JP2001343608A - Image display device and image display system - Google Patents

Image display device and image display system

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JP2001343608A
JP2001343608A JP2000163625A JP2000163625A JP2001343608A JP 2001343608 A JP2001343608 A JP 2001343608A JP 2000163625 A JP2000163625 A JP 2000163625A JP 2000163625 A JP2000163625 A JP 2000163625A JP 2001343608 A JP2001343608 A JP 2001343608A
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JP
Japan
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light
image display
display device
optical system
light source
Prior art date
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Application number
JP2000163625A
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Japanese (ja)
Inventor
Junko Kuramochi
純子 倉持
Atsushi Okuyama
奥山  敦
Takashi Sudo
貴士 須藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent upsizing over the entire part of an illumination unit including light sources and a reflection image display element and the above device when the illumination light from the light sources is made incident directly on the image display element. SOLUTION: This improving display device has the light source units 1a and 1b which emit the illumination light, the reflection image display element 4 which displays images by the internal reflection of the incident illumination light, a projection optical system 6 which projects the images displayed on this reflection image display element 4 to the eyes 7 of an observer and a light guide optical system 3 which introduces the illumination emitted from the light source units to the image light exit side of the reflection image display element and makes the image light emitted from the reflection image display element incident on the projection optical system. The light guide optical system is so constituted as to make the illumination light from the light source units incident on a plurality of regions 4a and 4b on the reflection image display element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドマウントデ
ィスプレイやカメラのファインダーとして用いられる画
像表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device used as a head mounted display or a finder of a camera.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘッドマウントディスプレイ(HMD)
やメガネ型ディスプレイなどの画像表示装置において
は、装置全体を小型化するための光学系が種々提案され
ている。例えば、特開平7−333551号公報,特開
平8−50256号公報,特開平8−160340号公
報においては、画像情報を表示する表示手段として液晶
ディスプレイと、観察光学系(投写光学系)としての小
型プリズムとを使用し、装置全体の小型化を図った画像
表示装置を提案している。
2. Description of the Related Art Head Mounted Display (HMD)
2. Description of the Related Art Various optical systems for reducing the size of an image display device such as an image display device or a glasses-type display have been proposed. For example, JP-A-7-333551, JP-A-8-50256 and JP-A-8-160340 disclose a liquid crystal display as a display means for displaying image information and a viewing optical system (projection optical system). An image display device using a small prism and miniaturizing the entire device has been proposed.

【0003】上記特開平7−333551号公報等にて
提案の画像表示装置は、画像情報を表示した液晶ディス
プレイから発せられた光を、小型プリズムに入射させ、
この小型プリズムに形成された曲率を有した屈折面や全
反射面、そして反射面を介して小型プリズムを射出させ
て観察者の眼球に導びいている。これにより、観察者の
前方に液晶ディスプレイの虚像が形成され、観察者はこ
の虚像を観察することができる。
An image display device proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-333551, etc., allows light emitted from a liquid crystal display displaying image information to enter a small prism.
The small prism is emitted through the refraction surface, the total reflection surface, and the reflection surface having the curvature formed in the small prism and guided to the eyeball of the observer. As a result, a virtual image of the liquid crystal display is formed in front of the observer, and the observer can observe the virtual image.

【0004】これら従来の画像表示装置においては、画
像表示手段として透過型液晶ディスプレイを用いている
が、この透過型液晶ディスプレイは、近年、画像表示素
子の高精細化に伴い、画素開口率の低さが画質の低下に
つながるという欠点が指摘されている。
[0004] In these conventional image display devices, a transmissive liquid crystal display is used as an image display means. In recent years, the transmissive liquid crystal display has a low pixel aperture ratio due to the high definition of image display elements. However, it is pointed out that the image quality deteriorates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような現状に対し
て、高精細な画像が要求される画像表示装置においては
画素開口率の高い反射型液晶ディスプレイを用いること
が提案されている。反射型液晶ディスプレイを用いた表
示光学系の例としては、特開平11‐125791号公
報にて提案されたものがある。
Under such circumstances, it has been proposed to use a reflection type liquid crystal display having a high pixel aperture ratio in an image display device requiring a high definition image. As an example of a display optical system using a reflection type liquid crystal display, there is one proposed in JP-A-11-125791.

【0006】この画像表示装置は、本願図11に示すよ
うに、光源112からの光を光学素子を介することなく
反射型液晶ディスプレイ108を直接入射させる構成と
なっている。
As shown in FIG. 11 of the present application, the image display apparatus has a configuration in which light from a light source 112 is directly incident on a reflection type liquid crystal display 108 without passing through an optical element.

【0007】しかしながら、光源112からの光を液晶
ディスプレイ108に直接入射させると、光源112と
液晶ディスプレイ108とを含む照明ユニットおよび装
置全体の大型化が問題となる。
However, if the light from the light source 112 is directly incident on the liquid crystal display 108, a problem arises in that the size of the lighting unit including the light source 112 and the liquid crystal display 108 and the entire device becomes large.

【0008】また、液晶ディスプレイ108が表示光学
系(投射光学系)110に対して大きく傾く構成である
ため、表示光学系110から液晶ディスプレイ108ま
での光路長が物高によって大きく異なり、光学性能が低
下するという問題がある。
In addition, since the liquid crystal display 108 is configured to be greatly inclined with respect to the display optical system (projection optical system) 110, the optical path length from the display optical system 110 to the liquid crystal display 108 varies greatly depending on the object height, and the optical performance is reduced. There is a problem of lowering.

【0009】また、別の画像表示装置として、図12に
示すようなものも提案されている。この画像表示装置で
は、プリズム形状の表示光学系110に対して液晶ディ
スプレイ108と反対側に光源112を設け、光源11
2からの光が表示光学系110内を透過した後、液晶デ
ィスプレイ108を照明し、その照明光のうち液晶ディ
スプレイ108で反射された光が再びプリズム形状の表
示光学系110内に入射して観察者の眼球101に導か
れる。
[0009] As another image display device, an image display device as shown in FIG. 12 has been proposed. In this image display apparatus, a light source 112 is provided on a side opposite to a liquid crystal display 108 with respect to a prism-shaped display optical system 110, and a light source 11 is provided.
2 is transmitted through the display optical system 110, and then illuminates the liquid crystal display 108. Of the illumination light, the light reflected by the liquid crystal display 108 again enters the prism-shaped display optical system 110 for observation. Is guided to the eyeball 101 of the person.

【0010】しかし、このような照明系では、プリズム
形状の表示光学系110の内部で起こる不要反射が、画
質劣化の大きな要因であるフレア光を発生させるという
問題がある。
However, in such an illumination system, there is a problem that unnecessary reflection occurring inside the prism-shaped display optical system 110 generates flare light which is a major factor of image quality deterioration.

【0011】そこで、本発明は、極めてシンプルかつコ
ンパクトな構成でありながら、諸収差が良好に補正さ
れ、広画角であって、かつ不要なフレアが発生しない画
像表示装置であり、しかも、パソコン出力などの高精細
な画像に対応した反射型画像表示素子を用いた画像表示
装置を提供することを目的としている。
Accordingly, the present invention is an image display apparatus which has a very simple and compact structure, is excellent in correcting various aberrations, has a wide angle of view, and does not generate unnecessary flare. It is an object of the present invention to provide an image display device using a reflective image display device corresponding to a high-definition image such as an output.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、照明光を発する光源ユニットと、入射した照明光
の内部反射により画像を表示する反射型画像表示素子
と、この反射型画像表示素子に表示された画像を観察者
の眼に投写する投写光学系と、光源ユニットから発せら
れた照明光を反射型画像表示素子の画像光射出側に導く
とともに、この反射型画像表示素子から射出した画像光
を投写光学系に入射させる導光光学系とを有する画像表
示装置において、上記導光光学系を、光源ユニットから
の照明光を反射型画像表示素子上における複数の領域に
入射させるように構成している。
In order to solve the above-mentioned problems, a light source unit for emitting illumination light, a reflection type image display element for displaying an image by internal reflection of incident illumination light, and a reflection type image display are provided. A projection optical system for projecting an image displayed on the element to the observer's eyes, and an illumination light emitted from the light source unit is guided to the image light emission side of the reflection type image display element and emitted from the reflection type image display element. A light guide optical system for causing the projected image light to enter the projection optical system, wherein the light guide optical system causes the illumination light from the light source unit to enter a plurality of regions on the reflective image display element. It is composed.

【0013】具体的には、例えば、光源ユニットを複数
設け、導光光学系を、これら複数の光源ユニットからの
照明光をそれぞれ反射型画像表示素子上における異なる
領域に入射させるよう構成したり、1つの光源ユニット
からからの照明光束を複数に分離し、これら分離された
照明光束をそれぞれ反射型画像表示素子上における異な
る領域に入射させるよう構成したりする。
More specifically, for example, a plurality of light source units are provided, and the light guide optical system is configured so that illumination light from the plurality of light source units is respectively incident on different regions on the reflection type image display element. An illumination light beam from one light source unit is separated into a plurality of light beams, and the separated illumination light beams are respectively incident on different regions on the reflective image display device.

【0014】これにより、1つの光源ユニットからの照
明光を1つの反射面を介して反射型画像表示素子の画面
全体に導くような場合に比べて、導光光学系を薄型化お
よび反射型画像表示素子の均一照明化を図ることが可能
になる。また、反射型画像表示素子に対する照明光の入
射角度および反射型画像表示素子からの画像光の射出角
度を画面内でほぼ均一に、かつ小さくすることもできる
ため、表示画面内において画質を良好なものとすること
が可能な小型の画像表示素子を実現することができる。
Thus, the light guide optical system can be made thinner and the reflection type image can be reduced, as compared with the case where the illumination light from one light source unit is guided to the entire screen of the reflection type image display device via one reflection surface. It is possible to achieve uniform illumination of the display element. In addition, the angle of incidence of the illumination light on the reflective image display element and the angle of emission of the image light from the reflective image display element can be made substantially uniform and small in the screen. It is possible to realize a small-sized image display element which can be manufactured.

【0015】なお、前述したように、導光光学系を、1
つの光源ユニットからの照明光束を複数に分離し、これ
ら分離された照明光束をそれぞれ反射型画像表示素子上
における異なる領域に入射させるよう構成することによ
り、少ない光源数で、反射型画像表示素子を均一に照明
することが可能で、照明光の光量ロスも少ない画像表示
装置とすることが可能となる。
Note that, as described above, the light guide optical system is
By separating the illumination light beams from the two light source units into a plurality of light beams and making the separated illumination light beams enter different regions on the reflection type image display device, the reflection type image display device can be realized with a small number of light sources. It is possible to provide an image display device that can provide uniform illumination and that has a small loss of illumination light.

【0016】また、導光光学系における光学作用面に反
射防止膜を形成したり、光学作用面以外の面に光吸収層
を形成したりすることで、光学作用面での反射や光学作
用面以外の面に対する入射光の装置内への再入射によ
り、フレアやゴーストの原因となる不要光が発生するの
を防止するようにしてもよい。
Further, by forming an antireflection film on the optically active surface of the light guide optical system or by forming a light absorbing layer on a surface other than the optically active surface, reflection on the optically active surface and optically active surface can be prevented. Unnecessary light that causes flare or ghost may be prevented from being generated by re-incident light incident on the other surface into the device.

【0017】また、装置の組み立て調整後に導光光学系
と反射型画像表示素子とを接着固定して、その後の工程
で導光光学系と反射型画像表示素子とが相対位置変化す
ることを防止し、調整時での最良の性能が維持されるよ
うにしてもよい。
Further, after the assembly and adjustment of the apparatus, the light guide optical system and the reflection type image display element are bonded and fixed to prevent the relative position change between the light guide optical system and the reflection type image display element in a subsequent step. However, the best performance at the time of adjustment may be maintained.

【0018】この場合、接着剤として、導光光学系を構
成する光学素子および反射型画像表示素子に設けられた
カバーガラスの材料の光の屈折率とほぼ等しい屈折率を
有するものを用いて、上記光学素子および上記カバーガ
ラスと接着剤とが接する界面上での表面反射を、接着剤
がない場合と比べて減少させ、コントラストの高い画像
表示ができるようにしてもよい。
In this case, the adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of light of the material of the cover glass provided in the optical element constituting the light guiding optical system and the reflection type image display element is used as the adhesive. The surface reflection on the interface between the optical element and the cover glass and the adhesive may be reduced as compared with the case where no adhesive is used, so that an image with high contrast may be displayed.

【0019】また、投写光学素子として、少なくとも1
つの反射面を含む光学作用面のうち少なくとも1つが回
転非対称面であるものを用いることにより、諸収差(歪
み等)が補正された良質な画像を表示することが可能と
なる。
Further, at least one of the projection optical elements
By using at least one of the optical working surfaces including the two reflecting surfaces is a rotationally asymmetric surface, it is possible to display a high-quality image in which various aberrations (distortion and the like) are corrected.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1および図2
には、本発明の第1実施形態である画像表示装置を示し
ている。なお、図1は上記画像表示装置の断面図であ
り、図2は上記画像表示装置の照明系19の拡大断面図
である。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2
1 shows an image display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of the image display device, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of an illumination system 19 of the image display device.

【0021】これらの図において、1a,1bはRGB
の光を発する光源(光源ユニット)であり、不図示の点
灯制御部によって発光制御される。
In these figures, 1a and 1b are RGB
(Light source unit) which emits light of which the light emission is controlled by a lighting control unit (not shown).

【0022】2a,2bは第1の偏光板、3は導光光学
系を構成する照明素子、4は反射型の液晶ディスプレイ
パネル(反射型画像表示素子:以下、単にディスプレイ
パネルという)、5は第2の偏光板で、6は投写光学系
を構成するプリズムレンズ、7は観察者の瞳である。
Reference numerals 2a and 2b denote a first polarizing plate, 3 denotes an illumination element constituting a light guide optical system, 4 denotes a reflection type liquid crystal display panel (reflection type image display element: hereinafter simply referred to as a display panel), and 5 denotes a display panel. A second polarizing plate 6 is a prism lens constituting a projection optical system, and 7 is an observer's pupil.

【0023】照明素子3は、ディスプレイパネル4と、
第2の偏光板5およびプリズムレンズ6との間に配置さ
れており、光源ユニット1a,1bは、照明素子3に対
して、これらディスプレイパネル4、第2の偏光板5お
よびプリズムレンズ6の配置方向(図2でいう上下方
向)に直交する方向(同、左右方向)に配置されてい
る。
The lighting element 3 includes a display panel 4,
The light source units 1 a and 1 b are arranged between the second polarizing plate 5 and the prism lens 6, and the light source units 1 a and 1 b are arranged with respect to the illumination element 3 by disposing the display panel 4, the second polarizing plate 5 and the prism lens 6. It is arranged in a direction (same as the left-right direction) orthogonal to the direction (the up-down direction in FIG. 2).

【0024】光源ユニット1aから発せられた照明光
は、第1の偏光板2aを通り、照明素子3の第1の面8
aを透過して、偏光ビームスプリッター面(光束分離
面)9aで反射し、第2の面10を透過した後、ディス
プレイパネル4のうち領域4aを照明する。
The illumination light emitted from the light source unit 1a passes through the first polarizing plate 2a and passes through the first surface 8 of the illumination element 3.
a, is reflected by the polarizing beam splitter surface (light beam splitting surface) 9a, passes through the second surface 10, and then illuminates the area 4a of the display panel 4.

【0025】ディスプレイパネル4の領域4aに入射し
た照明光の一部はディスプレイパネル4内で反射され
て、画像光として照明素子3の面10,偏光ビームスプ
リッター9aおよび第3の面11を透過し、第2の偏光
板5を通ってプリズムレンズ6に入射する。
A part of the illumination light incident on the area 4a of the display panel 4 is reflected in the display panel 4 and transmitted as image light through the surface 10, the polarizing beam splitter 9a and the third surface 11 of the illumination element 3. , And enters the prism lens 6 through the second polarizing plate 5.

【0026】一方、光源ユニット1bから発せられた光
も同様に、第1の偏光板2bを通り、照明素子3の第1
の面8bを透過して、偏光ビームスプリッター面(光束
分離面)9bで反射し、第2の面10を透過した後、デ
ィスプレイパネル4のうち領域4bを照明する。
On the other hand, the light emitted from the light source unit 1b similarly passes through the first polarizing plate 2b,
After being transmitted through the surface 8b, reflected by the polarizing beam splitter surface (light beam separation surface) 9b, and transmitted through the second surface 10, the region 4b of the display panel 4 is illuminated.

【0027】ディスプレイパネル4の領域4bに入射し
た光線の一部はディスプレイパネル4内で反射されて、
画像光として照明素子3の面10,偏光ビームスプリッ
ター面9bおよび第3の面11を透過して第2の偏光板
5を通ってプリズムレンズ6に入射する。
A part of the light beam incident on the area 4b of the display panel 4 is reflected inside the display panel 4, and
The light passes through the surface 10, the polarizing beam splitter surface 9b, and the third surface 11 of the illumination element 3, passes through the second polarizing plate 5, and enters the prism lens 6 as image light.

【0028】さらに、図1に示すように、3つの光学作
用面を有して構成されるプリズムレンズ6の第1の面1
2に入射した画像光は、第2、第3の面13,14で反
射した後、第2の面13を透過して観察者の瞳7に至
る。
Further, as shown in FIG. 1, the first surface 1 of the prism lens 6 having three optically active surfaces
The image light incident on 2 is reflected by the second and third surfaces 13 and 14, then passes through the second surface 13 and reaches the pupil 7 of the observer.

【0029】プリズムレンズ6は正の屈折力を有し、デ
ィスプレイパネル4に表示される画像を拡大した虚像に
変化させる作用を有する。
The prism lens 6 has a positive refractive power, and has an effect of changing an image displayed on the display panel 4 into an enlarged virtual image.

【0030】また、プリズムレンズ6における第1〜第
3の面12,13,14はそれぞれ、回転非対称の自由
曲面に形成されており、画像の諸収差(歪み等)を十分
補正して観察者の眼に拡大画像を鑑賞させる画像光を投
写する。
Each of the first to third surfaces 12, 13, and 14 of the prism lens 6 is formed as a rotationally asymmetric free-form surface. The image light for projecting the enlarged image to the eyes of the user is projected.

【0031】そして、この画像表示装置は、不図示のビ
デオやテレビ、パソコン、DVDプレーヤー等の画像情
報出力装置に接続され、画像表示システムを構成する。
画像出力装置からこの画像表示装置に画像が供給され
と、その画像がディスプレイパネル4に表示され、プリ
ズムレンズ6により拡大された画像が観察者により観察
される。
The image display device is connected to an image information output device (not shown) such as a video, television, personal computer, DVD player, etc., and forms an image display system.
When an image is supplied from the image output device to the image display device, the image is displayed on the display panel 4, and the image enlarged by the prism lens 6 is observed by the observer.

【0032】次に、照明素子3の構成および光学作用に
ついてさらに詳しく説明する。なお、ここでは、投写光
学系の射出瞳(観察者の瞳7)の中心とディスプレイパ
ネル4の中心とを結んだ光線を基準軸光線とし、射出瞳
中心を原点とし、原点と交わる基準軸光線上にZ軸(原
点から投射光学系に向かう方向を正とする)とし、基準
軸光線を含む断面上でZ軸に垂直な方向をY軸とし、Y
Z軸に垂直な軸をX軸として画像表示装置のの絶対座標
系を定義する。また、光源ユニット1aからの照明光と
光源ユニット1bからの照明光は、ディスプレイパネル
4の中心を通る面に対して対称であるため、ここでは光
源ユニット1aからの照明光に関する照明素子3の構成
および光学作用についてのみ説明する。
Next, the configuration and optical function of the illumination element 3 will be described in more detail. Here, a ray connecting the center of the exit pupil (pupil 7 of the observer) of the projection optical system and the center of the display panel 4 is set as a reference axis ray, the center of the exit pupil is set as an origin, and a reference axis light intersecting the origin is set. On the line, the Z axis (the direction from the origin to the projection optical system is defined as positive), the direction perpendicular to the Z axis on the cross section including the reference axis ray is defined as the Y axis,
An absolute coordinate system of the image display device is defined with the axis perpendicular to the Z axis as the X axis. In addition, since the illumination light from the light source unit 1a and the illumination light from the light source unit 1b are symmetric with respect to a plane passing through the center of the display panel 4, the configuration of the illumination element 3 relating to the illumination light from the light source unit 1a is used here. Only the optical action will be described.

【0033】照明素子3は、プリズムレンズ6側の透過
面11とディスプレイパネル4側の透過面10とが平行
となるように構成されている。また、偏光ビームスプリ
ッター面9a,9bと透過面10,11とがなす角度は
45°に設定されている。
The illumination element 3 is configured such that the transmission surface 11 on the prism lens 6 side and the transmission surface 10 on the display panel 4 side are parallel. The angle between the polarizing beam splitter surfaces 9a and 9b and the transmitting surfaces 10 and 11 is set to 45 °.

【0034】図2に示すように、光源ユニット1aから
の無偏光の照明光14は、第1の偏光板2aによって第
1の偏光方向15に揃えられ、照明素子3の偏光ビーム
スプリッター面9aで反射され、照明素子3の第2の面
10を透過してディスプレイパネル4の領域4aを照明
する。
As shown in FIG. 2, the unpolarized illumination light 14 from the light source unit 1a is aligned in the first polarization direction 15 by the first polarizing plate 2a, and is aligned on the polarization beam splitter surface 9a of the illumination element 3. The light is reflected and transmitted through the second surface 10 of the lighting element 3 to illuminate the area 4 a of the display panel 4.

【0035】ディスプレイパネル4に入射した光のうち
ディスプレイパネル4内で90°の旋光を受けた光は、
偏光ビームスプリッター面9a,透過面11および第2
の偏光板5を透過する。また、ディスプレイパネル4に
入射した光のうちディスプレイパネル4で旋光を受けな
い光は、偏光ビームスプリッター面9aで光源ユニット
1aの方向に反射される。
Of the light that has entered the display panel 4, the light that has undergone a 90 ° rotation in the display panel 4 is:
Polarization beam splitter surface 9a, transmission surface 11 and second
Through the polarizing plate 5. Further, of the light that has entered the display panel 4, the light that does not receive optical rotation at the display panel 4 is reflected by the polarization beam splitter surface 9 a in the direction of the light source unit 1 a.

【0036】なお、図2中の矢印記号は偏光ビームスプ
リッター面9aに対してP偏光およびS偏光のうち一方
の状態を、丸囲みの・印は他方の状態を表す。
The arrow in FIG. 2 indicates one of the P-polarized light and the S-polarized light with respect to the polarization beam splitter surface 9a, and the encircled mark indicates the other state.

【0037】次に数値実施例を示す。本実施形態では、
光学系が偏心面で構成されているので、光学系の形状を
表すために絶対座標系とローカル座標系とを設定する。
図13は絶対座標系とローカル座標系の説明図である。
これについて説明する。
Next, numerical examples will be shown. In this embodiment,
Since the optical system is composed of eccentric surfaces, an absolute coordinate system and a local coordinate system are set to represent the shape of the optical system.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an absolute coordinate system and a local coordinate system.
This will be described.

【0038】絶対座標系の原点は、観察者の望ましき瞳
孔位置の中心Oに設定し、Z軸は点Oを通り瞳孔面に垂
直な直線であって光学系の対称面(図の紙面)上にあ
る。Y軸は原点Oを通り上記対称面上でZ軸に対して反
時計回りに90°の角度をなす直線である。X軸は原点
Oを通り、Y,Z軸に対して直交する直線である。
The origin of the absolute coordinate system is set at the center O of the desired pupil position of the observer, and the Z axis is a straight line passing through the point O and perpendicular to the pupil plane, and is a symmetrical plane of the optical system (the plane of the drawing). )It's above. The Y-axis is a straight line passing through the origin O and making an angle of 90 ° counterclockwise with respect to the Z-axis on the symmetry plane. The X axis is a straight line passing through the origin O and orthogonal to the Y and Z axes.

【0039】ローカル座標の原点Oiは、絶対座標(S
Xi,SYi,SZi)で 、各面Si毎に設定する。ローカ
ル座標のZ軸は、YZ平面内で原点Oiを通り、絶対座
標系のZ軸と角度Tilt iをなす直線である。ここで角度
Tilt iは、ローカル座標のZ軸が、原点Oiを通り絶対
座標系のZ軸に平行な直線に対して反時計回り方向の角
度をなすときに正とする。
The origin Oi of the local coordinates is defined by the absolute coordinates (S
Xi, SYi, SZi) are set for each surface Si. The Z axis of the local coordinates is a straight line passing through the origin Oi in the YZ plane and forming an angle Tilt i with the Z axis of the absolute coordinate system. Where angle
Tilt i is positive when the Z axis of the local coordinates makes an angle in the counterclockwise direction with respect to a straight line passing through the origin Oi and parallel to the Z axis of the absolute coordinate system.

【0040】ローカル座標のY軸は、原点Oiを通りロ
ーカル座標のZ軸に対して反時計回りに90°の角度を
なす直線である。ローカル座標のX軸は原点Oiを通
り、ローカル座標のY軸及びZ軸に直交する直線であ
る。
The Y axis of the local coordinates is a straight line passing through the origin Oi and forming an angle of 90 ° counterclockwise with respect to the Z axis of the local coordinates. The X axis of the local coordinate is a straight line passing through the origin Oi and orthogonal to the Y axis and the Z axis of the local coordinate.

【0041】各面の形状はローカル座標で表す。上記各
実施形態において光学作用面の形状は、2次曲面を表す
形状関数にゼルニケ多項式による非球面を有する形状を
しており、以下に示す関数により表す。
The shape of each surface is represented by local coordinates. In each of the above embodiments, the shape of the optically acting surface has a shape having an aspheric surface based on a Zernike polynomial in a shape function representing a quadratic surface, and is represented by the following function.

【0042】 ここで、r は各面の基本曲率半径であり、cはc=1/
rである。また、ciは各面におけるi番目のゼルニケ
多項式の非球面係数である。
[0042] Here, r is the basic radius of curvature of each surface, and c is c = 1 /
r. Also, ci is the aspheric coefficient of the i-th Zernike polynomial in each surface.

【0043】本実施例の画像表示装置は、図9で示すよ
うな画像表示装置の配置例に適している。本実施形態で
は、光源ユニット1a,1b、ディスプレイパネル4、
第1,2の偏光板2a,2b,5および照明素子3が、
プリズムレンズ6および観察者の左右両目の高さより上
に位置するようなレイアウトとされている。
The image display device of this embodiment is suitable for an example of the arrangement of the image display device as shown in FIG. In the present embodiment, the light source units 1a and 1b, the display panel 4,
The first and second polarizing plates 2a, 2b, 5 and the lighting element 3
The layout is such that it is positioned above the height of the prism lens 6 and the left and right eyes of the observer.

【0044】表1には、本実施形態の画像表示装置の各
面数値データおよびfを示す。ここで、Siは、図13
に示すように、i=1から順に射出瞳中心(7)、プリ
ズムレンズ6、照明素子3、ディスプレイパネル4のカ
バーガラス、ディスプレイパネル4の画像表示面の各面
情報を表す。
Table 1 shows numerical data and f of each surface of the image display device of this embodiment. Here, Si corresponds to FIG.
As shown in FIG. 7, the surface information of the exit pupil center (7), the prism lens 6, the illumination element 3, the cover glass of the display panel 4, and the image display surface of the display panel 4 are shown in order from i = 1.

【0045】また、装置のX軸方向の最大半画角をW
X、装置のY軸方向の最大半画角をWYとして記載す
る。
The maximum half angle of view of the apparatus in the X-axis direction is W
X, the maximum half angle of view of the apparatus in the Y-axis direction is described as WY.

【0046】fは、プリズムレンズ6の焦点距離に相当
する値で、観察者の眼7からの逆トレースにおいて、無
限遠物体からの入射光の装置YZ断面上の入射角度WY
と、その光線がディスプレイパネル4で結像する像高か
ら、 f=ym /tan(WY) として算出したものであり、ここでは単に焦点距離と呼
ぶこととする。
F is a value corresponding to the focal length of the prism lens 6, and the angle of incidence WY of the incident light from the object at infinity on the section YZ of the device in the reverse trace from the eye 7 of the observer.
And f = y m / tan (WY) calculated from the image height at which the light beam forms an image on the display panel 4, and is simply referred to as a focal length here.

【0047】 《表1》 焦点距離 f 20.8mm wx = 13.0 deg , wy = 9.8 deg prism n = 1.571 s1 r : ∞ d :33.35 n : 1.0000 s2 dY -60.76 dZ 33.35 Tilt -4.93 r :-400.781 c4 :-5.930e-04 c5 :-3.713e-04 c9 :-4.111e-07 c10:-2.722e-06 c11: 4.183e-08 c12: 1.463e-09 c13:-3.213e-09 c19:-2.811e-11 c20: 5.196e-12 c21: 5.061e-10 c22:-3.721e-12 c23:-2.754e-13 c24: 1.838e-13 c25:-3.545e-13 s3 dY -3.55 dZ 38.72 Tilt -25.82 r : -57.618 c4 :-1.477e-03 c5 :-1.114e-03 c9 :-5.798e-06 c10:-8.359e-06 c11:-2.044e-07 c12: 1.182e-08 c13:-1.536e-07 c19: 1.822e-09 c20:-3.631e-09 c21: 2.947e-09 c22: 6.073e-11 c23: 1.277e-10 c24:-2.660e-11 c25: 8.384e-12 s4 dY -60.76 dZ 33.35 Tilt -4.93 r :-400.781 c4 :-5.930e-04 c5 :-3.713e-04 c9 :-4.111e-07 c10:-2.722e-06 c11: 4.183e-08 c12: 1.463e-09 c13:-3.213e-09 c19:-2.811e-11 c20: 5.196e-12 c21: 5.061e-10 c22:-3.721e-12 c23:-2.754e-13 c24: 1.838e-13 c25:-3.545e-13 s5 dY 10.38 dZ 47.05 Tilt 55.21 r :-118.514 c4 : 2.445e-02 c5 :-5.629e-03 c9 : 3.886e-04 c10:-4.956e-04 c11:-2.415e-07 c12:-1.959e-05 c13:-2.746e-08 c19:-2.360e-07 c20: 3.568e-07 c21:-2.486e-07 c22: 0.000e+00 c23: 0.000e+00 c24: 0.000e+00 c25: 0.000e+00 s6(ダミー面) dY 16.03 dZ 38.91 Tilt 48.86 r : ∞ d : 1.37 n : 1.0000 s7 r : ∞ d : 3.80 n : 1.4917 s8 r : ∞ d : 0.20 n : 1.0000 s9 r : ∞ d : 1.00 n : 1.4600 s10 (像面) r : ∞ d : 0.00 n : 1.0000 以上説明したように本実施形態では、ディスプレイパネ
ル4上の照明領域を2つの領域に分割する構成としたの
で、薄型の照明素子3を用いてディスプレイパネル4を
均一に照明することができると同時に、ディスプレイパ
ネル4に対する光線の入出射角度を画面内でほぼ均一
に、かつ小さくするみとができる。したがって、画面全
体において良好な画質の画像を表示することができる小
型の画像表示装置を実現することができる。
<< Table 1 >> Focal length f 20.8mm wx = 13.0 deg, wy = 9.8 deg prism n = 1.571 s1 r: ∞ d: 33.35 n: 1.0000 s2 dY -60.76 dZ 33.35 Tilt -4.93 r: -400.781 c4: -5.930e-04 c5: -3.713e-04 c9: -4.111e-07 c10: -2.722e-06 c11: 4.183e-08 c12: 1.463e-09 c13: -3.213e-09 c19: -2.811e -11 c20: 5.196e-12 c21: 5.061e-10 c22: -3.721e-12 c23: -2.754e-13 c24: 1.838e-13 c25: -3.545e-13 s3 dY -3.55 dZ 38.72 Tilt -25.82 r: -57.618 c4: -1.477e-03 c5: -1.114e-03 c9: -5.798e-06 c10: -8.359e-06 c11: -2.044e-07 c12: 1.182e-08 c13: -1.536e -07 c19: 1.822e-09 c20: -3.631e-09 c21: 2.947e-09 c22: 6.073e-11 c23: 1.277e-10 c24: -2.660e-11 c25: 8.384e-12 s4 dY -60.76 dZ 33.35 Tilt -4.93 r: -400.781 c4: -5.930e-04 c5: -3.713e-04 c9: -4.111e-07 c10: -2.722e-06 c11: 4.183e-08 c12: 1.463e-09 c13 : -3.213e-09 c19: -2.811e-11 c20: 5.196e-12 c21: 5.061e-10 c22: -3.721e-12 c23: -2.754e-13 c24: 1.838e-13 c25: -3.545e -13 s5 dY 10.38 dZ 47.05 Tilt 55.21 r: -118.514 c4: 2.445e-02 c5: -5.629e-03 c9: 3.886e-04 c10: -4.956e-04 c11: -2.415e-07 c12: -1.959e-05 c13: -2.746e-08 c19: -2.360e-07 c20: 3.568e-07 c21: -2.486e-07 c22: 0.000e + 00 c23: 0.000 e + 00 c24: 0.000e + 00 c25: 0.000e + 00 s6 (dummy surface) dY 16.03 dZ 38.91 Tilt 48.86 r: ∞ d: 1.37 n: 1.0000 s7 r: ∞ d: 3.80 n: 1.4917 s8 r: ∞ d : 0.20 n: 1.0000 s9 r: ∞ d: 1.00 n: 1.4600 s10 (image plane) r: ∞ d: 0.00 n: 1.0000 As described above, in the present embodiment, the illumination area on the display panel 4 is divided into two areas. , It is possible to uniformly illuminate the display panel 4 by using the thin illuminating element 3, and at the same time, the incident and exit angles of light rays with respect to the display panel 4 are made substantially uniform and small in the screen. I can do it. Therefore, it is possible to realize a small-sized image display device capable of displaying an image of good image quality on the entire screen.

【0048】なお、本実施形態においては、照明素子3
とプリズムレンズ6との間に第2の偏光板5を配置した
場合について説明したが、この偏光板5を用いない構成
でもよい。
In this embodiment, the lighting element 3
Although the case where the second polarizing plate 5 is disposed between the first polarizing plate 5 and the prism lens 6 has been described, a configuration without using the polarizing plate 5 may be employed.

【0049】この場合は、偏光ビームスプリッター9
a,9bに入射する光束の平行度をあげて、偏光ビーム
スプリッター9a,9bの入射角依存性に起因する偏光
分離特性の低下の影響を少なくすることが望ましい。
In this case, the polarization beam splitter 9
It is desirable to increase the degree of parallelism of the light beams incident on the a and 9b so as to reduce the influence of the deterioration of the polarization splitting characteristic due to the incident angle dependence of the polarization beam splitters 9a and 9b.

【0050】また、本実施形態では、光源ユニット1
a,1bと照明素子3との間に第1の偏光板2a,2b
を配置した場合について説明したが、偏光板2a,2b
のない構成でもよい。
In the present embodiment, the light source unit 1
a, 1b and a first polarizing plate 2a, 2b
Has been described, but the polarizing plates 2a, 2b
A configuration without the above may be used.

【0051】この場合は、偏光ビームスプリッター9a
を透過した偏光成分が、偏光ビームスプリッター9bを
透過して光源ユニット1bに入射するが、ディスプレイ
パネル4に入出射する光線は本実施形態で説明したもの
と変わらない。
In this case, the polarization beam splitter 9a
Is transmitted through the polarization beam splitter 9b and enters the light source unit 1b, but the light rays entering and exiting the display panel 4 are the same as those described in the present embodiment.

【0052】また、本実施形態においては、図9に示す
ようなレイアウトをとる画像表示装置について説明した
が、図10に示すようなレイアウトとしてもよい。図1
0に示したレイアウトでは、光源ユニット1a,1b、
ディスプレイパネル4、第1,2の偏光板2a,2b,
5および照明素子3が、プリズムレンズ6および観察者
の左右両目の高さと同じ高さに配置される。
Further, in the present embodiment, the image display device having the layout as shown in FIG. 9 has been described, but the layout as shown in FIG. 10 may be used. FIG.
0, the light source units 1a, 1b,
The display panel 4, the first and second polarizing plates 2a, 2b,
5 and the illumination element 3 are arranged at the same height as the prism lens 6 and the height of both eyes of the observer.

【0053】さらに、本実施形態および以下の実施形態
においては、投射光学系をプリズムレンズ6で構成した
場合について説明しているが、投射光学系をハーフミラ
ーと凹面鏡とからなる他の光学系で構成してもよい。
Further, in the present embodiment and the following embodiments, the case where the projection optical system is constituted by the prism lens 6 is described, but the projection optical system is constituted by another optical system comprising a half mirror and a concave mirror. You may comprise.

【0054】(第2実施形態)図3には、本発明の第2
実施形態である画像表示装置の照明系20の構成を示し
ている。なお、本実施形態において、第1実施形態と共
通する構成要素には第1実施形態と同符号を付してい
る。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of an illumination system 20 of the image display device according to the embodiment. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0055】本実施形態では、光源ユニット21a,2
1bを、光源22a,22bと、導光板24a,24b
と、この導光板24a,24bの外側に配置された反射
板23a,23bと、導光板24a,24bの内側(照
明素子3側)に配置されたプリズムシート25a,25
bとから構成されている。なお、照明素子3の構成は、
第1実施形態のものと同様である。また、投射光学系の
構成は、第1実施形態のものと同様である。
In the present embodiment, the light source units 21a, 21a
1b, light sources 22a and 22b and light guide plates 24a and 24b
And reflectors 23a, 23b arranged outside the light guide plates 24a, 24b, and prism sheets 25a, 25 arranged inside the light guide plates 24a, 24b (the lighting element 3 side).
b. The configuration of the lighting element 3 is as follows.
This is the same as that of the first embodiment. The configuration of the projection optical system is the same as that of the first embodiment.

【0056】本実施形態の画像表示装置において、光源
22aからの光は、反射面23aと導光板24aおよび
プリズムシート25aを介して略平行光束として光源ユ
ニットから射出する。
In the image display device of this embodiment, the light from the light source 22a is emitted from the light source unit as a substantially parallel light beam via the reflection surface 23a, the light guide plate 24a and the prism sheet 25a.

【0057】光源ユニット21aからの無偏光の光14
のうち第1の偏光方向15の光は、照明素子3の偏光ビ
ームスプリッター面(第1の光束分離面)9aで反射さ
れ、照明素子3の第2の面10を透過し、ディスプレイ
パネル4の領域4aを照明する。
The unpolarized light 14 from the light source unit 21a
Of the light, the light in the first polarization direction 15 is reflected by the polarizing beam splitter surface (first light beam splitting surface) 9 a of the illumination element 3, passes through the second surface 10 of the illumination element 3, and The area 4a is illuminated.

【0058】ディスプレイパネル4の領域4aに入射し
た光のうちディスプレイパネル4で90°の旋光を受け
た光は、偏光ビームスプリッター面9a、透過面11お
よび第2の偏光板5を透過してプリズムレンズ6に入射
する。
Of the light that has entered the area 4a of the display panel 4, the light that has undergone a 90 ° rotation at the display panel 4 has passed through the polarizing beam splitter surface 9a, the transmitting surface 11, and the second polarizing plate 5, and has a prism. The light enters the lens 6.

【0059】また、ディスプレイパネル4で旋光を受け
ない光は、偏光ビームスプリッター面9aで光源ユニッ
ト21aの方向に反射され、再入射光26aとなる。
Light that is not rotated by the display panel 4 is reflected by the polarization beam splitter surface 9a in the direction of the light source unit 21a to become re-incident light 26a.

【0060】一方、光源ユニット21aからの無偏光の
光14のうち第2の偏光方向16の光は、照明素子3の
偏光ビームスプリッター面9a,9bを透過し、光源ユ
ニット21bに入射して再入射光27aとなる。同様
に、光源22bからの光の一部は再入射光26b,27
bとなる。
On the other hand, the light in the second polarization direction 16 of the unpolarized light 14 from the light source unit 21a passes through the polarizing beam splitter surfaces 9a and 9b of the illumination element 3, enters the light source unit 21b, and is re-transmitted. It becomes incident light 27a. Similarly, part of the light from the light source 22b is re-incident light 26b, 27
b.

【0061】また、図示はしないが、光源ユニット21
bからの無偏光の光のうち第1の偏光方向の光は、照明
素子3の偏光ビームスプリッター面(第2の光束分離
面)9bで反射され、照明素子3の第2の面10を透過
し、ディスプレイパネル4の領域4bを照明する。
Although not shown, the light source unit 21
The light in the first polarization direction out of the unpolarized light from b is reflected by the polarization beam splitter surface (second light beam separation surface) 9 b of the illumination element 3 and transmitted through the second surface 10 of the illumination element 3. Then, the area 4b of the display panel 4 is illuminated.

【0062】ディスプレイパネル4の領域4bに入射し
た光のうちディスプレイパネル4で90°の旋光を受け
た光は、偏光ビームスプリッター面9b、透過面11お
よび第2の偏光板5を透過してプリズムレンズ6に入射
する。
Of the light that has entered the area 4b of the display panel 4, the light that has been rotated by 90 ° at the display panel 4 is transmitted through the polarizing beam splitter surface 9b, the transmitting surface 11, and the second polarizing plate 5 to be prisms. The light enters the lens 6.

【0063】また、ディスプレイパネル4で旋光を受け
ない光は、偏光ビームスプリッター面9bで光源ユニッ
ト21bの方向に反射され、再入射光26bとなる。
Light that is not rotated by the display panel 4 is reflected by the polarization beam splitter surface 9b in the direction of the light source unit 21b, and becomes re-incident light 26b.

【0064】一方、光源ユニット21bからの無偏光の
光のうち第2の偏光方向の光は、照明素子3の偏光ビー
ムスプリッター面9b,9aを透過し、光源ユニット2
1aに入射して再入射光27bとなる。
On the other hand, the light in the second polarization direction out of the unpolarized light from the light source unit 21b is transmitted through the polarization beam splitter surfaces 9b and 9a of the illumination element 3, and
1a and re-incident light 27b.

【0065】そして、上記の再入射光26a,26b,
27a,27bは、反射板23a,23bで反射され、
再度、無偏光の光14として照明素子3に向けて射出さ
れる。
Then, the above-mentioned re-incident light 26a, 26b,
27a and 27b are reflected by the reflectors 23a and 23b,
The light is again emitted as unpolarized light 14 toward the illumination element 3.

【0066】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、ディスプレイ4の照明光に
関して光量ロスの少ない画像表示装置を実現することが
てき(第3実施形態)図4には、本発明の第3実施形態
である画像表示装置の照明系30の構成を示している。
なお、本実施形態において、第2実施形態と共通する構
成要素には第2実施形態と同符号を付している。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and at the same time, it is possible to realize an image display apparatus with a small light amount loss with respect to the illumination light of the display 4 (third embodiment). FIG. 4 shows a configuration of an illumination system 30 of the image display device according to the third embodiment of the present invention.
Note that, in the present embodiment, components common to the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in the second embodiment.

【0067】本実施形態では、上記第2実施形態におけ
る光源ユニット21bの代わりに、2次光源を生成する
ためのλ/4板32と反射板33を配置したものであ
る。なお、照明素子3の構成は第1および第2実施形態
のものと同様である。また、投射光学系の構成は、第1
実施形態のものと同様である。
In this embodiment, a λ / 4 plate 32 and a reflection plate 33 for generating a secondary light source are arranged in place of the light source unit 21b in the second embodiment. The configuration of the lighting element 3 is the same as that of the first and second embodiments. The configuration of the projection optical system is the first
This is the same as that of the embodiment.

【0068】略平行光束として光源ユニット21aから
射出した無偏光の光14のうち第1の偏光方向15の光
は、照明素子3の偏光ビームスプリッター面(第1の光
束分離面)9aで反射され、照明素子3の第2の面10
を透過し、ディスプレイパネル4の領域4aを照明す
る。
The light in the first polarization direction 15 of the unpolarized light 14 emitted from the light source unit 21a as a substantially parallel light flux is reflected by the polarization beam splitter surface (first light beam separation surface) 9a of the illumination element 3. The second surface 10 of the lighting element 3
To illuminate the area 4 a of the display panel 4.

【0069】一方、光源ユニット21aからの無偏光の
光14のうち第2の偏光方向16の光は、照明素子3の
偏光ビームスプリッター面9a,9bを透過して、λ/
4板32と反射板33とを介して照明素子3の偏光ビー
ムスプリッター面(第2の光束分離面)9bに再入射す
る。
On the other hand, the light in the second polarization direction 16 of the unpolarized light 14 from the light source unit 21a passes through the polarization beam splitter surfaces 9a and 9b of the illumination element 3 and
The light re-enters the polarization beam splitter surface (second light beam separation surface) 9b of the illumination element 3 via the four plates 32 and the reflection plate 33.

【0070】この再入射光36aは、λ/4板32を往
復することで、90°の旋光を受け、偏光方向15と同
じ偏光方向を有するため、偏光ビームスプリッター面9
bで反射されて照明素子3の第2の面10を透過し、デ
ィスプレイパネル4の領域4bを照明する。
The re-incident light 36a reciprocates through the λ / 4 plate 32, receives a 90 ° rotation, and has the same polarization direction as the polarization direction 15, so that the polarization beam splitter surface 9
b, is transmitted through the second surface 10 of the lighting element 3 and illuminates the area 4 b of the display panel 4.

【0071】ディスプレイパネル4の領域4a,4bに
入射した光のうちディスプレイパネル4で90°の旋光
を受けた光は、偏光ビームスプリッター面9a,9b、
透過面11および第2の偏光板5を透過してプリズムレ
ンズ6に入射する。
Of the light that has entered the regions 4a and 4b of the display panel 4, the light that has undergone a 90-degree rotation at the display panel 4 is polarized beam splitter surfaces 9a and 9b.
The light passes through the transmission surface 11 and the second polarizing plate 5 and enters the prism lens 6.

【0072】また、ディスプレイパネル4で旋光を受け
ない光は、偏光ビームスプリッター面9a,9bで光源
ユニット21aおよびλ/4板32・反射板33bの方
向に反射され、再入射光となる。
Light that is not rotated by the display panel 4 is reflected by the polarizing beam splitter surfaces 9a and 9b in the direction of the light source unit 21a and the λ / 4 plate 32 and the reflector 33b, and becomes re-incident light.

【0073】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、ディスプレイパネル4の照
明光に関して光量ロスが少ないので、1つの光源ユニッ
トでも十分に明るくかつ画質の良好な画像表示装置を実
現することができる。
According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and at the same time, the light quantity loss with respect to the illumination light of the display panel 4 is small, so that even one light source unit is sufficiently bright and has good image quality. An image display device can be realized.

【0074】(第4実施形態)図5には、本発明の第4
実施形態である画像表示装置の照明系40の構成を示し
ている。なお、本実施形態において、第2および第3実
施形態と共通する構成要素にはこれら実施形態と同符号
を付している。また、投射光学系の構成は、第1実施形
態のものと同様である。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration of an illumination system 40 of the image display device according to the embodiment. Note that, in this embodiment, the same components as those in the second and third embodiments are denoted by the same reference numerals. The configuration of the projection optical system is the same as that of the first embodiment.

【0075】本実施形態では、第3実施形態で説明した
λ/4板32と反射板33の代わりに、λ/2板41を
偏光ビームスプリッター面49a,49bの間に配置し
たものである。
In this embodiment, a λ / 2 plate 41 is disposed between the polarization beam splitter surfaces 49a and 49b instead of the λ / 4 plate 32 and the reflection plate 33 described in the third embodiment.

【0076】但し、照明素子43内の偏光ビームスプリ
ッター面49bは、偏光ビームスプリッター面49aと
平行に配置する。
However, the polarization beam splitter surface 49b in the illumination element 43 is arranged in parallel with the polarization beam splitter surface 49a.

【0077】本実施形態の画像表示装置において、略平
行光束として光源ユニット21aから射出した無偏光の
光14のうち第1の偏光方向15の光は、照明素子3の
偏光ビームスプリッター面49aで反射され、照明素子
3の第2の面10を透過し、ディスプレイパネル4の領
域4aを照明する。
In the image display apparatus of the present embodiment, the light in the first polarization direction 15 of the unpolarized light 14 emitted from the light source unit 21a as a substantially parallel light flux is reflected by the polarization beam splitter surface 49a of the illumination element 3. Then, the light passes through the second surface 10 of the lighting element 3 and illuminates the area 4 a of the display panel 4.

【0078】一方、光源ユニット21aからの無偏光の
光14のうち第2の偏光方向16の光は、照明素子3の
偏光ビームスプリッター面49aを透過し、λ/2板4
1に入射する。このとき、偏光ビームスプリッター面4
9bへの入射光46は、λ/2板41を透過することで
90°の旋光を受け、偏光方向15と同じ偏光方向を有
する光となっている。
On the other hand, of the unpolarized light 14 from the light source unit 21a, the light in the second polarization direction 16 is transmitted through the polarization beam splitter surface 49a of the illumination element 3, and the λ / 2 plate 4
Incident on 1. At this time, the polarization beam splitter surface 4
The incident light 46 to the 9b is transmitted through the λ / 2 plate 41, is rotated by 90 °, and becomes light having the same polarization direction as the polarization direction 15.

【0079】この光は、偏光ビームスプリッター面49
bで反射され、照明素子3の第2の面10を透過し、デ
ィスプレイパネル4の領域4bを照明する。
This light is transmitted to the polarizing beam splitter surface 49.
b, passes through the second surface 10 of the lighting element 3 and illuminates the area 4b of the display panel 4.

【0080】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、ディスプレイパネル4の照
明光に関して光量ロスが少ないので、1つの光源ユニッ
トでも十分に明るくかつ画質の良好な画像表示装置を実
現することができる。
According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and at the same time, the light amount loss with respect to the illumination light of the display panel 4 is small, so that even one light source unit is sufficiently bright and has good image quality. An image display device can be realized.

【0081】(第5実施形態)図6には、本発明の第5
実施形態である画像表示装置の照明系50の構成を示し
ている。なお、本実施形態において、上記各実施形態と
共通する構成要素にはこれら実施形態と同符号を付して
いる。また、投射光学系の構成は、第1実施形態のもの
と同様である。
(Fifth Embodiment) FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration of an illumination system 50 of the image display device according to the embodiment. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals. The configuration of the projection optical system is the same as that of the first embodiment.

【0082】本実施形態では、第4実施形態で説明した
照明系を、ディスプレイパネル4の中心40Aを含む平
面に対して左右対称に配置している。
In this embodiment, the illumination system described in the fourth embodiment is arranged symmetrically with respect to a plane including the center 40A of the display panel 4.

【0083】本実施形態の画像表示装置において、略平
行光束として光源ユニット21aから射出した照明光
は、第4実施形態にて説明したのと同様にしてディスプ
レイパネル4の領域54a(領域4a,4b)を照明す
る。一方、光源ユニット21bから射出した照明光は、
ディスプレイパネル4の領域54b(領域4c,4d)
を照明する。
In the image display apparatus of this embodiment, the illumination light emitted from the light source unit 21a as a substantially parallel light beam is applied to the area 54a (areas 4a and 4b) of the display panel 4 in the same manner as described in the fourth embodiment. Lighting). On the other hand, the illumination light emitted from the light source unit 21b is
Area 54b of display panel 4 (areas 4c and 4d)
To illuminate.

【0084】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、さらに照明素子の薄型化を
図り、かつ照明光の光量ロスの少ない画像表示装置を実
現することができる。
According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and at the same time, it is possible to further reduce the thickness of the illumination element and to realize an image display apparatus with a small loss of illumination light. .

【0085】(第6実施形態)図7には、本発明の第6
実施形態である画像表示装置の照明系60の構成(ディ
スプレイパネル4の法線方向視の構成)を示している。
なお、本実施形態において、第2実施形態と共通する構
成要素にはこれら実施形態と同符号を付している。ま
た、投射光学系の構成は、第1実施形態のものと同様で
ある。
(Sixth Embodiment) FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration of an illumination system 60 (configuration of the display panel 4 as viewed in a normal direction) of the image display device according to the embodiment.
Note that, in the present embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. The configuration of the projection optical system is the same as that of the first embodiment.

【0086】本実施形態では、第1実施形態にて説明し
た照明系を、光源ユニットおよびディスプレイパネルに
おける照明領域を4つにするようにアレンジしたもので
ある。
In this embodiment, the illumination system described in the first embodiment is arranged so that the number of illumination areas in the light source unit and the display panel is four.

【0087】図7に示す境界線63a,63b,63
c,63dは、4つの偏光ビームスプリッター面64
a,64b,64c,64dからなる四角錐の稜線を示
している。また、図7中,6Yでの切断面が、図2の断
面配置と同じになる。ただし、図2の偏光ビームスプリ
ッター9a,9bは、図7では64a,64bに対応す
る。
The boundaries 63a, 63b, 63 shown in FIG.
c and 63d are four polarization beam splitter surfaces 64
A ridge line of a quadrangular pyramid consisting of a, 64b, 64c, and 64d is shown. Also, the cross section at 6Y in FIG. 7 is the same as the cross-sectional arrangement in FIG. However, the polarization beam splitters 9a and 9b in FIG. 2 correspond to 64a and 64b in FIG.

【0088】また、断面6X上の偏光ビームスプリッタ
ー64c,64dと、図2中の面10とがなす角度は約
37°となり、同角度が45°である偏光ビームスプリ
ッター64a,64bとは角度が異なる。この場合、膜
特性等を各角度で最適化することで、偏光ビームスプリ
ッター64a,64bと64c,64dについて、ほぼ
同様の偏光分離特性が得られる。
The angle between the polarizing beam splitters 64c and 64d on the cross section 6X and the surface 10 in FIG. 2 is about 37 °, and the angle between the polarizing beam splitters 64a and 64b is 45 °. different. In this case, by optimizing the film characteristics and the like at each angle, substantially the same polarization separation characteristics can be obtained for the polarization beam splitters 64a and 64b and 64c and 64d.

【0089】本実施形態では、光源ユニット1a,1
b,1c,1dから射出した照明光は、ディスプレイパ
ネル4を、上記稜線に対応するよう区切られた4領域に
分割して照明する。
In this embodiment, the light source units 1a, 1
Illumination light emitted from b, 1c, and 1d illuminates the display panel 4 by dividing the display panel 4 into four regions divided so as to correspond to the ridges.

【0090】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、個々の光源ユニットの発光
量が小さくても明るい画像の表示が可能な画像表示装置
を実現することができる。
According to the present embodiment, it is possible to realize an image display device that can display a bright image even when the light emission amount of each light source unit is small, while obtaining the same effects as those of the first embodiment. it can.

【0091】(第7実施形態)図8には、本発明の第7
実施形態である画像表示装置の照明系70の構成を示し
ている。なお、本実施形態において、第1実施形態と共
通する構成要素にはこれら実施形態と同符号を付してい
る。また、投射光学系の構成は、第1実施形態のものと
同様である。
(Seventh Embodiment) FIG. 8 shows a seventh embodiment of the present invention.
2 illustrates a configuration of an illumination system 70 of the image display device according to the embodiment. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The configuration of the projection optical system is the same as that of the first embodiment.

【0092】本実施形態の照明素子73は、第1実施形
態の照明素子3と同様に、プリズムレンズ6とディスプ
レイパネル4との間に配置されており、プリズムレンズ
6側の透過面11とパネル側の透過面10とが平行に構
成されている。ただし、照明素子73は、断面が台形状
に構成された第1の光学ブロック74と、この第1の光
学ブロック74に対してわずかな隙間を挟んで配置され
た第2の光学ブロック75とから構成されている。
The illumination element 73 of this embodiment, like the illumination element 3 of the first embodiment, is disposed between the prism lens 6 and the display panel 4, and the transmission surface 11 on the prism lens 6 side and the panel And the transmission surface 10 on the side. However, the illumination element 73 is composed of a first optical block 74 having a trapezoidal cross section and a second optical block 75 disposed with a small gap between the first optical block 74 and the first optical block 74. It is configured.

【0093】第2の光学ブロック75において上記隙間
に面する空気界面としての全反射面79a,79bは、
入射した光に対する全反射条件を満たすように、これら
全反射面と入射光束とのなす角度が最適化されている。
In the second optical block 75, the total reflection surfaces 79a and 79b as the air interface facing the gap are
The angle formed between the total reflection surface and the incident light beam is optimized so as to satisfy the total reflection condition for the incident light.

【0094】そして、全反射面79a,79bと透過面
10,11とがなす角度は30°である。
The angle formed by the total reflection surfaces 79a, 79b and the transmission surfaces 10, 11 is 30 °.

【0095】また、第1実施形態と同様に、2a,2b
および5は、ディスプレイパネル4に対して入射側と射
出側にそれぞれ配置された第1および第2偏光板であ
る。光源ユニット1a,1bからの無偏光の光14は、
第1の偏光板2a,2bによって第1の偏光方向15に
揃えられ、照明素子73の全反射面79a,79bでそ
れぞれ反射され、照明素子73の第2の面10を透過
し、パネル4の領域4a,4bをそれぞれ照明する。
Also, as in the first embodiment, 2a, 2b
And 5 are first and second polarizing plates disposed on the incident side and the exit side with respect to the display panel 4, respectively. The unpolarized light 14 from the light source units 1a and 1b is
The first polarizers 2 a and 2 b align the light in the first polarization direction 15, are reflected by the total reflection surfaces 79 a and 79 b of the illumination element 73, respectively, pass through the second surface 10 of the illumination element 73, and The regions 4a and 4b are respectively illuminated.

【0096】本実施形態によれば、第1実施形態と同様
の効果が得られると同時に、更に照明素子の薄型化を図
り、明るい画像の表示が可能な画像表示装置を実現する
ことができる。
According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and at the same time, the thickness of the illumination element can be further reduced, and an image display device capable of displaying a bright image can be realized.

【0097】なお、以上説明した第1から第7実施形態
においては、照明素子の入射面(光学作用面の1つ)に
反射防止膜を形成し、入射面での反射によるフレアやゴ
ーストの発生を抑えるようにしてもよい。
In the first to seventh embodiments described above, an anti-reflection film is formed on the incident surface (one of the optical working surfaces) of the illumination element, and the occurrence of flare or ghost due to the reflection on the incident surface. May be suppressed.

【0098】また、照明素子3の光学作用面以外の面に
光吸収層を形成しもよい。これにより、照明素子に入射
する照明光のうち照明素子の光学作用面以外の面に入射
した光は、光吸収層で吸収され、照明素子内でフレア光
となることがない。したがって、フレアの少ない画像表
示装置を実現することができる。
Further, a light absorbing layer may be formed on a surface other than the optically active surface of the lighting element 3. Accordingly, of the illumination light incident on the illumination element, light incident on a surface other than the optically active surface of the illumination element is absorbed by the light absorbing layer and does not become flare light in the illumination element. Therefore, an image display device with less flare can be realized.

【0099】なお、光吸収層としては墨の層等を想定し
ているが、反射防止膜のような膜を光学作用面以外の面
に形成してもよい。また、反射防止膜としては、偏光依
存性のある反射防止効果を有する微細光学機能面(SW
S)をシート上に形成したものを用いてもよい。
Although the black layer or the like is assumed as the light absorbing layer, a film such as an antireflection film may be formed on a surface other than the optically active surface. Further, as the anti-reflection film, a fine optical function surface (SW) having an anti-reflection effect having polarization dependency is used.
What formed S) on the sheet may be used.

【0100】さらに、以上説明した第1から第7実施形
態において、装置の組み立て調整後に、照明素子とディ
スプレイパネルのカバーガラスとを接着剤で接着固定し
てもよい。
Further, in the first to seventh embodiments described above, after assembling and adjusting the device, the illumination element and the cover glass of the display panel may be bonded and fixed with an adhesive.

【0101】このように構成することで、その後の工程
で発生する照明素子とディスプレイパネルとの相対位置
変化がなくなり、調整時での最良の性能が維持保証され
る。また、この場合、接着剤として、照明素子とディス
プレイパネルのカバーガラスの材料とインデックス(屈
折率)がほぼ等しいものを用いることで、接着剤と接す
る界面上での表面反射が、接着剤がない場合と比べて、
大幅に減少し、コントラストの高い画像を表示すること
ができる。
With this configuration, there is no change in the relative position between the lighting element and the display panel, which occurs in the subsequent steps, and the best performance during adjustment is maintained and assured. Further, in this case, by using an adhesive whose index (refractive index) is substantially the same as that of the material of the cover glass of the lighting element and the display panel, the surface reflection on the interface in contact with the adhesive does not include the adhesive. Compared to the case,
It is possible to greatly reduce the image and display an image with high contrast.

【0102】また、上記各実施形態では、いわゆるヘッ
ドマウントディスプレイと呼ばれる画像表示装置につい
て説明したが、本発明は、デジタルカメラやビデオカメ
ラのビューファインダーとしての画像表示装置にも適用
することができる。
In each of the above embodiments, an image display device called a so-called head-mounted display has been described. However, the present invention can be applied to an image display device as a viewfinder of a digital camera or a video camera.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源ユニットからの照明光を導光光学系により反射型画
像表示素子上における複数の領域に入射させるように構
成しているので、1つの光源ユニットからの照明光を1
つの反射面を介して反射型画像表示素子の画面全体に導
くような場合に比べて、導光光学系を薄型化および反射
型画像表示素子の均一照明化を図ることができる。
As described above, according to the present invention,
Since the illumination light from the light source unit is configured to be incident on a plurality of regions on the reflection type image display device by the light guide optical system, the illumination light from one light source unit is transmitted by one light source unit.
As compared with the case where the light is guided to the entire screen of the reflection type image display device through the two reflection surfaces, the light guide optical system can be made thinner and the reflection type image display device can be uniformly illuminated.

【0104】しかも、反射型画像表示素子に対する照明
光の入射角度および反射型画像表示素子からの画像光の
射出角度を画面内でほぼ均一に、かつ小さくすることも
できるため、表示画面内において画質を良好なものとす
ることが可能な小型の画像表示素子を実現することがで
きる。
Moreover, the angle of incidence of illumination light on the reflective image display element and the angle of emission of image light from the reflective image display element can be made substantially uniform and small in the screen, so that the image quality in the display screen can be reduced. Can be realized, and a small-sized image display element capable of improving the image quality can be realized.

【0105】なお、導光光学系を、1つの光源ユニット
からの照明光束を複数に分離し、これら分離された照明
光束をそれぞれ反射型画像表示素子上における異なる領
域に入射させるよう構成すれば、少ない光源数で、反射
型画像表示素子を均一に照明することが可能で、照明光
の光量ロスも少ない画像表示装置とすることができる。
If the light guide optical system is configured to separate the illumination light beam from one light source unit into a plurality of light beams and to make these separated illumination light beams respectively enter different regions on the reflection type image display element, With a small number of light sources, it is possible to uniformly illuminate the reflection type image display element, and it is possible to provide an image display device in which the loss of illumination light amount is small.

【0106】また、導光光学系における光学作用面に反
射防止膜を形成したり、光学作用面以外の面に光吸収層
を形成したりすることで、光学作用面での反射や光学作
用面以外の面に対する入射光の装置内への再入射によ
り、フレアやゴーストの原因となる不要光が発生するの
を防止することができる。
Also, by forming an antireflection film on the optically active surface of the light guide optical system or by forming a light absorbing layer on a surface other than the optically active surface, reflection on the optically active surface and optically active surface can be prevented. Unnecessary light that causes flare and ghost can be prevented from being caused by re-incident light incident on the other surface into the device.

【0107】また、導光光学系と反射型画像表示素子と
を接着固定すれば、その後の工程で導光光学系と反射型
画像表示素子とが相対位置変化することを防止でき、調
整時での最良の性能を保証することができる。
Further, if the light guide optical system and the reflection type image display element are bonded and fixed, the relative position of the light guide optical system and the reflection type image display element can be prevented from changing in the subsequent steps, and the adjustment can be performed at the time of adjustment. Can guarantee the best performance.

【0108】この場合、接着剤として、導光光学系を構
成する光学素子および反射型画像表示素子に設けられた
カバーガラスの材料の光の屈折率とほぼ等しい屈折率を
有するものを用いて、上記光学素子および上記カバーガ
ラスと接着剤とが接する界面上での表面反射を、接着剤
がない場合と比べて減少させ、コントラストの高い画像
表示を行わせることができる。
In this case, an adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of light of the material of the cover glass provided in the optical element constituting the light guiding optical system and the reflection type image display element is used as the adhesive. The surface reflection on the interface where the optical element and the cover glass are in contact with the adhesive is reduced as compared with the case where no adhesive is used, and an image with high contrast can be displayed.

【0109】また、投写光学素子として、少なくとも1
つの反射面を含む光学作用面のうち少なくとも1つが回
転非対称面であるものを用いることにより、諸収差(歪
み等)が補正された良質な画像を表示することができ
る。
Also, at least one projection optical element is used.
By using one of the optical working surfaces including the two reflecting surfaces, at least one of which is a rotationally asymmetric surface, a high-quality image in which various aberrations (distortion and the like) are corrected can be displayed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態である画像表示装置の断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of an image display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記画像表示装置の照明系の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of an illumination system of the image display device.

【図3】本発明の第2実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 3 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 5 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 6 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 7 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7実施形態である画像表示装置の照
明系の断面図。
FIG. 8 is a sectional view of an illumination system of an image display device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】上記第1実施形態の画像表示装置の装着モデル
図。
FIG. 9 is a mounting model diagram of the image display device of the first embodiment.

【図10】上記第1実施形態の画像表示装置の他の装着
モデル図。
FIG. 10 is another wearing model diagram of the image display device of the first embodiment.

【図11】従来の画像表示装置の断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional image display device.

【図12】従来の画像表示装置の断面図。FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional image display device.

【図13】本発明の画像表示装置における光学系の座標
系を説明する図。
FIG. 13 is a diagram illustrating a coordinate system of an optical system in the image display device according to the present invention.

【符号の説明】 1a,1b,21a,21b 光源ユニット 2a,2b 第1の偏光板 3,43,63,73 照明素子 4 反射型液晶ディスプレイパネル 5 第2の偏光板 6 プリズムレンズ 7 観察者の瞳[Description of Signs] 1a, 1b, 21a, 21b Light source unit 2a, 2b First polarizing plate 3, 43, 63, 73 Lighting element 4 Reflective liquid crystal display panel 5 Second polarizing plate 6 Prism lens 7 Observer pupil

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) // G02F 1/13 101 G02F 1/13 101 1/1335 1/1335 (72)発明者 須藤 貴士 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA10 HA13 HA17 HA20 HA21 HA23 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05Z FA10Z FA14Z LA11 MA02 2H099 AA11 BA09 CA02 CA07 CA08 DA05 5G435 AA01 BB12 BB15 DD09 EE23 EE27 FF02 FF05 GG03 GG08 GG09 GG24 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court II (Reference) // G02F 1/13 101 G02F 1/13 101 1/1335 1/1335 (72) Inventor Takashi Sudo Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo 3-30-2 F-term in Canon Inc. (reference) 2H088 EA10 HA13 HA17 HA20 HA21 HA23 HA28 MA06 MA20 2H091 FA05Z FA10Z FA14Z LA11 MA02 2H099 AA11 BA09 CA02 CA07 CA08 DA05 5G435 AA01 BB12 BB15 DG02 FF03 GG09 GG24

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明光を発する光源ユニットと、入射し
た照明光の内部反射により画像を表示する反射型画像表
示素子と、この反射型画像表示素子に表示された画像を
観察者の眼に投写する投写光学系と、前記光源ユニット
から発せられた照明光を前記反射型画像表示素子の画像
光射出側に導くとともに、この反射型画像表示素子から
射出した画像光を前記投写光学系に入射させる導光光学
系とを有する画像表示装置において、 前記導光光学系は、前記光源ユニットからの照明光を前
記反射型画像表示素子上における複数の領域に入射させ
ることを特徴とする画像表示装置。
1. A light source unit that emits illumination light, a reflective image display element that displays an image by internal reflection of incident illumination light, and an image displayed on the reflective image display element is projected to an observer's eye. And the illumination light emitted from the light source unit is guided to the image light emission side of the reflective image display device, and the image light emitted from the reflective image display device is made incident on the projection optical system. An image display device comprising: a light guide optical system; wherein the light guide optical system causes illumination light from the light source unit to enter a plurality of regions on the reflective image display element.
【請求項2】 前記導光光学系が、前記反射型画像表示
素子と前記投射光学系との間に配置されており、前記光
源ユニットを、前記導光光学系に対して、前記反射型画
像表示素子、前記導光光学系および前記投射光学系の配
置方向に直交する方向に配置したことを特徴とする請求
項1に記載の画像表示装置。
2. The light guide optical system is disposed between the reflection type image display device and the projection optical system, and the light source unit moves the reflection type image with respect to the light guide optical system. The image display device according to claim 1, wherein the display device, the light guide optical system, and the projection optical system are arranged in a direction orthogonal to the arrangement direction.
【請求項3】 前記光源ユニットを複数有しており、 前記導光光学系は、前記複数の光源ユニットからの照明
光をそれぞれ、前記反射型画像表示素子上における異な
る領域に入射させるよう構成されていることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の画像表示装置。
3. A light guide optical system comprising: a plurality of light source units; and the light guide optical system configured to cause illumination light from the plurality of light source units to enter different regions on the reflective image display element. The image display device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記導光光学系は、前記複数の光源ユニ
ットからの照明光をそれぞれ前記反射型画像表示素子に
向けて反射する反射面を有することを特徴とする請求項
3に記載の画像表示装置。
4. The image according to claim 3, wherein the light guide optical system has a reflection surface that reflects illumination light from the plurality of light source units toward the reflection type image display device. Display device.
【請求項5】 前記反射面が、全反射面であることを特
徴とする請求項4に記載の画像表示装置。
5. The image display device according to claim 4, wherein the reflection surface is a total reflection surface.
【請求項6】 前記反射面が、偏光ビームスプリッター
であることを特徴とする請求項4又は5に記載の画像表
示装置。
6. The image display device according to claim 4, wherein the reflection surface is a polarization beam splitter.
【請求項7】 前記導光光学系は、 前記複数の光源ユニットのうち1つの光源ユニットから
の照明光束の一部を反射して前記反射型画像表示素子に
入射させ、残りを透過させる第1の光束分離面と、 この第1の偏光分離面を透過した照明光を透過させて他
の光源ユニットに入射させ、前記他の光源ユニットから
の照明光を前記反射型画像表示素子上における前記照明
光束の一部が入射した領域とは異なる領域に入射させる
第2の光束分離面とを有することを特徴とする請求項3
に記載の画像表示装置。
7. The first light guide optical system reflects a part of an illumination light beam from one light source unit of the plurality of light source units, makes the light beam enter the reflection type image display element, and transmits the remaining light. And the illumination light transmitted through the first polarization splitting surface is transmitted to be incident on another light source unit, and the illumination light from the other light source unit is illuminated on the reflective image display element. 4. The device according to claim 3, further comprising a second light beam splitting surface that is made to enter a region different from a region where a part of the light beam enters.
An image display device according to claim 1.
【請求項8】 前記第1および第2の光束分離面が、偏
光ビームスプリッターであることを特徴とする請求項7
に記載の画像表示装置。
8. The apparatus according to claim 7, wherein the first and second light beam splitting surfaces are polarization beam splitters.
An image display device according to claim 1.
【請求項9】 前記導光光学系は、前記光源ユニットか
らの照明光束を複数に分離し、これら分離された照明光
束をそれぞれ、前記反射型画像表示素子上における異な
る領域に入射させるよう構成されていることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の画像表示装置。
9. The light guide optical system is configured to separate an illumination light beam from the light source unit into a plurality of light beams and to make these separated illumination light beams respectively enter different regions on the reflective image display element. The image display device according to claim 1, wherein:
【請求項10】 前記導光光学系は、 前記光源からの照明光束の一部を反射して前記反射型画
像表示素子に入射させ、残りを透過させる第1の光束分
離面と、 この第1の光束分離面を透過した照明光束を用いて2次
光源を生成する2次光源生成部と、 前記第1の光束分離面を透過した照明光束を透過して前
記2次光源生成部に入射させるとともに、この2次光源
生成部からの照明光を反射して前記反射型画像表示素子
上における前記照明光束の一部が入射した領域とは異な
る領域に入射させる第2の光束分離面とを有することを
特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。
10. The light guide optical system, comprising: a first light beam separation surface that reflects a part of an illumination light beam from the light source, makes the light beam enter the reflection type image display element, and transmits the remaining light beam; A secondary light source generation unit that generates a secondary light source using the illumination light beam transmitted through the light beam separation surface; and transmits the illumination light beam transmitted through the first light beam separation surface to enter the secondary light source generation unit. A second light beam separating surface for reflecting the illumination light from the secondary light source generation unit and causing the light to enter a region on the reflective image display element different from the region where a part of the illumination light beam has entered. The image display device according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記第1および第2の光束分離面が、
偏光ビームスプリッターであることを特徴とする請求項
10に記載の画像表示装置。
11. The first and second light beam splitting surfaces,
The image display device according to claim 10, wherein the image display device is a polarization beam splitter.
【請求項12】 前記2次光源生成部が、1/4波長板
と、この1/4波長板を通過した光を反射して再び前記
1/4波長板を通して前記第2の光束分離面に入射させ
る反射部材とを有して構成されることを特徴とする請求
項11に記載の画像表示装置。
12. The secondary light source generating unit reflects the light passing through the quarter-wave plate and the quarter-wave plate to the second light flux separation surface again through the quarter-wave plate. The image display device according to claim 11, further comprising: a reflecting member that receives the light.
【請求項13】 前記導光光学系は、 前記光源からの照明光束の一部を反射して前記反射型画
像表示素子に入射させ、残りを透過させる光束分離面
と、 この光束分離面を透過した照明光束を反射して前記反射
型画像表示素子上における前記照明光束の一部が入射し
た領域とは異なる領域に入射させる反射面とを有するこ
とを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。
13. The light guide optical system, comprising: a light beam separating surface for reflecting a part of an illumination light beam from the light source to be incident on the reflection type image display element and transmitting the remaining light beam; The image display according to claim 9, further comprising: a reflection surface that reflects the illuminated light beam and makes the illuminated light beam incident on a region on the reflective image display device that is different from a region where a part of the illuminated light beam is incident. apparatus.
【請求項14】 前記光束分離面が、偏光ビームスプリ
ッターであることを特徴とする請求項13に記載の画像
表示装置。
14. The image display device according to claim 13, wherein the light beam splitting surface is a polarization beam splitter.
【請求項15】 前記反射面が偏光ビームスプリッター
であり、 この反射面と前記光束分離面との間に1/2波長板を配
置したことを特徴とする請求項14に記載の画像表示装
置。
15. The image display device according to claim 14, wherein the reflection surface is a polarizing beam splitter, and a half-wave plate is disposed between the reflection surface and the light beam separation surface.
【請求項16】 前記導光光学系は、前記反射型画像表
示素子からの画像光を透過させて前記投写光学系に入射
させる第1の光学ブロックと、この第1光学ブロックに
対し隙間をもって配置され、前記隙間に面する空気界面
にて前記光源ユニットからの照明光を反射して前記反射
型画像表示素子に入射させる第2の光学ブロックとを有
して構成されていることを特徴とする請求項3から6の
いずれかに記載の画像表示装置。
16. A light guide optical system, comprising: a first optical block that transmits image light from the reflection type image display device and enters the projection optical system; and a gap with respect to the first optical block. And a second optical block that reflects illumination light from the light source unit at the air interface facing the gap and causes the illumination light to enter the reflective image display element. The image display device according to claim 3.
【請求項17】 前記空気界面が全反射面であることを
特徴とする請求項16に記載の画像表示装置。
17. The image display device according to claim 16, wherein the air interface is a total reflection surface.
【請求項18】 前記光源ユニットが、光源と、この光
源からの照明光を反射して前記導光光学系に入射させる
反射面とを有することを特徴とする請求項1から17の
いずれかに記載の画像表示装置。
18. The light source unit according to claim 1, wherein the light source unit has a light source, and a reflection surface for reflecting illumination light from the light source and making the light incident on the light guide optical system. The image display device as described in the above.
【請求項19】 前記光源ユニットが、前記光源からの
光を略平行光としてを前記導光光学系に入射させるプリ
ズムシートを有することを特徴とする請求項1から18
のいずれかに記載の画像表示装置。
19. The light source unit according to claim 1, wherein the light source unit includes a prism sheet that causes the light from the light source to enter the light guide optical system as substantially parallel light.
The image display device according to any one of the above.
【請求項20】 前記光源ユニットと前記導光光学系と
の間に偏光部材を配置したことを特徴とする請求項1か
ら19のいずれかに記載の画像表示装置。
20. The image display device according to claim 1, wherein a polarizing member is disposed between the light source unit and the light guide optical system.
【請求項21】 前記導光光学系と前記投写光学系との
間に偏光部材を配置したことを特徴とする請求項1から
20のいずれかに記載の画像表示装置。
21. The image display device according to claim 1, wherein a polarizing member is disposed between the light guiding optical system and the projection optical system.
【請求項22】 前記導光光学系における光学作用面の
うち少なくとも1つに反射防止膜を設けたことを特徴と
する請求項1から21のいずれかに記載の画像表示装
置。
22. The image display device according to claim 1, wherein an anti-reflection film is provided on at least one of the optical working surfaces of the light guide optical system.
【請求項23】 前記導光光学系における光学作用面以
外の面のうち少なくとも1つに光吸収層を設けたことを
特徴とする請求項1から22のいずれかに記載の画像表
示装置。
23. The image display device according to claim 1, wherein a light absorbing layer is provided on at least one of the surfaces of the light guide optical system other than the optically active surface.
【請求項24】 前記導光光学系と前記反射型画像表示
素子とを接着剤により一体的に固定したことを特徴とす
る請求項1から23のいずれかに記載の画像表示装置。
24. The image display device according to claim 1, wherein said light guide optical system and said reflection type image display element are integrally fixed by an adhesive.
【請求項25】 前記接着剤が、前記導光光学系を構成
する光学素子および前記反射型画像表示素子に設けられ
たカバーガラスの材料の光の屈折率とほぼ等しい屈折率
を有することを特徴とする請求項24に記載の画像表示
装置。
25. The method according to claim 25, wherein the adhesive has a refractive index substantially equal to a refractive index of light of a material of a cover glass provided in the optical element constituting the light guiding optical system and the reflection type image display element. The image display device according to claim 24, wherein:
【請求項26】 前記投写光学系は、少なくとも1つの
反射面を含む光学作用面を有しており、 前記光学作用面のうち少なくとも1つが回転非対称面で
あることを特徴とする請求項1から25のいずれかに記
載の画像表示装置。
26. The projection optical system according to claim 1, wherein the projection optical system has an optical operation surface including at least one reflection surface, and at least one of the optical operation surfaces is a rotationally asymmetric surface. 26. The image display device according to any one of 25.
【請求項27】 請求項1から26のいずれかに記載の
画像表示装置と、この画像表示装置に画像情報を供給す
る画像情報出力装置とを有して構成されることを特徴と
する画像表示システム。
27. An image display, comprising: the image display device according to claim 1; and an image information output device that supplies image information to the image display device. system.
【請求項28】 前記画像情報出力装置が、パーソナル
コンピュータ又はDVDプレーヤーであることを特徴と
する請求項27に記載の画像表示システム。
28. The image display system according to claim 27, wherein the image information output device is a personal computer or a DVD player.
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