＳＩ
からの光束は、特定方向の直線偏光成分のみが偏光板Ｋ
Ｎ１の面Ｓ１３，Ｓ１２を透過する。透過した直線偏光
成分はトーリック面Ｓ１１でｘ軸方向とｙ軸方向とで異
なる角度に屈折・集光され、面Ｓ１０を透過し、一部は
面Ｓ６の反射膜で反射、残りは全反射して、面Ｓ７を透
過してＬＣＤ２０に向かい、カバーガラス表面Ｓ８を介
して画像表示面Ｓ９に達し、反射型ＬＣＤ２０を照明し
ている。
【００７５】ＬＣＤ２０で変調・反射された光束は、カ
バーガラス表面Ｓ８、プリズムＬ２２の面Ｓ７，Ｓ６を
透過して、偏光板ＫＮ２により変調度に応じて偏光板Ｋ
Ｎ１の偏光軸に直交した偏光成分の光のみが面Ｓ５，Ｓ
４を透過する。透過した光は、光学素子Ｌ１の第３の光
学作用面Ｓ３を透過して第１の光学作用面Ｓ１へ向か
い、この面Ｓ１で全反射して第２の光学作用面Ｓ２へ向
かい、この面Ｓ２で反射して収束光となり、再び第１の
光学作用面Ｓ１へ向かい、今度はこの面Ｓ１を透過して
表示素子２０で表示した画像の虚像を形成すると共に瞳
ＳＳを形成している。
バーガラス表面Ｓ８、プリズムＬ２２の面Ｓ７，Ｓ６を
透過して、偏光板ＫＮ２により変調度に応じて偏光板Ｋ
Ｎ１の偏光軸に直交した偏光成分の光のみが面Ｓ５，Ｓ
４を透過する。透過した光は、光学素子Ｌ１の第３の光
学作用面Ｓ３を透過して第１の光学作用面Ｓ１へ向か
い、この面Ｓ１で全反射して第２の光学作用面Ｓ２へ向
かい、この面Ｓ２で反射して収束光となり、再び第１の
光学作用面Ｓ１へ向かい、今度はこの面Ｓ１を透過して
表示素子２０で表示した画像の虚像を形成すると共に瞳
ＳＳを形成している。
【００７６】本実施形態においては、プリズムＬ２２の
面Ｓ７を凸面形状としてパワーを持たせ拡大光学系を構
成する曲面のパワーを適切に分担させたことにより、光
学素子Ｌ１を構成する各面の敏感度低減、公差増大を図
ることができる。また本実施形態においては、照明光学
系を構成する面Ｓ１１をｘ，ｙ方向で曲率の異なるトー
リック面形状としたことにより、拡大光学系で生じるｘ
方向とｙ方向の液晶表示面への主光線入射角度の違いを
適切に補正し、照明効率を向上させている。
面Ｓ７を凸面形状としてパワーを持たせ拡大光学系を構
成する曲面のパワーを適切に分担させたことにより、光
学素子Ｌ１を構成する各面の敏感度低減、公差増大を図
ることができる。また本実施形態においては、照明光学
系を構成する面Ｓ１１をｘ，ｙ方向で曲率の異なるトー
リック面形状としたことにより、拡大光学系で生じるｘ
方向とｙ方向の液晶表示面への主光線入射角度の違いを
適切に補正し、照明効率を向上させている。
【００７７】
【発明の効果】本発明によれば、液晶ディスプレイ等の
表示手段に表示した画像情報を観察する際、光源手段か
ら表示手段に至る照明光学系及び表示手段からの光束を
観察者の眼球に導光するための表示光学系の構成を適切
に設定することによって、装置全体の小型化を図りつつ
光量のロスを減らし、該画像情報を良好なる画質で観察
することができる画像観察装置を達成することができ
る。
表示手段に表示した画像情報を観察する際、光源手段か
ら表示手段に至る照明光学系及び表示手段からの光束を
観察者の眼球に導光するための表示光学系の構成を適切
に設定することによって、装置全体の小型化を図りつつ
光量のロスを減らし、該画像情報を良好なる画質で観察
することができる画像観察装置を達成することができ
る。
【００７８】この他本発明によれば、照明光を反射型の
画像表示手段に導くための反射面として照明光学系で作
用する面を反射型の画像表示手段の表示面に対して４５
°未満の角度で構成することで、従来の４５°ミラーを
組み込む系に対して拡大光学系を構成する光学素子から
反射型の画像表示手段までの距離を短縮し、反射型の画
像表示手段及びそれを照明する光源並びに照明光学系を
組み込みつつも、画角・アイリリーフを充分に確保しつ
つ、小型で薄型の画像表示装置を達成することが可能
で、また、照明光学系においては全反射面として作用
し、拡大光学系においては透過面として作用する面のプ
リズムを配置したことにより、光源からの光をハーフミ
ラー等を介することなく観察者の瞳に導くため、光利用
効率の高い、明るい画像表示装置を達成することが可能
である。
画像表示手段に導くための反射面として照明光学系で作
用する面を反射型の画像表示手段の表示面に対して４５
°未満の角度で構成することで、従来の４５°ミラーを
組み込む系に対して拡大光学系を構成する光学素子から
反射型の画像表示手段までの距離を短縮し、反射型の画
像表示手段及びそれを照明する光源並びに照明光学系を
組み込みつつも、画角・アイリリーフを充分に確保しつ
つ、小型で薄型の画像表示装置を達成することが可能
で、また、照明光学系においては全反射面として作用
し、拡大光学系においては透過面として作用する面のプ
リズムを配置したことにより、光源からの光をハーフミ
ラー等を介することなく観察者の瞳に導くため、光利用
効率の高い、明るい画像表示装置を達成することが可能
である。
【図１】本発明の画像表示装置の基本構成を示す要部概
略図
略図
【図２】本発明の実施形態１の要部概略図
【図３】本発明の実施形態２の要部概略図
【図４】従来の反射型の表示デバイスを用いた画像表示
装置の要部概略図
装置の要部概略図
【図５】従来の反射型の表示デバイスを用いた画像表示
装置の要部概略図
装置の要部概略図
【図６】本発明の画像表示装置の他の実施形態の要部概
略図
略図
１ 観察者 ２ 画像表示手段 ２ａ 表示面 ３ 光源 Ｌ１ 光学素子 Ｌ２ プリズム Ｌ３ レンズ系 ＬＥ 照明光学系 ＫＮ１ 第１偏光板 ＫＮ２ 第２偏光板 Ｓ，ＳＳ 瞳孔位置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月１４日（２０００．３．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
フロントページの続き (72)発明者 高木 章成 神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地 株式会社エム・アール・システム研究所 内 (72)発明者 森島 英樹 神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地 株式会社エム・アール・システム研究所 内 Ｆターム(参考） 2H091 FA14Z FA15Z FA21Z FA45Z FC14 FC24 FC29 FC30 FD06 FD14 FD22 FD23 GA11 HA12 LA11 LA17 LA18 MA02 5G435 AA18 BB12 BB19 CC12 GG03 LL07
Claims (24)
- 【請求項１】 反射型の表示素子と、光源手段からの光
束を該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、該
表示手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示手
段に表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有し
た画像表示装置において、該照明光学系は該光源手段か
らの光束を全反射面を利用した３角柱状のプリズムを介
して該表示手段に導光しており、該表示光学系は該表示
手段からの光束を該プリズムの全反射面を通過させて観
察者に導光しており、該全反射面と該表示手段の表示面
とのなす角θが、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜θ＜４０° Ｄｙ：ｙ方向の瞳径 Ｌｙ：ｙ方向の有効画像表示サイズ Ｗｙ：ｙ方向の画角 となるように設定していることを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項２】 前記プリズムのプリズム頂角Ｐθは、 （Ｄｙ／Ｌｙ）・Ｗｙ°＜Ｐθ＜４０° であることを特徴とする請求項１の画像表示装置。
- 【請求項３】 光源手段、反射型の表示手段、該光源手
段からの光束を該表示手段に導く照明光学系、該表示手
段により反射された光束を観察者の瞳に導き形成される
虚像を該表示手段上に表示された画像の拡大像として観
察者に認識させる表示光学系を有し、該光源手段からの
光束を該表示手段に導く際には光束を全反射し、該表示
手段により反射された光束を瞳に導く際には光束を透過
させるよう作用する光学作用面を含む光学部材を有し、
該光学作用面と該表示手段の画像表示面とのなす角度θ
が、 θ＜４５° になるように配置したことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項４】 前記表示光学系は複数の反射面を利用し
た光学素子を有し、前記光源手段と前記表示手段と該表
示光学系の形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ光
線を基準光線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する反
射面が、それぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構成
されたことを特徴とする請求項３の画像表示装置。 - 【請求項５】 前記光学素子を構成する少なくとも１つ
の光学面が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転対
称非球面で構成されたことを特徴とする請求項４の画像
表示装置。 - 【請求項６】 前記非回転対称非球面のうちの１面が全
反射面、兼透過面として作用する光学面を有することを
特徴とする請求項５の画像表示装置。 - 【請求項７】 前記光学部材は、入射面と反射面と射出
面が一体形成されたプリズム体より成り、前記光源手段
側からの光束を該入射面より入射させ、反射面で反射さ
せ、射出面より射出させて、前記表示手段側に導くこと
を特徴とする請求項３の画像表示装置。 - 【請求項８】 前記光学部材の反射面での反射のうち、
少なくとも一部の領域では全反射を利用していることを
特徴とする請求項７の画像表示装置。 - 【請求項９】 前記光学部材は、少なくとも１つの曲面
を有することを特徴とする請求項８の画像表示装置。 - 【請求項１０】 前記照明光学系は、少なくとも１つの
非回転対称な曲面を有することを特徴とする請求項９の
画像表示装置。 - 【請求項１１】 前記表示手段が強誘電性液晶ディスプ
レイであることを特徴とする請求項３の画像表示装置。 - 【請求項１２】 前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する
光源を有し、該光源手段が前記表示手段における画像表
示と同期して点灯することを特徴とする請求項３の画像
表示装置。 - 【請求項１３】 前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬ
ＥＤ素子であることを特徴とする請求項１２の画像表示
装置。 - 【請求項１４】 反射型の表示素子と、光源手段からの
光束を該表示手段の表示面に入射させる照明光学系と、
該表示手段からの光束を観察者の瞳孔に導光し、該表示
手段に表示した画像情報を観察させる表示光学系とを有
した画像表示装置において、該照明光学系は該光源手段
からの光束を全反射面を利用した光学部材を介して該表
示手段に導光しており、該表示光学系は該表示手段から
の光束を該光学部材の全反射面を通過させて観察者に導
光していることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項１５】 前記表示光学系は複数の反射面を利用
した光学素子を有し、前記光源手段と前記表示手段と該
表示光学系の形成する瞳のそれぞれの略中心位置を結ぶ
光線を基準光線Ｌ０とするとき、該光学素子を構成する
反射面が、それぞれ基準光線Ｌ０に対して傾いた面で構
成されたことを特徴とする請求項１４の画像表示装置。 - 【請求項１６】 前記光学素子を構成する少なくとも１
つの光学面が、アジムス毎に異なる曲率を有した非回転
対称非球面で構成されたことを特徴とする請求項１５の
画像表示装置。 - 【請求項１７】 前記非回転対称非球面のうちの１面が
全反射面、兼透過面として作用する光学面を有すること
を特徴とする請求項１６の画像表示装置。 - 【請求項１８】 前記光学部材は、入射面と反射面と射
出面が一体形成されたプリズム体より成り、前記光源手
段側からの光束を該入射面より入射させ、反射面で反射
させ、射出面より射出させて、前記表示手段側に導くこ
とを特徴とする請求項１４の画像表示装置。 - 【請求項１９】 前記光学部材の反射面での反射のう
ち、少なくとも一部の領域では全反射を利用しているこ
とを特徴とする請求項１８の画像表示装置。 - 【請求項２０】 前記光学部材は、少なくとも１つの曲
面を有することを特徴とする請求項１９の画像表示装
置。 - 【請求項２１】 前記照明光学系は、少なくとも１つの
非回転対称な曲面を有することを特徴とする請求項２０
の画像表示装置。 - 【請求項２２】 前記表示手段が強誘電性液晶ディスプ
レイであることを特徴とする請求項１４の画像表示装
置。 - 【請求項２３】 前記光源手段がＲＧＢ３色を発光する
光源を有し、該光源手段が前記表示手段における画像表
示と同期して点灯することを特徴とする請求項１４の画
像表示装置。 - 【請求項２４】 前記光源がＲＧＢの３色を発光するＬ
ＥＤ素子であることを特徴とする請求項２３の画像表示
装置。
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|---|---|---|---|
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| DE60033463T DE60033463T2 (de) | 1999-03-04 | 2000-02-29 | Bildanzeigevorrichtung |
| EP00104149A EP1043619B1 (en) | 1999-03-04 | 2000-02-29 | Image display apparatus |
| AT00104149T ATE354816T1 (de) | 1999-03-04 | 2000-02-29 | Bildanzeigevorrichtung |
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|---|---|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001249301A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Olympus Optical Co Ltd | 観察光学系及びそれを用いた画像表示装置 |
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| JP2014209225A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-11-06 | シチズンファインテックミヨタ株式会社 | 反射型液晶表示装置 |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP05673899A patent/JP3703329B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001249301A (ja) * | 2000-03-03 | 2001-09-14 | Olympus Optical Co Ltd | 観察光学系及びそれを用いた画像表示装置 |
| JP2003536100A (ja) * | 2000-06-08 | 2003-12-02 | インタラクティブ イメイジング システムズ、 インコーポレイテッド | ２段階光学拡大および画像修正装置 |
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