JP2003149744A - 画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像表示システムの薄型化には限界があり、
これ以上の薄型化をすることができないという課題があ
った。 【解決手段】 発光体１１，放物面鏡１２および集光レ
ンズ１３からなる照明光源系と、照明光源系からの光に
画像情報を与えて出射するライトバルブ１４とからなる
送信手段１０と、送信手段１０からの光を投影する屈折
光学レンズ２１と、負のパワーを有する反射面によって
屈折光学レンズ２１からの光を反射して拡大投影する凸
面鏡２２とからなる投影光学手段２０と、投影光学手段
２０からの光を受光面３０Ａで受光して画像情報に基づ
く画像を画像表示面３０Ｂに表示する表示手段３０とを
備え、投影光学手段２０の光軸２３から外れた位置に送
信手段１０を配置するとともに、表示手段３０の前面と
投影光学手段２０の背面との間に送信手段１０を配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像情報を持っ
た光を表示手段へ背面から拡大投影して画像を表示する
画像表示システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の画像表示システムの構成
を示す図である。図１３において、１は光を発する発光
体、２は発光体１から発した光が概ね平行になるように
反射する放物面鏡、３は放物面鏡２で反射した光を集光
する集光レンズである。発光体１，放物面鏡２および集
光レンズ３から照明光源系が構成されている。

【０００３】４は集光レンズ３によって集光された光を
画像情報に基づいて空間的に強度変調するライトバル
ブ、５はライトバルブ４によって強度変調された光を投
影する投影光学レンズ、６は投影光学レンズ５から投影
された光を画像として表示するスクリーンである。光路
は矢印で表示してある。

【０００４】次に動作について説明する。発光体１から
発した光は、放物面鏡２によって反射され、集光レンズ
３によってライトバルブ４へ集光される。ライトバルブ
４は画像情報に基づいて集光された光を空間的に強度変
調する。強度変調された光は投影光学レンズ５によって
スクリーン６に後方（図１３の左方）から投影されて、
画像として表示される。画像表示システムの利用者は、
図１３のスクリーン６の前方（図１３の右方）から画像
を視認する。

【０００５】図１３の画像表示システムの奥行は、発光
体１，放物面鏡２，集光レンズ３からなる照明光源系か
らスクリーン６までの距離に相当する。同じ大きさの画
像を表示できる画像表示システムであれば、この奥行を
なるべく薄く構成したものの方が好ましい。このような
理由で、図１３に示した従来の画像表示システムでは、
画像表示システムの奥行を極力抑えて薄型化できるよう
に、広角の投影光学レンズ５を用いてスクリーン６に画
像を表示している。

【０００６】しかしながら、投影光学レンズ５の広角に
は限界があるため、図１３の画像表示システムをさらに
薄型化するために、図１４に示すように、水平方向に対
して４５°傾いた平面鏡７を設けて、投影光学レンズ５
からの光路を折り曲げてスクリーン６に投影するように
構成している。

【０００７】図１４の画像表示システムでは、照明光源
系やライトバルブ４，投影光学レンズ５の各構成要素を
画像表示システムの高さ方向（図１４の上下方向）に配
置し、画像表示システムの薄型化を可能にしている。こ
の場合の画像表示システムの奥行は、平面鏡７からスク
リーン６までの距離に相当する。水平方向に対する平面
鏡７の傾きを４５°よりも大きくすれば画像表示システ
ムをさらに薄型化することができるが、ライトバルブ４
および光源部分が投影光と干渉し、光がけられてしまっ
てスクリーン６から光路が外れてしまう。

【０００８】また、特開平６−１１７６７号公報には、
図１４の平面鏡７の代わりに凸面鏡を用いて光を反射し
てスクリーン６に画像を拡大表示する画像表示システム
が開示されているが、スクリーン６には歪んだ画像が表
示されてしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像表示システ
ムは以上のように構成されているので、画像表示システ
ムの薄型化には限界があり、これ以上の薄型化をするこ
とができないという課題があった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、画像の歪を抑制して拡大表示でき
るとともに、従来と比較してさらに薄型化することが可
能な画像表示システムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像表示
システムは、画像情報を照明光に与えて光画像信号とし
て送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像
信号を投影する屈折光学部および屈折光学部から投影さ
れた光画像信号を反射する反射部から構成される投影光
学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を受光し、
画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、投
影光学手段の光軸から外れた位置に送信手段が配置され
るとともに、表示手段の前面と投影光学手段の背面との
間に送信手段が配置されるようにしたものである。

【００１２】この発明に係る画像表示システムは、表示
手段の前面とは、画像表示システムを基準とした前面で
あり、投影光学手段の背面とは、画像表示システムを基
準とした背面であるようにしたものである。

【００１３】この発明に係る画像表示システムは、画像
情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手
段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈
折光学部および屈折光学部から投影された光画像信号を
反射する反射部から構成される投影光学手段と、投影光
学手段を介して光画像信号を受光し、画像情報に基づく
画像を表示する表示手段とを備え、投影光学手段の光軸
を含む水平面よりも上方に表示手段が配置されるととも
に、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方に送信
手段が配置されるようにしたものである。

【００１４】この発明に係る画像表示システムは、投影
光学手段の光軸と略直交して表示手段が配置されるよう
にしたものである。

【００１５】この発明に係る画像表示システムは、送信
手段を構成するライトバルブ手段の画像出射面および表
示手段が略平行に配置されるようにしたものである。

【００１６】この発明に係る画像表示システムは、送信
手段から表示手段に至るまでの光路上に少なくとも一つ
の光路折曲手段を備えるようにしたものである。

【００１７】この発明に係る画像表示システムは、光路
反射方向へ向う光路折曲手段の法線ベクトルと、投影光
学手段の光軸を含み、かつ表示手段の画像表示面の下辺
に平行な平面とを略平行に配置するようにしたものであ
る。

【００１８】この発明に係る画像表示システムは、送信
手段から表示手段に至るまでの光路上に少なくとも一つ
の光路折曲手段を投影光学手段が備え、光路折曲手段に
より略水平面内で光路を折曲げるようにしたものであ
る。

【００１９】この発明に係る画像表示システムは、少な
くとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成したフ
レネルレンズを表示手段が備えるようにしたものであ
る。

【００２０】この発明に係る画像表示システムは、少な
くとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形
成したフレネルレンズを表示手段が備えるようにしたも
のである。

【００２１】この発明に係る画像表示システムは、入射
面および出射面にプリズム部をそれぞれ形成したフレネ
ルレンズを表示手段が備えるようにしたものである。

【００２２】この発明に係る画像表示システムは、入射
面に形成したプリズム部のピッチと、出射面に形成した
プリズム部のピッチとを異なって表示手段が備えるよう
にしたものである。

【００２３】この発明に係る画像表示システムは、フレ
ネルレンズに屈折型プリズム部が形成された場合には、
光を吸収する薄膜の光吸収層を屈折型プリズム部の無効
面に表示手段が備えるようにしたものである。

【００２４】この発明に係る画像表示システムは、光を
透過する複数の光透過層と、光透過層の間をフレネルレ
ンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する複数の光
吸収層とから構成された迷光吸収板をフレネルレンズの
出射面に表示手段が備えるようにしたものである。

【００２５】この発明に係る画像表示システムは、フレ
ネルレンズの出射面に迷光吸収板を一体成形して表示手
段が備えるようにしたものである。

【００２６】この発明に係る画像表示システムは、フレ
ネルレンズの光軸を中心として光透過層および光吸収層
を同心円状に積層した迷光吸収板を表示手段が備えるよ
うにしたものである。

【００２７】この発明に係る画像表示システムは、光透
過層および光吸収層を一方向に対して略平行に積層した
迷光吸収板を表示手段が備えるようにしたものである。

【００２８】この発明に係る画像表示システムは、光を
吸収する光吸収板をフレネルレンズの出射面に表示手段
が備えるようにしたものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態に
ついて説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による画
像表示システムの構成を示す図であり、側面から見た断
面構造図である。矢印によって光路を表している。図１
の画像表示システムにおいて、１０は画像情報を持った
光（光画像信号）を出射する送信手段、２０は送信手段
１０からの光を拡大投影する投影光学手段、３０は投影
光学手段２０からの光を受光して画像情報に基づく画像
を表示する表示手段である。

【００３０】図１の送信手段１０において、１１は光を
発する発光体、１２はその焦点に設置した発光体１１か
らの光を反射して概ね平行光にする放物面鏡、１３は放
物面鏡１２で反射した平行光を集光する集光レンズであ
る。発光体１１，放物面鏡１２および集光レンズ１３か
ら照明光源系が構成されている。

【００３１】また、図１の送信手段１０において、１４
は集光レンズ１３が集光した光（照明光）を画像情報に
したがって強度変調して出射するライトバルブ（ライト
バルブ手段）である。図１では、反射型の光変調素子を
ライトバルブ１４としているが、例えば透過型の液晶な
どのように、あらゆる光変調素子を備えた画像表示シス
テムにこの発明は適用可能である。また、送信手段１０
のライトバルブ１４は自発光方式・非発光方式いずれで
あっても良い。

【００３２】図１の投影光学手段２０において、２１は
屈折光学レンズ（屈折光学部）、２２は凸面鏡（反射
部）である。歪曲収差を低減するために屈折光学レンズ
２１や凸面鏡２２に非球面形状を適用したり、凸面鏡２
２で生じる歪曲収差や像面湾曲をそれぞれ相殺するため
の歪曲収差や像面湾曲を屈折光学レンズ２１に持たせた
りしている。

【００３３】また、図１の投影光学手段２０において、
２３は投影光学手段２０の光軸である。図１の例では、
屈折光学レンズ２１，凸面鏡２２が光軸２３を共有して
いる。この実施の形態１では、光軸２３から外れた位置
に送信手段１０を配置しており、かつ表示手段３０の画
像表示面３０Ｂを含む平面（表示手段３０の前面）と投
影光学手段２０の凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面
（投影光学手段２０の背面）との間に送信手段１０を配
置している。ここで、表示手段３０の前面および投影光
学手段２０の背面とは、画像表示システムを基準とした
ものであり、表示手段３０側が前面となる。投影光学手
段２０の光軸２３を含む水平面を境界として、送信手段
１０は水平面の下方に、表示手段３０は水平面の上方に
それぞれ配置されている。つまり、送信手段１０の背面
側斜め上方に投影光学手段２０を配置し、投影光学手段
２０の前面側斜め上方に表示手段３０を配置したもので
ある。

【００３４】図１の表示手段３０において、３０Ａは表
示手段３０の受光面、３０Ｂは表示手段３０の矩形形状
の画像表示面であり、フレネルレンズ３１とレンチキュ
ラー３２とから表示手段３０が構成されている。表示手
段３０は凸面鏡２２からの光を受光面３０Ａで受光した
後に、フレネルレンズ３１の各ピッチのプリズム部によ
って略平行化してレンチキュラー３２へ出射する。レン
チキュラー３２はフレネルレンズ３１の出射光を結像さ
せた上で拡散し、画像表示面３０Ｂに画像を表示する。
表示手段３０の詳しい説明については、実施の形態３で
述べる。

【００３５】この実施の形態１では、ライトバルブ１４
の反射面（画像出射面）と表示手段３０の受光面３０Ａ
とを略平行にして、画像表示システムの奥行が最小にな
るように設置している。また、投影する光のけられがな
いように、高さ方向においてライトバルブ１４と表示手
段３０との重なりがないように配置している。さらに、
上記のライトバルブ１４と表示手段３０との配置条件を
満たしつつ、ライトバルブ１４と表示手段３０との共役
関係が保たれるように投影光学手段２０を配置してい
る。

【００３６】次に動作について説明する。発光体１１か
ら発した光は、放物面鏡１２によって反射され、集光レ
ンズ１３を介してライトバルブ１４の反射面へ斜めの方
向から入射する。ライトバルブ１４は入射した光を画像
情報に基づいて空間的に強度変調して投影光学手段２０
へ反射する。ライトバルブ１４は反射型の光変調素子で
あるため、その反射面に対して斜めの方向から入射した
光を強度変調して反射することが可能である。

【００３７】投影光学手段２０では、送信手段１０から
光軸２３に対して斜めに入射する光を屈折光学レンズ２
１が受光し、凸面鏡２２へ光を投影する。図１に示すよ
うに、屈折光学レンズ２１の光軸２３は、ライトバルブ
１４の反射面および表示手段３０の受光面３０Ａに対し
て略垂直であり、かつ、ライトバルブ１４の中心および
表示手段３０の中心からオフセットして設置されてい
る。したがって、屈折光学レンズ２１の画角の一部のみ
をライトバルブ１４からの光の投影に使用していること
になる。図１では、屈折光学レンズ２１の下方から光が
入射しているため、上方へ光が出射する。

【００３８】凸面鏡２２は負のパワーを有する反射面に
よって光の像を反射して表示手段３０へ拡大投影する。
送信手段１０からの光が光軸２３に対して斜めに入射し
てくるため、凸面鏡２２反射面の中心部分は表示手段３
０への投影に用いられていない。表示手段３０は凸面鏡
２２からの光を受光面３０Ａで受光して画像表示面３０
Ｂに画像を表示する。

【００３９】このように、投影光学手段２０の光軸２３
を含む水平面の上下に表示手段３０，送信手段１０をそ
れぞれ配置し、投影光学手段２０の光軸２３から送信手
段１０を外して配置しているので、送信手段１０からの
光は光軸２３に対して斜めに投影光学手段２０へ出射
し、投影光学手段２０からの光は光軸２３に対して斜め
に表示手段３０へ投影される。したがって、送信手段１
０から凸面鏡２２へ向う光と、凸面鏡２２から表示手段
３０へ向う光とは、画像表示システム内部の一部の空間
を重複（共有）して進行するようになり、限られた空間
を有効に利用できるようになる。

【００４０】このとき、画像表示システムの薄さを投影
光学手段２０の背面から表示手段３０の前面までの距離
に抑えるために、投影光学手段２０の背面（図１の場合
には凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面）と、表示手段
３０の前面（画像表示面３０Ｂを含む平面）との間の空
間で、かつ、光軸２３から外した空間を送信手段１０の
配置位置とする。このことによって、従来と比べて画像
表示システムを薄型化して構成することができる。もち
ろん、送信手段１０の配置は、画像表示システムの下部
高さが大きくならないように留意する。また、投影光学
手段２０の光軸２３を含む水平面よりも送信手段１０を
下方に、表示手段３０を上方に配置したため、従来と比
べて画像表示システムを薄型化して構成することができ
る。

【００４１】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、光を発する発光体１１と、発光体１１から発した光
を反射して概ね平行光として出射する放物面鏡１２と、
放物面鏡１２からの平行光を集光する集光レンズ１３
と、集光レンズ１３で集光された光に画像情報を与えて
出射するライトバルブ１４とからなる送信手段１０と、
送信手段１０からの光を投影する屈折光学レンズ２１
と、負のパワーを有する反射面によって屈折光学レンズ
２１からの光を反射して拡大投影する凸面鏡２２とから
なる投影光学手段２０と、投影光学手段２０からの光を
受光面３０Ａで受光して画像情報に基づく画像を画像表
示面３０Ｂに表示する表示手段３０とを備え、投影光学
手段２０の光軸２３から外れた位置に送信手段１０を配
置するとともに、表示手段３０の前面と投影光学手段２
０の背面との間に送信手段１０を配置するようにしたの
で、従来と比較して薄型化した画像表示システムを提供
できるという効果が得られる。

【００４２】また、この実施の形態１によれば、光を発
する発光体１１と、発光体１１から発した光を反射して
概ね平行光として出射する放物面鏡１２と、放物面鏡１
２からの平行光を集光する集光レンズ１３と、集光レン
ズ１３で集光された光に画像情報を与えて出射するライ
トバルブ１４とからなる送信手段１０と、送信手段１０
からの光を投影する屈折光学レンズ２１と、負のパワー
を有する反射面によって屈折光学レンズ２１からの光を
反射して拡大投影する凸面鏡２２とからなる投影光学手
段２０と、投影光学手段２０からの光を受光面３０Ａで
受光して画像情報に基づく画像を画像表示面３０Ｂに表
示する表示手段３０とを備え、投影光学手段２０の光軸
２３を含む水平面よりも下側に送信手段１０を配置し、
投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面よりも上側に
表示手段３０を配置するようにしたので、従来と比較し
て薄型化した画像表示システムを提供できるという効果
が得られる。

【００４３】さらに、この実施の形態１によれば、投影
光学手段２０の光軸２３と略直交して表示手段３０を配
置するようにしたので、投影光学手段２０と表示手段３
０とのアライメント調整を容易に行なうことができると
いう効果が得られる。

【００４４】さらに、この実施の形態１によれば、送信
手段１０を構成するライトバルブ１４の反射面（画像出
射面）と表示手段３０とを互いに略平行にして配置する
ようにしたので、歪を軽減して画像表示面３０Ｂ上に画
像を表示できるという効果が得られる。

【００４５】実施の形態２．この実施の形態２では、送
信手段１０から表示手段３０に至るまでの光路上に少な
くとも１つの光路折曲手段を備えた画像表示システムに
ついて説明する。

【００４６】図２はこの発明の実施の形態２による画像
表示システムの構成を示す図であり、側面から見た断面
構造図である。図１と同一または相当する構成について
は同一符号を付してある。矢印によって光路を表してい
る。

【００４７】図２において、２４，２５はそれぞれ光路
折曲手段としての第１，第２の光路折曲反射鏡（投影光
学手段）である。ここでは、屈折光学レンズ２１から凸
面鏡２２までの光路上と、凸面鏡２２から表示手段３０
までの光路上とに光路折曲反射鏡２４，光路折曲反射鏡
２５をそれぞれ設けている。なお、光路折曲反射鏡２５
の光路反射方向に向った法線ベクトルｎ１と、投影光学
手段２０の光軸２３を含み、かつ表示手段３０の画像表
示面３０Ｂの下辺３０Ｃに平行な平面とを略平行にする
と（光路折曲反射鏡２５と表示手段３０とを互いに略平
行に配置すると）、画像表示システムを一層薄型化して
構成できる。

【００４８】図２では、投影光学手段２０の光軸２３を
含む水平面の下側、上側に、送信手段１０，表示手段３
０がそれぞれ配置されている。また、光のケラレがない
ように凸面鏡２２の略真上に表示手段３０を配置し、光
路折曲反射鏡２４，２５の背面２４Ｂ，２５Ｂは略共通
の平面上に配置している。さらに、凸面鏡２２の背面２
２Ｂと画像表示面３０Ｂとも略共通の平面上にある。

【００４９】実施の形態１の構成では投影光学手段２０
の背面は凸面鏡２２の背面２２Ｂで決まったが、この実
施の形態２では、凸面鏡２２の背面２２Ｂは画像表示面
３０Ｂと同じ側を向いているので投影光学手段２０の背
面とはならず、画像表示面３０Ｂと反対方向へ向いてい
る光路折曲反射鏡２４の背面２４Ｂを含む平面または光
路折曲反射鏡２５の背面２５Ｂを含む平面によって投影
光学手段２０の背面が決定される。この投影光学手段２
０の背面と表示手段３０の前面（画像表示面３０Ｂを含
む平面）との間に送信手段１０が光軸２３から外れて配
置されている。

【００５０】次に動作について説明する。屈折光学レン
ズ２１から出射した光は、光路折曲反射鏡２４，凸面鏡
２２，光路折曲反射鏡２５，表示手段３０へと順次反射
して進行する。この際に、光路折曲反射鏡２４から凸面
鏡２２へ、凸面鏡２２から光路折曲反射鏡２５へ、光路
折曲反射鏡２５から表示手段３０へそれぞれ向う光は、
画像表示システム内部の一部の空間を重複（共有）して
進行できるようになっており、図１の場合より小さな空
間で表示手段３０へ光を投影することができる。つま
り、図２のように光路折曲反射鏡２４，２５を備えるこ
とによって、図２の画像表示システム内部の空間をより
有効に利用できるようになる。

【００５１】したがって、この実施の形態２による画像
表示システムは、表示手段３０の画像表示面３０Ｂの大
きさが同一の場合には、実施の形態１よりも一層薄型化
して構成することができ、また画像表示システムの薄さ
が同一の場合には、実施の形態１よりも一層大きな画像
を画像表示面３０Ｂに表示することができる。

【００５２】なお、光路折曲反射鏡２４，２５などの光
路折曲手段を画像表示システムに適用する場合には、光
路折曲手段によって光がケラれないようにするととも
に、画像表示システムの薄さやその下部高さが大きくな
らないように、画像表示システムの内部空間を上手く利
用して配置することが大切である。

【００５３】また、図２では、光路折曲手段として光路
折曲反射鏡２４，２５を使った構成例を示したが、光路
折曲手段の光路上の配置箇所は特に限定されるものでは
ない。例えば複数枚のレンズから構成される場合には、
屈折光学レンズ２１の内部に光路折曲反射鏡２４を配置
しても良い。

【００５４】さらに、光路折曲手段の個数も特に限定さ
れない。例えば図示は省略するが、光路折曲反射鏡２５
から表示手段３０への光路上に第３の光路折曲反射鏡を
図２の構成に追加すると、光路折曲反射鏡２５からの光
は第３の光路折曲反射鏡で反射されて表示手段３０へ進
むようになる。したがって、光路折曲反射鏡２５から第
３の光路折曲反射鏡へ向う光と、第３の光路折曲反射鏡
から表示手段３０へ向う光とが一部空間を重複して進行
し、より一層薄型化した画像表示システムを、またはよ
り一層大きな画像を表示可能な画像表示システムを構成
できる。

【００５５】上記の場合には、画像表示面３０Ｂと反対
の方向を向いている凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面
または第３の光路折曲反射鏡の背面を含む平面によって
投影光学手段２０の背面が決まり（光路折曲反射鏡２
４，２５の背面２４Ｂ，２５Ｂを含む平面は画像表示面
３０Ｂと同じ側を向いているので投影光学手段２０の背
面とはならない）、投影光学手段２０の背面と画像表示
面３０Ｂを含む平面（表示手段３０の前面）との間に送
信手段１０を光軸２３から外して配置すれば良い。この
ように、投影光学手段２０の背面は、凸面鏡２２や光路
折曲手段の配置位置や個数・構成に応じて変化する。

【００５６】さらに、光路折曲手段は平面鏡に限定され
るものではなく、光線に対する設計の自由度を向上させ
るために、光路追跡によってその光学的形状を工夫した
り、平面鏡以外の光学素子を使っても良い。このことに
より、一層緻密な光線制御が可能になる。例えば投影光
学手段２０からの光を表示手段３０へ反射する第２の投
影光学手段（屈折光学レンズおよび凸面鏡）を光路折曲
反射鏡２５の代わりに用いても良いし、光路折曲反射鏡
２４，２５の代わりに光路折曲手段としてプリズムを用
いても良い。

【００５７】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、送信手段１０から表示手段３０にかけての光路上に
光路折曲反射鏡２４，２５を投影光学手段２０に備える
ようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有
効に利用して光を導くことができるようになり、一層薄
型化した画像表示システムを提供できるという効果が得
られる。

【００５８】また、この実施の形態２によれば、光路折
曲反射鏡２５の光路反射方向に向った法線ベクトルｎ１
と、投影光学手段２０の光軸２３を含み、かつ表示手段
３０の画像表示面３０Ｂの下辺に平行な平面とを略平行
とするようにしたので、より一層薄型化した画像表示シ
ステムを提供できるという効果が得られる。

【００５９】実施の形態３．この実施の形態３では、画
像表示システムの薄さ・画像表示システムの下部高さの
双方をできるだけ小さくするため、実施の形態２で示し
た第１の光路折曲反射鏡２４と屈折光学レンズ２１の凸
面鏡２２に対する相対的な配置条件について説明し、屈
折光学レンズ２１と凸面鏡２２との間に挿入した光路折
曲反射鏡２４によって、光軸２３を含む水平面内で光路
を折り曲げるようにする。

【００６０】図３はこの発明の実施の形態３による画像
表示システムにおける第１の光路折曲反射鏡２４の配置
条件を説明するための図であり、図３（ａ）および図３
（ｂ）はそれぞれ側面図および上面図、図３（ｃ）は凸
面鏡２２の正面図である。図１，図２と同一または相当
する構成については同一の符号を付してある。図３にお
いて、２３Ｚは光路折曲反射鏡２４を配置した際の屈折
光学レンズ２１の光軸、２１’は光路折曲反射鏡２４を
仮想的に取り除き、凸面鏡２２の光軸２３と光軸２３Ｚ
とを一致させた場合の屈折光学レンズである。

【００６１】光軸２３と光軸２３Ｚとは水平面において
折曲角度θで交差している。光軸２３Ｚは、光軸２３と
一致した状態から、水平面内で１８０−θ度だけ回転し
て図３（ｂ）のようになる。Ｐ，Ｑはそれぞれ光軸２３
Ｚを含む水平面と屈折光学レンズ２１との交線上の２点
であり、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２へ向う光路
に最も近い点をＰ，画像表示システムの第２の光路折曲
反射鏡２５設置面に最も近い点をＱとしてある。

【００６２】また、凸面鏡２２が設けられた画像表示シ
ステムの凸面鏡設置面（反射部設置面）から光路折曲反
射鏡２４の位置（光軸２３と光軸２３Ｚとの交点）まで
の距離はｂ，光軸２３を含む水平面と光路折曲反射鏡２
４との交線上の点において凸面鏡設置面に最も近い点を
最近点、凸面鏡設置面に最も遠い点を最遠点と呼ぶと、
最近点から凸面鏡設置面までの距離はａ，最遠点から凸
面鏡設置面までの距離はｃである。距離ｃは凸面鏡設置
面から光折曲反射鏡２４までの最長距離となっている。

【００６３】さらに、光路折曲反射鏡２４の最も高い点
から光軸２３までの高さをｍ，点Ｑから凸面鏡設置面ま
での距離をｇ，屈折光学レンズ２１’の出射瞳位置から
凸面鏡設置面までの距離をｆとしてある。距離ｇは凸面
鏡設置面から屈折光学レンズ２１までの最長距離となっ
ている。したがって、屈折光学レンズ２１の出射瞳位置
から光路折曲反射鏡２４の位置までの距離と、光路折曲
反射鏡２４の位置から凸面鏡設置面までの水平方向の距
離との合計距離もｆになる。

【００６４】図３（ａ）から分かるように、表示手段３
０の最下端から光軸２３までの距離である下部高さを最
小化するには、表示手段３０の最下端へ向う凸面鏡２２
の反射光線Ｌｒをできる限り光軸２３に接近させた低い
位置を通過させた方が有利である。一方で、過度に低い
位置を光路が通過すると、光路折曲反射鏡２４に光路が
遮られて表示手段３０上に影となって表示できない部分
が発生し、実用に供しない。したがって、表示手段３０
の最下端へ向う凸面鏡２２の反射光線を光路折曲反射鏡
２４で遮らないように、光路折曲反射鏡２４のサイズ・
位置を定めなければならない。

【００６５】光路折曲反射鏡２４の位置に関しては、凸
面鏡２２の反射光線をできるだけ低い光路で通過させる
ために、距離ａをできるだけ大きくする。一方で、画像
表示システムの薄さには薄型化の仕様から決まる薄さ制
限値があるので、距離ｃはこの薄さ制限値以下とする必
要がある。

【００６６】以上の条件の下で光路を折り曲げる場合、
距離ｆが短すぎると、屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む
部分が光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光線を
遮ってしまう。または屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む
部分が光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光線を
遮らないように設定すると、距離ａが必要以上に短くな
る。一方、距離ｆが長すぎると、凸面鏡２２の受光面や
光路折曲反射鏡２４の位置の条件から屈折光学レンズ２
１の位置が光路折曲反射鏡２４から必要以上に離れ、結
果として光路折曲反射鏡２４が大きくなり、光路折曲反
射鏡２４の高さｍを大きな値にしなければならず、凸面
鏡２２から反射して表示手段３０の最下端に向う反射光
線Ｌｒを遮ってしまう。このため、距離ｆには最適値が
存在する。

【００６７】折曲角度θについては、図３（ｂ）から分
かるように、折曲角度θをあまり大きく設定してしまう
と、距離ｇまたは距離ｃが薄さ制限値を超えてしまうと
ともに、距離ａが短くなり表示手段３０の最下端へ向う
凸面鏡２２からの反射光線の高さを引き上げてしまうこ
とになる。

【００６８】逆に、折曲角度θを小さくするようにすれ
ば距離ｇまたは距離ｃも小さくなるので、屈折光学レン
ズ２１または光路折曲反射鏡２４は薄さの観点からは有
利になる。しかし、折曲角度θをあまり小さくしてしま
うと、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路に
屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む部分が入り込んで光を
遮り、映像（画像）を投影できない影の部分が発生して
しまう。したがって、折曲角度θにも最適値が存在す
る。

【００６９】以上のことを踏まえて、光路折曲反射鏡２
４から凸面鏡２２までの光路に対して、光を遮らない範
囲で点Ｐをできるだけ接近させるように光路の折曲角度
θを決める。

【００７０】また折曲角度θが決まると、このときの画
像表示システムの薄さを制約するのは距離ｇまたは距離
ｃなので、これらの距離のうちでより大きな方を薄さ制
限値となるように距離ｆを決める。特に、距離ｃと距離
ｇとを等しく設定すると、画像表示システムの下部高さ
を最も低く抑えることができる。なお、折曲角度θは画
像表示システムの他の条件によってあらかじめ定められ
ている場合もあるが、上記の場合と同様に考えれば良
い。

【００７１】以上の結果を次の１〜３にまとめておく。
距離ｆおよび折曲角度θを以下の１〜３のように最適化
することで、映像（画像）が投影できない影の部分を生
じる事なく、薄さ制限値の制約を満足して画像表示シス
テムの下部高さを低く抑えることができるという効果が
得られる。

【００７２】１．光路折曲反射鏡２４によって光路を折
り曲げる場合には、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２
までの光路を遮らない範囲で、屈折光学レンズ２１の点
Ｐをできるだけ上記光路に近づけるように折曲角度θを
設定する。

【００７３】２．画像表示システムの他の配置条件によ
って折曲角度θがあらかじめ決まっている場合には、光
路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路を遮らない
範囲で、屈折光学レンズ２１の点Ｐをできるだけ上記光
路に近づけ、距離ｃまたは距離ｇが薄さ制限値となるよ
うに距離ｆを設定する。

【００７４】３．画像表示システムの下部高さを最も低
く抑えるために、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２ま
での光路を遮らない範囲で、屈折光学レンズ２１の点Ｐ
をできるだけ上記光路に近づけるように折曲角度θを設
定するとともに、距離ｃと距離ｇとを等しくし、かつ距
離ｃおよび距離ｇが薄さ制限値となるように距離ｆを設
定する。

【００７５】なお、光線の通過しない点Ｐを含んだレン
ズ部分（非透過部分）を屈折光学レンズ２１から削除す
ることによって、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２ま
での光路に点Ｐを近づける際に、光路折曲反射鏡２４か
ら凸面鏡２２までの光路に対して削除していない場合と
比べて屈折光学レンズ２１をより接近させることができ
る。

【００７６】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、送信手段１０から表示手段３０に至るまでの光路上
に少なくとも一つの光路折曲手段を投影光学手段２０に
設け、光路折曲手段により略水平面内で光路を折曲げる
ようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有
効に利用して光を導くことができるようになり、画像表
示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システム
を一層薄型化して構成できるという効果が得られる。

【００７７】実施の形態４．この発明は、従来良く知ら
れたフレネルレンズを表示手段３０に適用することも可
能である。だが、従来と同等サイズの画像を表示できる
画像表示システムを従来よりも薄く構成するために（ま
たは従来と同じ薄さで構成された画像表示システムに従
来よりも大サイズの画像を表示するために）、送信手段
１０，投影光学手段２０によって表示手段３０へ光をよ
り大きく拡大投影しているので、従来のフレネルレンズ
では受光性能に限界があり、画像表示面３０Ｂ上の位置
によって画像の明るさに輝度ムラが発生する恐れがあ
る。実施の形態１〜３で説明した薄型化の画像表示シス
テムの表示手段３０へ拡大投影された光を高い透過率で
透過させて、画像表示面３０Ｂ全面に均一な明るい画像
を表示できるようにするために、以下に説明するフレネ
ルレンズ３１が好ましい。

【００７８】図４はこの発明の実施の形態４による画像
表示システムに適用した表示手段３０の構成を示す透視
斜視図であり、図５，図６，図７は表示手段３０のフレ
ネルレンズ３１に形成された各プリズム部の断面形状
（フレネルレンズ３１の光軸を含む平面によってフレネ
ルレンズ３１を切断した場合の切断面形状）をそれぞれ
表している。図１と同一または相当する構成については
同一符号を付してある。

【００７９】図４において、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは
それぞれフレネルレンズ３１のピッチＰ毎に成形された
屈折型プリズム部、全反射型プリズム部、ハイブリッド
型プリズム部である。

【００８０】図５の屈折型プリズム部３１Ａは、入射面
３１Ｐでの屈折によって入射光線ｌｉ１を透過光線ｌｔ
１とし、出射面３１Ｘから出射光線ｌｏ１として出射す
る。入射面３１Ｐでの屈折を利用して入射光線ｌｉ１を
出射光線ｌｏ１の方向へ折り曲げているので、屈折型プ
リズム部３１Ａは小さな入射角に対応した位置（フレネ
ルレンズ３１の中心側）において高い透過率を実現す
る。

【００８１】また、図６の全反射型プリズム部３１Ｂ
は、入射面３１Ｑでの屈折によって入射光線ｌｉ２を透
過光線ｌｔ２とした後に、全反射面３１Ｒでの全反射に
よって透過光線ｌｔ２を透過光線ｌｔ３とし、出射面３
１Ｘから出射光線ｌｏ２として出射する。全反射面３１
Ｒでの全反射を利用して入射光線ｌｉ２を出射光線ｌｏ
２の方向へ折り曲げているので、全反射型プリズム部３
１Ｂは大きな入射角に対応した位置（フレネルレンズ３
１の周縁側）において高い透過率を実現する。

【００８２】さらに、図７のハイブリッド型プリズム部
３１Ｃは、屈折型プリズム部３１Ａと全反射型プリズム
部３１Ｂとを１つのピッチに形成したものである。小さ
な入射角の場合に高い透過率を示す屈折型プリズム部
と、大きな入射角の場合に高透過率を示す全反射型プリ
ズム部とを併せ持っているので、広範囲の入射角に対し
て良好な透過率を実現できる。

【００８３】特に図４では、小入射角に対応したフレネ
ル中心側の位置には屈折型プリズム部３１Ａを、大入射
角に対応したフレネル周縁側の位置には全反射型プリズ
ム部３１Ｂを、フレネル中心からフレネル周縁へ移行す
る部分の位置にはハイブリッド型プリズム部３１Ｃをそ
れぞれ形成している。このようにすることで、ハイブリ
ッド型プリズム部３１Ｃは、屈折型プリズム部３１Ａと
全反射型プリズム部３１Ｂとの間の透過率特性の急激な
変化を緩和・抑制する働きをすることになり、画像表示
面３０Ｂ全面にわたって輝度ムラのない明るい画像が表
示可能になる。

【００８４】なお、この発明の画像表示システムでは、
同一サイズの画像を薄型化して表示するために凸面鏡２
２から大きな角度で光を表示手段３０へ投影しているの
で、大入射角に対して高透過率を実現する全反射型プリ
ズム部３１Ｂを少なくとも１以上のピッチに形成するよ
うにし、明るい画像を表示できるようにしている。

【００８５】また、ハイブリッド型プリズム部３１Ｃの
ように異なる２種以上のプリズム部を少なくとも一つの
ピッチに形成することで、光の入射角に対するフレネル
レンズ３１の透過率依存性を抑制するとともに、複数種
類のプリズム部を備えたフレネルレンズ３１の急激な透
過率変化の抑制を図っている。なお、２種以上のプリズ
ム部は屈折型プリズム部３１Ａと全反射型プリズム部３
１Ｂとを組み合わせたハイブリッド型プリズム部３１Ｃ
に限定されず、２種類（または２種類以上）の屈折型プ
リズム部３１Ａ同士や２種類（または２種類以上）の全
反射型プリズム部３１Ｂ同士であっても良い。

【００８６】さらに、フレネルレンズ３１の入射面だけ
に限らず、フレネルレンズ３１の出射面側にもプリズム
部を形成するようにしても良い。例えば入射面および出
射面に屈折型プリズム部３１Ａをそれぞれ設けても良い
し、入射面に全反射型プリズム部３１Ｂを設けるととも
に出射面に屈折型プリズム部３１Ａを設けても良い。こ
のようにすることで、緻密な光線制御が可能になる。

【００８７】加えて、入射面側のピッチと出射面側のピ
ッチとを同一にする必要はなく、入射面ピッチと出射面
のピッチとは設計に応じて変えるようにして良い。

【００８８】入射面３１Ｐとともに屈折型プリズム部３
１Ａまたはハイブリッド型プリズム部３１Ｃを形成する
無効面３１Ｚへの入射光線や、全反射型プリズム部３１
Ｂまたはハイブリッド型プリズム部３１Ｃの全反射面３
１Ｒからそれてしまった‘それ’光線は、画像表示シス
テム内部で迷光となって画質を低下させる要因となる。
この迷光の対策については実施の形態５で述べることに
する。

【００８９】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部３１
Ｂを形成したフレネルレンズ３１を表示手段３０に備え
るようにしたので、拡大投影された光を高い透過率で透
過させ、明るい画像を表示できるという効果が得られ
る。

【００９０】また、この実施の形態４によれば、少なく
とも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成
したフレネルレンズ３１を表示手段３０に備えるように
したので、光の入射角に対するフレネルレンズ３１の透
過率依存性を抑制できるという効果が得られ、複数種類
のプリズム部を備えたフレネルレンズ３１の急激な透過
率変化を抑制できるという効果が得られる。

【００９１】さらに、この実施の形態４によれば、入射
面および出射面にプリズム部をそれぞれ形成したフレネ
ルレンズを表示手段３０に備えるようにしたので、緻密
な光線制御ができるという効果が得られる。

【００９２】さらに、この実施の形態４によれば、入射
面に形成したプリズム部のピッチと、出射面に形成した
プリズム部のピッチとを異ならせたフレネルレンズを表
示手段３０に備えるようにしたので、緻密な光線制御が
できるという効果が得られる。

【００９３】実施の形態５．この実施の形態５では、画
像表示システム内部での迷光を吸収して画質の劣化を抑
制するための表示手段３０について説明する。屈折型プ
リズム部３１Ａやハイブリッド型プリズム部３１Ｃの無
効面３１Ｚへ入射した入射光線（無効光線）はフレネル
レンズ３１内部で迷光となってしまい、正規の画像とと
もに多重像を画像表示面３０Ｂ上に発生させて画質を劣
化させる要因となる。また、場合によっては、全反射型
プリズム部３１Ｂやハイブリッド型プリズム部３１Ｃの
入射面３１Ｑへ入射しても全反射面３１Ｒで全反射され
ない‘それ’光線も存在し、この‘それ’光線も迷光と
なって多重像を発生させる。

【００９４】図８は画像表示面３０Ｂ上で多重像を発生
させる迷光の動作例を説明するための図であり、特に実
施の形態２で説明した光路折曲反射鏡２５を備えた画像
表示システムにおける‘それ’光線の動作を示してい
る。

【００９５】図８において、フレネルレンズ３１のハイ
ブリッド型プリズム部３１Ｃへの入射光線ｌｉｅは、入
射面３１Ｑで屈折した後に、全反射面３１Ｒをそれて出
射面３１Ｘへ直接透過する‘それ’光線ｌｔｅになる。
‘それ’光線ｌｔｅは設計と異なる角度で出射面３１Ｘ
へ向うため、出射面３１Ｘで大きく反射して反射光線ｌ
ｒｅになり、別のハイブリッド型プリズム部３１Ｃ’を
透過して表示手段３０の受光面３０Ａから出射して出射
光線ｌｏｅになる。この出射光線ｌｏｅは光路折曲反射
鏡２５で反射して、表示手段３０のフレネルレンズ３１
へ再入射してしまうため（反射光線ｌｒｅ’）、フレネ
ルレンズ３１，レンチキュラー３２を透過した後に、画
像表示面３０Ｂに多重像となって現れてしまう。

【００９６】このように、上記の‘それ’光線や無効面
３１Ｚで受光した無効光線は迷光となって画質劣化の要
因になってしまうため、この迷光を除去するための構成
をフレネルレンズ３１に設けるようにして、画像表示シ
ステムの画質劣化の抑制を図ったのが、この実施の形態
５である。

【００９７】図９はこの発明の実施の形態５による画像
表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断
面形状を示す図であり、無効光線に起因する多重像を軽
減する構成をフレネルレンズの入射側に設けた場合であ
る。図７と同一または相当する構成については同一符号
を付してある。

【００９８】図９において、５１は屈折型プリズム部３
１Ａの無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…にそれぞれ設けら
れた光吸収層である。

【００９９】光吸収層５１は、各ピッチの無効面３１
Ｚ，３１Ｚ−１，…へ入射する無効光線ｌｉｅを吸収す
る働きをする。無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…に光吸収
層５１を設けることにより、無効光線ｌｉｅによるフレ
ネルレンズ３１内部の迷光の発生を防ぐことができるよ
うになり、表示手段３０の画像表示面３０Ｂ上に発生す
る多重像を軽減できるという効果が得られる。

【０１００】図１０はこの発明の実施の形態５による画
像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの
断面形状を示す図であり、無効光線や‘それ’光線によ
る迷光をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示
している。図７と同一または相当する構成については同
一符号を付してある。

【０１０１】図１０において、５２はフレネルレンズ３
１の出射面３１Ｘに設けられた迷光吸収板である。迷光
吸収板５２はフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘと略平
行な入射面および出射面を有する平行平板であり、光を
透過する光透過層５２Ｔと、光を吸収する薄膜の光吸収
層５２Ａとが、フレネルレンズ３１の不図示の光軸と略
平行になるように交互に積層されている。

【０１０２】図１０に示すように、屈折型プリズム部３
１Ａの入射面３１Ｐや全反射型プリズム部３１Ｂの入射
面３１Ｑで屈折した透過光線ｂ３，ｂ４の光路と比較す
ると、無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…から入射したフレ
ネルレンズ３１内部の迷光ｂｅ１や全反射型プリズム部
３１Ｂの入射面３１Ｑから入射して全反射面３１Ｒをそ
れた‘それ’光線の迷光ｂｅ２は、フレネルレンズ３１
の径方向に向ってより大きく進行するため、フレネルレ
ンズ３１の出射面３１Ｘから出射して光線ｂｅ１’，ｂ
ｅ２’になると、フレネルレンズ３１の光軸と略平行に
積層された各光吸収層５２Ａによって吸収されるように
なる。

【０１０３】屈折型プリズム部３１Ａの入射面３１Ｐや
全反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑで受光した光
線ｂ３，ｂ４も、出射面３１Ｘから出射して光線ｂ
３’，ｂ４’となると、その一部は光吸収層５２Ａによ
って吸収されるが、これらの光線ｂ３’，ｂ４’はフレ
ネルレンズ３１の光軸に対してほとんど平行に出射する
ため、吸収される光量はごくわずかである。大部分の光
線ｂ３’，ｂ４’は光透過層５２Ｔを透過して例えば不
図示のレンチキュラー３２へ進行し、大きな問題にはな
らない。

【０１０４】なお、光透過層５２Ｔと光吸収層５２Ａと
の積層構造は、図１１（ａ）のようにフレネルレンズ３
１の光軸を中心として同心円状（放射状）にしても良い
し、図１１（ｂ）のように光透過層５２Ｔや光吸収層５
２Ａが紙面左右方向へ広がるように、光透過層５２Ｔ，
光吸収層５２Ａを紙面上下方向へ積層しても良い。この
場合、縦横比３：４の表示手段３０に適用すると、紙面
上下方向が３，紙面左右方向が４に当たる。

【０１０５】図１１（ａ）の構成を採用することによっ
て迷光の吸収効率をより向上させることができ、図１１
（ｂ）の構成を採用することによって迷光吸収板５２の
製造が容易になり、製造コストを軽減できるようにな
る。

【０１０６】また、光吸収層５２Ａの積層間隔（光透過
層５２Ｔの厚さ）は、フレネルレンズ３１のピッチ間隔
に合せても良いし、フレネルレンズ３１の光軸からの距
離に応じて変化させても良く、仕様に応じて自由に設計
可能である。付け加えれば、光吸収層５２Ａの積層構造
は、フレネルレンズ３１，不図示のレンチキュラー３２
の周期構造との干渉によるモアレ縞の発生を避けるよう
なピッチに設定すべきである。

【０１０７】さらに、光吸収層５２Ａを埋め込む複数の
スリットを図１１（ａ）や図１１（ｂ）の積層パターン
でフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘ側に作成し、これ
らのスリットに光吸収層５２Ａを設けても良い。この
際、光吸収層５２Ａとして、上記複数のスリット内に光
吸収性のある塗料を充填することで形成するのが適当で
ある。このように、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘ
に迷光吸収板５２を一体成形することにより、部品点数
を削減できるようになる。

【０１０８】図１２はこの発明の実施の形態５による画
像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの
断面形状を示す図であり、無効面で受光して生じた迷光
をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示してい
る。図１，図７，図１０と同一符号は相当する構成であ
る。

【０１０９】図１２において、５３はフレネルレンズ３
１の出射面３１Ｘ側に設けられた光吸収板であり、フレ
ネルレンズ３１の出射面３１Ｘと略平行な入射面および
出射面を有する平行平板である。

【０１１０】図１０でも述べた通り、迷光ｂｅ１や迷光
ｂｅ２はフレネルレンズ３１の径方向へより大きく進行
するため、屈折型プリズム部３１Ａの入射面３１Ｐや全
反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑで受光して出射
面３１Ｘから出射した光線ｂ３’，ｂ４’の光路長Ｂ
３’，Ｂ４’と比較すると、光吸収板５３内の迷光ｂｅ
１’，ｂｅ２’の光路長ＢＥ１’，ＢＥ２’の方が大き
くなる。この両者の光路差の分だけ光吸収板５３によっ
て迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’の方が大きく吸収され、光吸
収板５３から出射するときの迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’の
強度を低下できる。

【０１１１】また、光吸収板５３の内部（出射面）で多
重反射する迷光ｂｅ３，ｂｅ４は、多重反射の回数に応
じてその光路長がさらに長くなって大きく吸収されるた
め、迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’よりも強度が低下し、全く
問題にならない。

【０１１２】さらに、光吸収板５３の入射面側で反射し
た迷光ｂｅ５，ｂｅ６はフレネルレンズ３１の各部位で
（多重）屈折・反射してから光吸収板５３へ入射するた
め、反射の際にフレネルレンズ３１の各部位で屈折・反
射してフレネルレンズ３１から出射する光が屈折・反射
の各界面で受ける損失分だけさらに強度が低下する。

【０１１３】このように、光吸収板５３を利用すること
によって、簡単な構成で迷光を吸収することができ、表
示手段３０上に発生する多重像を軽減できるという効果
が得られる。

【０１１４】なお、図９〜図１２の多重像を軽減する各
構成を任意に組み合わせて迷光を吸収しても良い。例え
ば、光吸収層５１と迷光吸収板５２との組合せや、光吸
収層５１と光吸収板５３との組合せをフレネルレンズ３
１に適用することにより、迷光をさらに吸収することが
できるようになり、表示手段３０上の多重像を軽減でき
るという効果が得られる。

【０１１５】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、屈折型プリズム部３１Ａの無効面３１Ｚ，３１Ｚ−
１，…に光を吸収する薄膜の光吸収層５１をそれぞれ設
けるようにしたので、フレネルレンズ３１内部の迷光の
発生を防ぐことができるようになり、表示手段３０上に
発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。

【０１１６】また、この実施の形態５によれば、フレネ
ルレンズ３１の光軸と略平行になるように、複数の光透
過層５２Ｔ間に複数の光吸収層５２Ａを積層した迷光吸
収板５２を出射面３１Ｘに備えるようにしたので、フレ
ネルレンズ３１内部で発生した迷光を吸収できるように
なり、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できると
いう効果が得られる。

【０１１７】さらに、この実施の形態５によれば、フレ
ネルレンズ３１の出射面３１Ｘに迷光吸収板５２を一体
成形するようにしたので、少ない部品点数で迷光を吸収
できるという効果が得られる。

【０１１８】さらに、この実施の形態５によれば、フレ
ネルレンズ３１の光軸を中心として同心円状（放射状）
に光透過層５２Ｔと光吸収層５２Ａとを積層するように
したので、迷光の吸収効率をより向上させることができ
るという効果が得られる。

【０１１９】さらに、この実施の形態５によれば、光透
過層５２Ｔと光吸収層５２Ａとを一方向に対して略平行
に積層するようにしたので、迷光吸収板５２の製造が容
易になり、製造コストを削減できるという効果が得られ
る。

【０１２０】さらに、この実施の形態５によれば、フレ
ネルレンズ３１の出射面３１Ｘに光吸収板５３を設ける
ようにしたので、簡単な構成で迷光を吸収できるように
なり、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できると
いう効果が得られる。

【０１２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、画像
情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手
段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈
折光学部および屈折光学部から投影された光画像信号を
反射する反射部から構成される投影光学手段と、投影光
学手段を介して光画像信号を受光し、画像情報に基づく
画像を表示する表示手段とを備え、投影光学手段の光軸
から外れた位置に送信手段が配置されるとともに、表示
手段の前面と投影光学手段の背面との間に送信手段が配
置されるようにしたので、従来と比較して薄型化した画
像表示システムを提供できるという効果が得られる。

【０１２２】この発明によれば、表示手段の前面とは、
画像表示システムを基準とした前面であり、投影光学手
段の背面とは、画像表示システムを基準とした背面であ
るようにしたので、従来と比較して薄型化した画像表示
システムを提供できるという効果が得られる。

【０１２３】この発明によれば、画像情報を照明光に与
えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段か
ら送信された光画像信号を投影する屈折光学部および屈
折光学部から投影された光画像信号を反射する反射部か
ら構成される投影光学手段と、投影光学手段を介して光
画像信号を受光し、画像情報に基づく画像を表示する表
示手段とを備え、投影光学手段の光軸を含む水平面より
も上方に表示手段が配置されるとともに、投影光学手段
の光軸を含む水平面よりも下方に送信手段が配置される
ようにしたので、従来と比較して薄型化した画像表示シ
ステムを提供できるという効果が得られる。

【０１２４】この発明によれば、投影光学手段の光軸と
略直交して表示手段が配置されるようにしたので、投影
光学手段と表示手段とのアライメント調整を容易に行な
うことができるという効果が得られる。

【０１２５】この発明によれば、送信手段を構成するラ
イトバルブ手段の画像出射面および表示手段が略平行に
配置されるようにしたので、歪を軽減して画像を表示で
きるという効果が得られる。

【０１２６】この発明によれば、送信手段から表示手段
に至るまでの光路上に少なくとも一つの光路折曲手段を
備えるようにしたので、画像表示システム内部の空間を
より有効に利用して光を導くことができるようになり、
画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効
果が得られる。

【０１２７】この発明によれば、光路反射方向へ向う光
路折曲手段の法線ベクトルと、投影光学手段の光軸を含
み、かつ表示手段の画像表示面の下辺に平行な平面とを
略平行に配置するようにしたので、より薄型化した画像
表示システムを提供できるという効果が得られる。

【０１２８】この発明によれば、送信手段から表示手段
に至るまでの光路上に少なくとも一つの光路折曲手段を
投影光学手段が備え、光路折曲手段により略水平面内で
光路を折曲げるようにしたので、画像表示システム内部
の空間をより有効に利用して光を導くことができるよう
になり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画
像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果
が得られる。

【０１２９】この発明によれば、少なくとも１つのピッ
チに全反射型プリズム部を形成したフレネルレンズを表
示手段が備えるようにしたので、拡大投影されて大きな
入射角を持った光を高い透過率で透過させることができ
るようになり、明るい画像を表示できるという効果が得
られる。

【０１３０】この発明によれば、少なくとも１つのピッ
チに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレ
ンズを表示手段が備えるようにしたので、光の入射角の
大きさに対するフレネルレンズの透過率依存性を抑制で
きるという効果が得られ、複数種類のプリズム部を備え
たフレネルレンズの透過率の急激な変化を抑制できると
いう効果が得られる。

【０１３１】この発明によれば、入射面および出射面に
プリズム部をそれぞれ形成したフレネルレンズを表示手
段が備えるようにしたので、緻密な光線制御が可能にな
るという効果が得られる。

【０１３２】この発明によれば、入射面に形成したプリ
ズム部のピッチと、出射面に形成したプリズム部のピッ
チとを異なって表示手段が備えるようにしたので、緻密
な光線制御が可能になるという効果が得られる。

【０１３３】この発明によれば、フレネルレンズに屈折
型プリズム部が形成された場合には、光を吸収する薄膜
の光吸収層を屈折型プリズム部の無効面に表示手段が備
えるようにしたので、フレネルレンズ内部の迷光の発生
を防止できるようになり、画像表示面に発生する多重像
を軽減できるという効果が得られる。

【０１３４】この発明によれば、光を透過する複数の光
透過層と、光透過層の間をフレネルレンズの光軸と略平
行に積層され、光を吸収する複数の光吸収層とから構成
された迷光吸収板をフレネルレンズの出射面に表示手段
が備えるようにしたので、フレネルレンズ内部の迷光の
発生を防止できるようになり、画像表示面に発生する多
重像を軽減できるという効果が得られる。

【０１３５】この発明によれば、フレネルレンズの出射
面に迷光吸収板を一体成形して表示手段が備えるように
したので、少ない部品点数で迷光を吸収できるという効
果が得られる。

【０１３６】この発明によれば、フレネルレンズの光軸
を中心として光透過層および光吸収層を同心円状に積層
した迷光吸収板を表示手段が備えるようにしたので、迷
光の吸収効率をより向上できるという効果が得られる。

【０１３７】この発明によれば、光透過層および光吸収
層を一方向に対して略平行に積層した迷光吸収板を表示
手段が備えるようにしたので、迷光吸収板の製造が容易
になり、製造コストを軽減できるという効果が得られ
る。

【０１３８】この発明によれば、光を吸収する光吸収板
をフレネルレンズの出射面に表示手段が備えるようにし
たので、簡単な構成で迷光を吸収できるようになり、画
像表示面に発生する多重像を軽減できるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による画像表示シス
テムの構成を示す図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による画像表示シス
テムの構成を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による画像表示シス
テムにおける第１の光路折曲反射鏡の配置条件を説明す
るための図である。

【図４】 この発明の実施の形態４による画像表示シス
テムに適用した表示手段の構成を示す透視斜視図であ
る。

【図５】 表示手段のフレネルレンズに形成された屈折
型プリズム部の断面形状を表す図である。

【図６】 表示手段のフレネルレンズに形成された全反
射型プリズム部の断面形状を表す図である。

【図７】 表示手段のフレネルレンズに形成されたハイ
ブリッド型プリズム部の断面形状を表す図である。

【図８】 画像表示面上で多重像を発生させる迷光の動
作例を説明するための図である。

【図９】 この発明の実施の形態５による画像表示シス
テムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を
示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態５による画像表示シ
ステムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状
を示す図である。

【図１１】 迷光吸収板における光透過層と光吸収層と
の積層構造のパターンを示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５による画像表示シ
ステムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状
を示す図である。

【図１３】 従来の画像表示システムの構成を示す図で
ある。

【図１４】 平面鏡を設けた従来の画像表示システムの
構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ 送信手段、１１ 発光体、１２ 放物面鏡、１３
集光レンズ、１４ライトバルブ（ライトバルブ手
段）、２０ 投影光学手段、２１ 屈折光学レンズ（屈
折光学部）、２２ 凸面鏡（反射部）、２２Ｂ 背面、
２３ 光軸、２４，２５ 光路折曲反射鏡（投影光学手
段）、２４Ｂ，２５Ｂ 背面、３０ 表示手段、３０Ａ
受光面、３０Ｂ 画像表示面、３１ フレネルレン
ズ、３１Ａ屈折型プリズム部、３１Ｂ 全反射型プリズ
ム部、３１Ｃ，３１Ｃ’ ハイブリッド型プリズム部、
３１Ｐ，３１Ｑ 入射面、３１Ｒ 全反射面、３１Ｚ，
３１Ｚ−１ 無効面、３１Ｘ 出射面、３２ レンチキ
ュラー、５１ 光吸収層、５２ 迷光吸収板、５２Ａ
光吸収層、５２Ｔ 光透過層、５３ 光吸収板、Ｐピッ
チ、ｌｉ１ 入射光線、ｌｔ１ 透過光線、ｌｏ１ 出
射光線、ｌｉ２ 入射光線、ｌｔ２ 透過光線、ｌｔ３
透過光線、ｌｏ２ 出射光線、ｌｔｅ ‘それ’光
線、ｌｒｅ 反射光線、ｌｏｅ 出射光線。

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ (72)発明者 鹿間 信介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 和高 修三 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H021 BA22 BA26 BA28 5C058 AB06 BA08 EA01 EA12 EA13 EA26 EA36

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を照明光に与えて光画像信号と
   して送信する送信手段と、上記送信手段から送信された
   上記光画像信号を投影する屈折光学部および上記屈折光
   学部から投影された上記光画像信号を反射する反射部か
   ら構成される投影光学手段と、上記投影光学手段を介し
   て上記光画像信号を受光し、上記画像情報に基づく画像
   を表示する表示手段とを備え、 上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸から外れた位
   置に配置されるとともに、上記表示手段の前面と上記投
   影光学手段の背面との間に配置されることを特徴とする
   画像表示システム。
2. 【請求項２】 表示手段の前面とは、画像表示システム
   を基準とした前面であり、投影光学手段の背面とは、上
   記画像表示システムを基準とした背面であることを特徴
   とする請求項１記載の画像表示システム。
3. 【請求項３】 画像情報を照明光に与えて光画像信号と
   して送信する送信手段と、上記送信手段から送信された
   上記光画像信号を投影する屈折光学部および上記屈折光
   学部から投影された上記光画像信号を反射する反射部か
   ら構成される投影光学手段と、上記投影光学手段を介し
   て上記光画像信号を受光し、上記画像情報に基づく画像
   を表示する表示手段とを備え、 上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸を含む水平面
   よりも下方に配置されるとともに、 上記表示手段は、上記投影光学手段の光軸を含む水平面
   よりも上方に配置されることを特徴とする画像表示シス
   テム。
4. 【請求項４】 表示手段は、 投影光学手段の光軸と略直交して配置されることを特徴
   とする請求項１または請求項３記載の画像表示システ
   ム。
5. 【請求項５】 送信手段を構成するライトバルブ手段の
   画像出射面および表示手段は、 略平行に配置されることを特徴とする請求項１または請
   求項３記載の画像表示システム。
6. 【請求項６】 投影光学手段は、 送信手段から表示手段に至るまでの光路上に少なくとも
   一つの光路折曲手段を備えることを特徴とする請求項１
   または請求項３記載の画像表示システム。
7. 【請求項７】 光路反射方向へ向う光路折曲手段の法線
   ベクトルと、 投影光学手段の光軸を含み、かつ表示手段の画像表示面
   の下辺に平行な平面とを略平行に配置することを特徴と
   する請求項６記載の画像表示システム。
8. 【請求項８】 投影光学手段は、 送信手段から表示手段に至るまでの光路上に少なくとも
   一つの光路折曲手段を備え、上記光路折曲手段により略
   水平面内で光路を折曲げることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項３記載の画像表示システム。
9. 【請求項９】 表示手段は、 少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成し
   たフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項３記載の画像表示システム。
10. 【請求項１０】 表示手段は、 少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部
    を形成したフレネルレンズを備えることを特徴とする請
    求項１または請求項３記載の画像表示システム。
11. 【請求項１１】 表示手段は、 入射面および出射面にプリズム部をそれぞれ形成したフ
    レネルレンズを備えることを特徴とする請求項１または
    請求項３記載の画像表示システム。
12. 【請求項１２】 表示手段は、 入射面に形成したプリズム部のピッチと、出射面に形成
    したプリズム部のピッチとを異なって備えるようにする
    ことを特徴とする請求項１１記載の画像表示システム。
13. 【請求項１３】 表示手段は、 フレネルレンズに屈折型プリズム部が形成された場合に
    は、光を吸収する薄膜の光吸収層を上記屈折型プリズム
    部の無効面に備えることを特徴とする請求項９から請求
    項１１のうちのいずれか１項記載の画像表示システム。
14. 【請求項１４】 表示手段は、 光を透過する複数の光透過層と、上記光透過層の間をフ
    レネルレンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する
    複数の光吸収層とから構成された迷光吸収板を上記フレ
    ネルレンズの出射面に備えることを特徴とする請求項９
    から請求項１１のうちのいずれか１項記載の画像表示シ
    ステム。
15. 【請求項１５】 表示手段は、 フレネルレンズの出射面に迷光吸収板を一体成形して備
    えることを特徴とする請求項１４記載の画像表示システ
    ム。
16. 【請求項１６】 表示手段は、 フレネルレンズの光軸を中心として光透過層および光吸
    収層を同心円状に積層した迷光吸収板を備えることを特
    徴とする請求項１４記載の画像表示システム。
17. 【請求項１７】 表示手段は、 光透過層および光吸収層を一方向に対して略平行に積層
    した迷光吸収板を備えることを特徴とする請求項１４記
    載の画像表示システム。
18. 【請求項１８】 表示手段は、 光を吸収する光吸収板をフレネルレンズの出射面に備え
    ることを特徴とする請求項９から請求項１１のうちのい
    ずれか１項記載の画像表示システム。