JP2001117045A

JP2001117045A - 表示装置

Info

Publication number: JP2001117045A
Application number: JP29998099A
Authority: JP
Inventors: Masato Tanaka; 真人田中; Hisashi Tento; 久天藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量化、小型化、高視野化の共存が可能な表示
装置を提供する。【解決手段】出射機構２から出射される画像表示光Ｌ
が、接眼光学系３により観察者の眼Ｅに導かれること
で、観察対象の虚像が形成される。その出射機構２にお
いては、表示器２２から出射された画像表示光Ｌが、入
射光の一部を光路変更すると共に一部を透過させるビー
ムスプリット機能を有する主光学素子６３を透過した後
に、レンズ６４を通過して補助光学素子６６に至り、そ
の補助光学素子６６において光路変更されることで、そ
のレンズ６４を再度通過して主光学素子６３に戻る。そ
のレンズ６４を再度通過した画像表示光Ｌが、その主光
学素子６３において光路変更されることで接眼光学系３
に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、腰のベルトや装身
具等を介して身体に纏うウエアラブルコンピュータや、
ナップサックやポケットに入れて携帯できる携帯電話器
等の通信機器のような、卓上以外の環境でも利用可能な
情報機器のためのモニタに適した表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に示す従来例の表示装置において
は、表示器４０１から出射される画像表示光Ｌは、プリ
ズム４０２における第１光路変更面４０２ａを透過する
と共に屈折され、次に、第２光路変更面４０２ｂにおい
て反射され、次に、その第２光路変更面４０２ｂに対向
する第３光路変更面４０２ｃにおいて反射され、しかる
後に第２光路変更面４０２ｂを透過すると共に屈折され
ることで、この表示装置を装着した観察者の眼Ｅに導か
れる。これにより、観察者は観察対象の虚像を視認でき
る。ここでは、各光路変更面４０２ａ、４０２ｂ、４０
２ｃは少なくとも一つの面が非球面とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】身体に装着したり携帯
する表示装置は、小型、軽量であることが要求され、ま
た、表示画像の歪みやぼけを生じることなく瞳サイズや
表示視野範囲（画角）を大きくして広視野化を図れるよ
うに光学性能の向上が要望される。

【０００４】また、プリズム４０２により各光路変更面
４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが構成されるために重量
が大きくなる。そのため、表示装置を装着した観察者の
負担が大きくなる。また、表示装置を眼前に配置して移
動する場合、観察者が前方実在物を視認できるシースル
ー機能を有することが望まれる。しかし、従来例の表示
装置においては、プリズム４０２の第２、第３光路変更
面４０２ｂ、４０２ｃの間隔、すなわちプリズム４０２
の厚さが不均一であるため、観察者は前方実在物を視認
できない。また、そのプリズム４０２に同一材質の光学
素子を貼り合わせ、その貼り合わせられたプリズム４０
２と光学素子の合計厚さが均一であれば、観察者は前方
実在物を視認できるが、そうすると重量がさらに増大す
る。また、従来例における画像表示光は表示器から直接
に出射されるものであり、反射型表示器を用いて視認対
象の虚像を形成するものではなかった。

【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
る表示装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像表示光の
出射機構と、接眼光学系とを備え、その接眼光学系によ
り前記画像表示光が観察者の眼に導かれることで、観察
対象の虚像が形成される表示装置において、その画像表
示光の出射機構は、画像表示光を出射する表示器と、入
射光の一部を光路変更すると共に一部を透過させるビー
ムスプリット機能を有する主光学素子と、入射光の光路
を変更する補助光学素子と、レンズとを備え、その主光
学素子を透過した画像表示光が、そのレンズを通過して
補助光学素子に至った後に、その補助光学素子において
光路変更されることでそのレンズを再度通過して主光学
素子に戻るように、そのレンズは主光学素子と補助光学
素子との間に配置され、そのレンズを再度通過した画像
表示光が、その主光学素子において光路変更されること
で前記接眼光学系に導かれることを特徴とする。本発明
の構成によれば、画像表示光は同一レンズを複数回通過
するので、中間像を結ばせて画像表示光の出射位置から
観察者の眼までの光路を長くすると共に、レンズ枚数を
減らすことができ、また、そのレンズにより光学系の収
差補正を行うことができ、重量軽減、光学系のコンパク
ト化を図り、光学性能を向上できる。

【０００７】前記画像表示光の出射機構は光源を備え、
前記表示器は反射型とされ、その光源は、前記主光学素
子に向かって光を出射するように配置され、その光源か
ら主光学素子に至った光は、その反射型表示器に向かう
ように光路変更され、その反射型表示器に至った光が、
その主光学素子に向かうように反射された画像表示光と
されるのが好ましい。これにより、反射型表示器を用い
てコンパクトな構成で画像表示光を出射できる。この場
合、前記主光学素子は、Ｐ偏光およびＳ偏光の中の一方
を反射すると共に他方を透過することでビームスプリッ
ト機能を奏するものとされ、その主光学素子と前記光源
との間に、その光源から主光学素子に向かい出射される
光からＰ偏光およびＳ偏光の中の一方を抽出する偏光板
が配置され、その偏光板により抽出されたＰ偏光および
Ｓ偏光の中の一方は、前記反射型表示器に向かうように
前記主光学素子において反射され、その反射型表示器は
旋光性を有し、そのＰ偏光およびＳ偏光の中の一方は反
射されることでＰ偏光およびＳ偏光の中の他方の画像表
示光とされ、その主光学素子と補助光学素子との間に１
／４波長板が配置され、その主光学素子を透過したＰ偏
光およびＳ偏光の中の他方の画像表示光は、その主光学
素子から前記補助光学素子に至るまでの間と、その補助
光学素子から主光学素子に戻るまでの間とにおいて前記
１／４波長板を通過することで、Ｐ偏光およびＳ偏光の
中の一方の画像表示光とされるのが好ましい。

【０００８】その接眼光学系は、観察者の眼の前方に配
置される第１光学素子と、この第１光学素子の前方に空
間を介して配置される第２光学素子とを有し、その第１
光学素子における第２光学素子との対向面は第１光路変
更面とされ、その第２光学素子における第１光学素子と
の対向面は第２光路変更面とされ、前記画像表示光の出
射機構は、その第１光路変更面に向かって画像表示光を
出射するように配置され、その画像表示光が第１光路変
更面において第２光路変更面に向かうように光路変更さ
れた後に第２光路変更面において第１光路変更面に向か
うように光路変更されるように、両光路変更面の相対位
置が定められ、その画像表示光が第１、第２光路変更面
において光路変更された後に第１光学素子を透過するよ
うに、その第１光学素子は、入射光の一部を光路変更す
ると共に一部を透過させるビームスプリット機能を有す
るのが好ましい。これにより、画像表示光は、接眼光学
系の第１光学素子における第２光学素子との対向面によ
り構成される第１光路変更面において光路変更され、次
に第２光学素子における第１光学素子との対向面により
構成される第２光路変更面において光路変更され、次に
第１光学素子を透過することで、観察者の眼に導かれ
る。その第１光学素子と第２光学素子の間に空間が介在
するので重量を軽減できる。

【０００９】その第１光学素子と第２光学素子とは、そ
れぞれ厚さが均一な板状とされ、その第２光学素子は、
入射光の一部を光路変更すると共に一部を透過させるビ
ームスプリット機能を有するのが好ましい。これによ
り、接眼光学系の前方からの光が第１、第２光学素子を
透過することで観察者は前方実在物を視認できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に示す本発明の第１実施形態
の小型表示装置１は、ケーシング（図示省略）により覆
われる画像表示光出射機構２と接眼光学系３とを備え、
観察者の頭部や腕等の身体や、身体に装着されるヘルメ
ットや眼鏡等に、ヘッドセット、ベルト、バンド、クリ
ップ等を介して装着されたり、携帯電話や腕時計等の各
種携帯機器に装着されたり、手に持った状態で使用され
る。その接眼光学系３により画像表示光Ｌが観察者の一
方の眼Ｅに導かれることで、観察対象の虚像が形成され
る。

【００１１】その接眼光学系３は、観察対象の虚像の視
認時に観察者の眼Ｅの前方に配置される第１光学素子１
１と、この第１光学素子１１の前方に空間４を介して配
置される第２光学素子１２とを有する。その第１光学素
子１１と第２光学素子１２とは、それぞれ厚さが均一な
板状とされている。また、その第１光学素子１１と第２
光学素子１２とは、それぞれハーフミラーやホログラム
素子により構成されるコンバイナとされ、これにより、
入射光の一部を光路変更すると共に一部を透過させるビ
ームスプリット機能を有する。

【００１２】その第１光学素子１１における第２光学素
子１２との対向面は第１光路変更面１１ａとされ、その
第２光学素子１２における第１光学素子１１との対向面
は第２光路変更面１２ａとされている。両光路変更面１
１ａ、１２ａの間が上記空間４とされる。各光路変更面
１１ａ、１２ａへの入射光は、各光学素子１１、１２が
ハーフミラーにより構成される時は反射により光路変更
され、ホログラム素子により構成される時は回折により
光路変更される。

【００１３】その第１光路変更面１１ａと第２光路変更
面１２ａの中の一方は入射光を発散させる形状を有し、
他方は入射光を収束させる形状を有する。本実施形態で
は第１光路変更面１１ａが入射光を発散させる凸曲面形
状を有し、第２光路変更面１２ａが入射光を収束させる
凹曲面形状とされている。

【００１４】その第１光路変更面１１ａと第２光路変更
面１２ａの中の少なくとも一方は、自由曲面や軸はずし
回転対称非球面等の非球面とされる。例えば、両光路変
更面１１ａ、１２ａとも自由曲面としてもよいし、何れ
か一方のみを自由曲面あるいは軸はずし回転対称非球面
としてもよいし、両方を軸はずし回転対称非球面として
もよい。

【００１５】その軸はずし回転対称非球面は、ｘｙｚ座
標空間において下記の数式（１）で示す形状関数により
特定される非球面において、その非球面の回転対称軸か
ら偏心した中心を有する面で表すことができる。なお、
その数式において、ρ² ＝ｘ²＋ｙ² 、ｃ＝１／Ｒであ
る。また、その数式は、２次曲面係数Ｋと非球面係数α
ｉとを零とした時に球面を表し、その球面の半径がＲで
あり、少なくとも一つの非球面係数は零ではない。

【００１６】

【数１】

【００１７】その画像表示光の出射機構２は、上記接眼
光学系３の側方に配置される光源２１と、反射型液晶表
示器２２と、リレー光学系５０と、偏光板２４とを備え
る。本実施形態の表示装置１の光学系は、そのリレー光
学系５０と上記接眼光学系３とを有する中間像結像タイ
プとされている。

【００１８】そのリレー光学系は、その光源２１と反射
型液晶表示器２２とに対向する主光路変更面６３ａを有
する主光学素子６３と、レンズ６４と、１／４波長板６
５と、全反射ミラーにより構成される補助光学素子６６
とを備える。その主光学素子６３はプリズムにより構成
され、主光路変更面６３ａにおいてＳ偏光を高反射する
と共にＰ偏光を高透過するものとされ、これにより主光
学素子６３は入射光の一部を光路変更すると共に一部を
透過させるビームスプリット機能を有する。そのレンズ
６４の数は特に限定されない。その１／４波長板６５は
レンズ６４と補助光学素子６６との間に位置する。

【００１９】その光源２１は、その主光学素子６３に向
かって光Ｌ′を出射するように配置されている。その偏
光板２４は光源２１と主光学素子６３との間に配置さ
れ、その光源２１から主光学素子６３に向かい出射され
る光Ｌ′からＳ偏光を抽出する。その偏光板２４を通過
して主光学素子６３に至った光Ｌ′のＳ偏光成分は、そ
の主光路変更面６３ａにおいて反射型液晶表示器２２に
向かうように光路変更される。その反射型液晶表示器２
２に至った光Ｌ′が、その主光学素子６３に向かうよう
に反射された画像表示光Ｌとされる。その反射型液晶表
示器２２は旋光性を有し、入射した光Ｌ′のＳ偏光成分
を反射することでＰ偏光の画像表示光Ｌとする。これに
より反射型液晶表示器２２から出射されたＰ偏光の画像
表示光Ｌは主光学素子６３を透過する。

【００２０】その主光学素子６３を透過したＰ偏光の画
像表示光Ｌが、上記レンズ６４を通過して上記補助光学
素子６６に至った後に、その補助光学素子６６の光路変
更面６６ａにおいて反射されて光路変更されることでそ
のレンズ６４を再度通過して主光学素子６３に戻るよう
に、そのレンズ６４は主光学素子６３と補助光学素子６
６との間に配置されている。そのレンズ６４の光軸は反
射型液晶表示器２２の画像表示面２２ａの中心を通るも
のとされ、その光軸に沿い出射された画像表示光Ｌは補
助光学素子６６における光路変更後も光軸に沿ってレン
ズ６４を再度通過し、主光学素子６３において９０度光
路変更される。

【００２１】また、上記１／４波長板６５は主光学素子
６３と補助光学素子６６との間に位置するので、その主
光学素子６３を透過したＰ偏光の画像表示光Ｌは、その
主光学素子６３から上記補助光学素子６６に至るまでの
間と、その補助光学素子６６から主光学素子６３に戻る
までの間とにおいて、その１／４波長板６５を通過す
る。これにより、その画像表示光ＬはＳ偏光とされて主
光学素子６３に戻る。

【００２２】そのレンズ６４を再度通過したＳ偏光の画
像表示光Ｌが、その主光学素子６３の主光路変更面６３
ａにおいて光路変更されることで、接眼光学系３の第１
光路変更面１１ａに導かれる。すなわち、画像表示光の
出射機構５２は、第１光路変更面１１ａに向かって画像
表示光Ｌを出射する。

【００２３】その出射機構２から出射された画像表示光
Ｌが第１光路変更面１１ａにおいて第２光路変更面１２
ａに向かうように光路変更された後に第２光路変更面１
２ａにおいて第１光路変更面１１ａに向かうように、両
光路変更面１１ａ、１２ａの相対位置が定められてい
る。その第１光学素子１１は上記のように入射光の一部
を光路変更すると共に一部を透過させるビームスプリッ
ト機能を有することから、その第１、第２光路変更面１
１ａ、１２ａにおいて光路変更された画像表示光Ｌは第
１光学素子１１を透過する。これにより画像表示光Ｌは
観察者の眼Ｅに導かれる。

【００２４】上記構成によれば、画像表示光Ｌは同一レ
ンズ６４を複数回通過するので、中間像を結ばせて画像
表示光Ｌの出射位置から観察者の眼Ｅまでの光路を長く
すると共に、レンズ枚数を減らすことができ、また、そ
のレンズ６４により光学系の収差補正を行うことがで
き、重量軽減、光学系のコンパクト化を図り、光学性能
を向上できる。また、反射型液晶表示器２２を用いてコ
ンパクトな構成で画像表示光Ｌを出射できる。また、第
２光学素子１２は、上記のように入射光の一部を光路変
更すると共に一部を透過させるビームスプリット機能を
有することから、接眼光学系３の前方からの光が第１、
第２光学素子１１、１２を透過することで観察者は前方
実在物を視認できる。その第１光学素子１１と第２光学
素子１２の間に空間４が介在するので重量を軽減でき
る。また、第１光路変更面１１ａと第２光路変更面１２
ａの中の一方は画像表示光Ｌを光路変更する際に発散す
る形状を有し、他方は画像表示光Ｌを光路変更する際に
収束する形状を有し、両光路変更面１１ａ、１２ａの中
の少なくとも一方は非球面であるので、視野角を大きく
すると共に、光学性能を向上して観察対象の虚像のぼけ
や歪みを小さくできる接眼光学系３の設計ができる。

【００２５】図２の（１）、（２）を参照して本発明の
第２実施形態の小型表示装置５１を説明する。ここで上
記第１実施形態と同様部分は同一符号で示す。この第２
実施形態の表示装置５１は、上記第１実施形態の表示装
置１における画像表示光の出射機構２を、レンズ６４の
光軸を含む面に沿って接眼光学系３に対して９０度回転
させ、観察者の頭部等に装着されて使用される状態にお
いて、その出射機構２が接眼光学系３の上方に位置する
ように配置される。また、表示器２２において形成され
る画像の方向は第１実施形態における方向から９０度回
転される。他は第１実施形態と同様とされ、第１実施形
態と同様の作用効果を奏することができる。

【００２６】図３を参照して本発明の第３実施形態の小
型表示装置８１を説明する。ここで上記第１実施形態と
同様部分は同一符号で示す。この第３実施形態の表示装
置８１では、第１実施形態における反射型液晶表示器２
２に代えて自発光型表示器であるバックライト付液晶表
示器８２を用い、第１実施形態におけるプリズム状の主
光学素子６３に代えて、ハーフミラーやホログラム素子
等のフラットで等厚の板状コンバイナにより構成される
主光学素子８３を用い、また、第１実施形態における光
源２１、偏光板２４、１／４波長板６５をなくしてい
る。その主光学素子８３がハーフミラーにより構成され
る時は反射により画像表示光Ｌが光路変更され、ホログ
ラム素子により構成される時は回折により光路変更され
る。これにより、その表示器８２から出射されて主光学
素子８３を透過した画像表示光Ｌは、レンズ６４を通過
した後に補助光学素子６６において光路変更されること
でそのレンズ６４を再度通過して主光学素子８３に戻
り、しかる後に主光学素子８３において光路変更される
ことで接眼光学系３に導かれる。他は第１実施形態と同
様とされ、第１実施形態と同様の作用効果を奏すること
ができる。

【００２７】本発明は上記各実施形態に限定されない。
例えば、第１、第２実施形態において、主光学素子６３
はＰ偏光を反射すると共にＳ偏光を透過するものとし、
偏光板２４が光のＰ偏光成分を抽出し、反射型液晶表示
器においてＰ偏光の入射光が反射されてＳ偏光の画像表
示光になるものであってもよい。また、光源は面光源、
点光源等を問わず、点光源を使用する場合は、光源と主
光学素子の間に、拡散板、輝度向上用プリズムシート、
フレネルレンズ等を配置しても良い。反射型液晶表示器
はカラーフィルタを内蔵することでカラー画像を形成可
能なものでもよいし、カラーフィルタのないモノクロ画
像を形成するものでもよい。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の３色光を時分割発光する光源と、フィールドシ
ーケンシャル駆動されてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
用のモノクロ画像を時分割に形成する反射型液晶表示器
とを組み合わせ、視認対象の虚像をカラー表示してもよ
い。第２光学素子１２を全反射ミラーにより構成しても
よい。また、画像表示光を観察者の両方の眼に導くよう
にしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、軽量化、小型化、高視野化、
シースルー機能の共存が可能で、反射型表示器を用いて
画像表示光を出射可能な表示装置を提供できる。

【００２９】

【実施例】図４は、上記第１実施形態において、第１光
路変更面１１ａ、第２光路変更面１２ａ、および第１光
学素子１１における観察者の眼Ｅとの対向面１１ｂを自
由曲面により構成し、レンズ６４の数を２として各レン
ズ６４の表面６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄを上記の
数式（１）で示す回転対称非球面とした場合の画像表示
光Ｌの光路を示す。本実施例では、その自由曲面を、ｘ
ｙｚ座標空間において下記の数式（２）で示す自由曲面
形状関数により特定した。なお、その自由曲面形状関数
におけるＣｎｍは自由曲面係数であり、また、本実施例
では７次の項まで近似したが、その次数は特に限定され
ない。

【００３０】

【数２】

【００３１】以下の表１に、観察者の眼Ｅ、第１光路変
更面１１ａ、第２光路変更面１２ａ、第１光学素子１１
における観察者の眼Ｅとの対向面１１ｂ、反射型液晶表
示器２２の画像表示面２２ａ、各レンズ６４の表面６４
ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、補助光学素子６６の光路
変更面６６ａ、主光学素子６３における主光路変更面６
３ａ、反射型液晶表示器２２との対向面６３ｂ、主光学
素子６３における接眼光学系３との対向面６３ｃ、レン
ズ６４との対向面６３ｄそれぞれの頂点位置、および法
線の傾き角θを示す。なお、同一面でも画像表示光Ｌの
進行方向に対する向きが異なる場合は異なる面として取
り扱って重ねて示す。なお、画像表示面２２ａ、補助光
学素子６６の光路変更面６６ａ、主光学素子６３におけ
る主光路変更面６３ａ、反射型液晶表示器２２との対向
面６３ｂ、接眼光学系３との対向面６３ｃ、レンズ６４
との対向面６３ｄは平坦面とされ、観察者の眼Ｅは平坦
面とみなす。その頂点位置は、画像表示面２２ａの中心
から画像表示面２２ａに直交して出射した画像表示光Ｌ
と、眼Ｅに対応する平坦面との交点を原点とし、その画
像表示光Ｌと各面１１ａ、１１ｂ、１２ａ、２２ａ、６
３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６４ａ、６４ｂ、６４
ｃ、６４ｄ、６６ａとの交点をＸＺ座標で示す。正面を
向く観察者を基準にして、前後方向をＺ軸、左右方向を
Ｘ軸、上下方向をＹ軸とする。その法線の傾き角θは、
眼Ｅに対応する平坦面の原点における法線の傾き角を零
とし、各面１１ａ、１１ｂ、１２ａ、２２ａ、６３ａ、
６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６
４ｄ、６６ａの頂点位置における法線の傾き角を、右方
に向かう方向を正として示す。第１光学素子１１の材質
はポリカーボネート（ＰＣ）、主光学素子６３の材質は
光学ガラス（ＢＫ７）、各レンズ６４の材質はアクリル
樹脂（ＰＭＭＡ）とした。なお、１／４波長板６５は光
路への影響が小さいことから無視している。以下の表２
に、第１光学素子１１における第１光路変更面１１ａ
と、観察者の眼Ｅとの対向面１１ｂの自由曲面係数を示
す。以下の表３に、第２光学素子１２における第２光路
変更面１２ａの自由曲面係数を示す。以下の表４に、各
レンズ６４における主光学素子６３側の面６４ａ、６４
ｃの、曲率ｃ、２次曲面係数Ｋ、非球面係数αｉ（本実
施例ではｉ＝１〜５）を示す。以下の表５に、各レンズ
６４における補助光学素子６６側の面６４ｂ、６４ｄ
の、曲率ｃ、２次曲面係数Ｋ、非球面係数αｉ（本実施
例ではｉ＝１〜５）を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】図５は、眼Ｅにおける２５の点座標位置か
ら画像表示面２２ａに向かい光線を逆追跡し、画像表示
面２２ａにおける到達点をプロットしたスポットの拡大
図を示す。各スポットは、設定した瞳サイズ（直径５ｍ
ｍ）の範囲で瞳を動かした場合において、設定した表示
視野範囲（垂直画角１８度、水平画角２４度、対角画角
３０度）に分布する２５の点虚像であり、その径は光学
系の収差に対応する。各スポットの最大直径は０．１３
ｍｍであった。これより、本発明の光学系における収差
は小さく、明瞭な虚像を形成できることを確認できる。

【００３８】図６は、図５の各スポットの中心を破線で
結ぶことで得られる１６の四角形それぞれの、理想的な
形状からの歪みを示すディストーション図であり、基準
点から各スポットの中心までの距離の理想距離に対する
誤差の割合として求めた歪みの最大値は３．７％であっ
た。これより、本発明により形成される観察対象の虚像
の歪みは小さく、明瞭な虚像を形成できることを確認で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の表示装置の構成説明用
平面図

【図２】本発明の第２実施形態の表示装置の（１）は構
成説明用正面図、（２）は構成説明用側面図

【図３】本発明の第３実施形態の表示装置の構成説明用
平面図

【図４】本発明の実施例の光路図

【図５】本発明の実施例のスポット図

【図６】本発明の実施例のディストーション図

【図７】従来例の表示装置の構成説明図

【符号の説明】１、５１、８１表示装置２画像表示光の出射機構３接眼光学系４空間１１第１光学素子１１ａ第１光路変更面１２第２光学素子１２ａ第２光路変更面２１光源２２反射型液晶表示器６３、８３主光学素子６４レンズ６６補助光学素子８２表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示光の出射機構と、接眼光学系とを
備え、その接眼光学系により前記画像表示光が観察者の
眼に導かれることで、観察対象の虚像が形成される表示
装置において、その画像表示光の出射機構は、画像表示
光を出射する表示器と、入射光の一部を光路変更すると
共に一部を透過させるビームスプリット機能を有する主
光学素子と、入射光の光路を変更する補助光学素子と、
レンズとを備え、その主光学素子を透過した画像表示光
が、そのレンズを通過して補助光学素子に至った後に、
その補助光学素子において光路変更されることでそのレ
ンズを再度通過して主光学素子に戻るように、そのレン
ズは主光学素子と補助光学素子との間に配置され、その
レンズを再度通過した画像表示光が、その主光学素子に
おいて光路変更されることで前記接眼光学系に導かれる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記画像表示光の出射機構は光源を備え、
前記表示器は反射型とされ、その光源は、前記主光学素
子に向かって光を出射するように配置され、その光源か
ら主光学素子に至った光は、その反射型表示器に向かう
ように光路変更され、その反射型表示器に至った光が、
その主光学素子に向かうように反射された画像表示光と
される請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】その接眼光学系は、観察者の眼の前方に配
置される第１光学素子と、この第１光学素子の前方に空
間を介して配置される第２光学素子とを有し、その第１
光学素子における第２光学素子との対向面は第１光路変
更面とされ、その第２光学素子における第１光学素子と
の対向面は第２光路変更面とされ、前記画像表示光の出
射機構は、その第１光路変更面に向かって画像表示光を
出射するように配置され、その画像表示光が第１光路変
更面において第２光路変更面に向かうように光路変更さ
れた後に第２光路変更面において第１光路変更面に向か
うように光路変更されるように、両光路変更面の相対位
置が定められ、その画像表示光が第１、第２光路変更面
において光路変更された後に第１光学素子を透過するよ
うに、その第１光学素子は、入射光の一部を光路変更す
ると共に一部を透過させるビームスプリット機能を有す
る請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】その第１光学素子と第２光学素子とは、そ
れぞれ厚さが均一な板状とされ、その第２光学素子は、
入射光の一部を光路変更すると共に一部を透過させるビ
ームスプリット機能を有する請求項３に記載の表示装
置。