JP2002118799A

JP2002118799A - 画像表示装置、画像表示システムおよび画像表示素子

Info

Publication number: JP2002118799A
Application number: JP2001107644A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Ishino; 俊樹石野; Takashi Sudo; 貴士須藤; Atsushi Okuyama; 奥山　　敦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-04-19
Also published as: US6646809B1

Abstract

(57)【要約】【課題】画像表示装置において観察者の眼が常に一定
位置にあるとして遮光板を配置すると、眼の位置によっ
てフレア光やゴースト光が眼に導かれる。【解決手段】照明光を出射する光源５と、入射光を反
射して画像を表示する画像表示素子６と、光源からの照
明光を画像表示素子に向けて反射するとともに画像表示
素子からの画像光を透過させる照明光学素子２と、照明
光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く観察光学
素子１と、光源からの照明光に含まれる画像表示素子の
有効画像表示領域外への不要光および画像表示素子から
の画像光に含まれる有効観察空間外の不要光のうち少な
くとも一方を遮光する遮光部材７とを設けて画像表示素
子を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるヘッドマ
ウントディスプレイ等と称される画像表示装置、画像表
示システムおよび画像表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】観察者の頭部あるいは顔面に装着され、
観察者が高い没入感を得ながら画像や音声を楽しめるヘ
ッドマウントディスプレイが各種提案されている。

【０００３】ここで、図２９および図３０を用いて、従
来のヘッドマウントディスプレイについて説明する。こ
のヘッドマウントディスプレイ７０１は、本体７１１
と、この本体７１１の左右に設けられたツル部７１２
と、本体７１１に設けられた鼻当て７１３とを有して構
成され、眼鏡のように観察者の顔面に装着される。

【０００４】本体７１１は、ハウジング７１０によって
保持された図３０に示す画像表示系を有する。画像表示
系のうち、７０２は２次元画像を表示するための透過型
の液晶表示素子（ＬＣＤ）である。７０３はＬＣＤ７０
２を照明するためのバックライトであり、平面型の蛍光
管を使用している。７０４はＬＣＤ７０２およびバック
ライト７０３を駆動するための電気基板である。さらに
７０５はＬＣＤ７０２に表示された画像を観察者の眼７
２０に導く観察プリズムである。

【０００５】ＬＣＤ７０２上に表示された画像は、まず
観察プリズム７０５の第３の面７０８を透過し、第１の
面７０６で全反射される。第１の面７０６で反射された
画像光は、観察プリズム７０５の第２の面７０７で再び
反射される。その後画像光は第１の面７０６を透過し、
観察者の眼７２０に投影される。

【０００６】なお、第１の面７０６には画像光を全反射
させると同時に、第２の面７０７で反射した光を透過さ
せる作用がある。第１の面７０６は、観察プリズム７０
５の屈折率と空気の屈折率との差を利用して全反射条件
を第１の面７０６の有効径全体について満たすように設
計してもよいし、あるいは、第１の面７０６の大部分が
全反射条件を満足するようにし、満足しない領域では、
観察者側に射出する光線をけらない領域のみに反射膜を
蒸着などしてもよい。

【０００７】このように構成されたヘッドマウントディ
スプレイによれば、ＬＣＤ７０２上に表示された画像を
観察プリズム７０５によって拡大して（例えば、映画館
で映画を見たり大画面テレビを見たりしているように）
観察することができる。

【０００８】ところで、このようなヘッドマウントディ
スプレイにおいては、ＬＣＤ７０２から射出された光の
一部が観察プリズム７０５における光学有効部分外に入
射し、フレアやゴーストを発生させる原因となってい
る。

【０００９】このため、特開平９−６５２４５号公報に
は、観察プリズム７０５から射出した光の一部（不要
光）を遮光板７０７で遮光し、フレア光やゴースト光が
観察者の眼７２０に到達しないようにした構成が提案さ
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報にて提案されている画像表示装置では、観察者の眼が
常に一定位置にあることを前提した上で遮光板７０７を
配置しているため、眼の位置がずれるとフレア光やゴー
スト光が眼に導かれてしまうことがある。

【００１１】また、最近では、透過型ＬＣＤよりも精細
かつ高画質の画像を表示でき、パソコンやＤＶＤプレー
ヤー等から出力される画像に対応可能な反射型ＬＣＤを
用いた画像表示装置も提案されている。

【００１２】このような反射型ＬＣＤを用いた画像表示
装置の例として特開平１１−１２５７９１号公報に開示
された装置がある。この装置では、図３１に示すよう
に、光源からの光線を直接、反射型ＬＣＤに照明し、反
射型ＬＣＤからの画像をプリズム形状の光学素子によっ
て虚像として拡大表示して、観察者の眼に導く例が開示
されている。

【００１３】しかしながら、この例においては、反射型
ＬＣＤを照明する照明光がＬＣＤ上における有効画像表
示領域およびその外側の部分にも照射され、画像表示に
本来不要である反射光も併せて観察者の眼に導かれてし
まい、これら不要光によって画像の周囲が光って見えた
り、画像のコントラストが低下したり、フレアやゴース
トが発生したりする等、良好な画像を観察できなくなる
という問題がある。

【００１４】そこで本発明は、画像表示における不要光
を有効に除去することができ、これにより画像表示素子
への照明の均一化を向上させ、画像のコントラスト低
下、フレア、ゴーストの発生を有効に防止でき、良好な
画像を観察することできる画像表示装置を提供すること
を目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明の画像表示装置は、照明光を出射
する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示
素子と、光源からの照明光を画像表示素子に向けて反射
するとともに画像表示素子からの画像光を透過させる照
明光学素子と、照明光学素子を透過した画像光を観察者
の眼に導く観察光学素子と、光源からの照明光に含まれ
る画像表示素子おける有効画像表示領域外への不要光お
よび画像表示素子からの画像光に含まれる有効観察空間
外への不要光のうち少なくとも一方を遮光する遮光部材
とを備えたことを特徴としている。

【００１６】また、本願第２の発明では、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供
給装置とを有する画像表示システムにおいて、照明光を
出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像
表示素子と、光源からの照明光を画像表示素子に向けて
反射するとともに画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、照明光学素子を透過した画像光を観
察者の眼に導く観察光学素子と、光源からの照明光に含
まれる画像表示素子の有効画像表示領域外への不要光お
よび画像表示素子からの画像光に含まれる有効観察空間
外への不要光のうち少なくとも一方を遮光する遮光部材
とを備えたことを特徴としている。

【００１７】さらに、本願第３の発明では、入射光を観
察側空間に反射して画像を表示する画像表示素子におい
て、入力された画像信号に応じて照明光の透過・不透過
を制御する光制御層と、光制御層の裏面側に配置された
反射層と、斜めから照射された光のうち画像表示素子の
有効画像表示領域外への入射光を遮光するとともに、観
察側空間のうち有効観察空間外への反射光を遮光する遮
光部材とを備えたことを特徴としている。

【００１８】これら発明により、画像表示における不要
光を有効に除去することができ、これにより画像表示素
子への照明の均一化を向上させ、画像のコントラスト低
下、フレア、ゴーストの発生を有効に防止でき、良好な
画像を観察することが可能となる。

【００１９】したがって、画像表示装置と観察者の眼と
の位置関係にかかわらず、良好な画像観察が可能とな
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態である画像表示装置としてのヘッドマ
ウントディスプレイにおける画像表示ユニット部分の構
成を示している。

【００２１】図１において、１は観察プリズムである。
この観察プリズム１は、反射型の画像表示素子６が表示
した画像を拡大し、観察者の眼球に画像を導く。２は画
像表示素子６を照明するための照明プリズムである。３
は照明光を略平行光線にするための凸レンズである。

【００２２】光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）５
より射出された照明光は、偏光板４を通過し、直線偏光
に変換される。そして、凸レンズ３を通過し、略平行光
線として照明プリズム２に導かれる。

【００２３】照明プリズム２の第１の平面２ａで照明光
は屈折し、第３の平面２ｂに到達する。第３の平面２ｂ
は、照明光の全反射条件を満たしているため、照明光は
すべて反射され、第２の平面２ｃより射出される。

【００２４】第２の平面２ｃと画像表示素子６の間に
は、遮光部材７が配置されている。遮光部材７は、反射
防止性を有するつや消しの黒のシートで形成されてお
り、照明光線の反射を抑え、かつ照明光線を遮光する
（透過させない）ようになっている。

【００２５】また、遮光部材７は、画像表示素子６の有
効画像表示領域（以下、単に画像表示領域という）のみ
に照明光線を到達させるため、この画像表示領域に相当
する部分に開口部８を有しており、この開口部８以外の
部分が、不要な照明光の反射を抑えるように形成されて
いる。

【００２６】遮光部材７の開口部８を通過し、画像表示
素子６に到達した照明光は、画像表示素子６により画像
情報を持って反射され、再び照明プリズムの第２の面２
ｃに入射し、今度は、第３の面２ｂを透過して、観察プ
リズム１の第１面１ａに入射する。

【００２７】観察プリズム１の第１面１ａから入射した
画像光線は、観察プリズム１の第２面１ｂ、第３面１ｃ
にて反射し、観察プリズムの第２面１ｂより射出され、
観察者の眼球に導かれる事で、観察者は、画像表示素子
６に表示された画像を観察することができる。

【００２８】一方、遮光部材７の開口部８以外の部分
は、照明光に含まれる画像表示素子６の画像表示領域外
への不要光および画像表示素子６からの画像光に含まれ
る有効観察空間外の不要光を遮光する。

【００２９】本第１実施形態によれば、遮光部材７を照
明プリズム２と画像表示素子６との間に設置することに
より、画像表示領域の外側での不要な光の反射が抑えら
れ、画像の周囲が充分に暗くなり、観察される画像のコ
ントラストが改善される。これにより観察者は、快適に
画像を観察することができる。

【００３０】また、第１実施形態においては、遮光部材
として、反射防止性を有するつや消しの黒のシート材を
用いたが、本発明ではこの部材に限定されるものではな
く、例えば、つや消しの黒の印刷、塗装を、画像表示素
子６の表面上に施してもよい。これにより、同様の効果
が得られる。

【００３１】（第２実施形態）図２には、本発明の第２
実施形態である画像表示装置としてのヘッドマウントデ
ィスプレイにおける画像表示ユニット部分の構成を示し
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実施形態と同一の符号を付して
説明に代える。

【００３２】図２において、７は光源（ＬＥＤ）５の照
明光が、画像表示素子６に対し不要に反射するのを防ぐ
ための遮光部材である。遮光部材７は、反射防止性を有
するつや消し黒のモールド部材で形成されており、照明
光を通過させる開口部７ａの周囲には、画像表示素子６
側ほど開口面積が小さくなっていく段々の形状をした遮
光線形状部７ｂが形成されている。

【００３３】本実施形態によれば、遮光部材７を照明プ
リズム２と画像表示素子６との間に設置することによ
り、画像表示領域の外側での不要な光の反射が抑えら
れ、画像の周囲が充分に暗くなり、観察される画像のコ
ントラストが改善される。これにより観察者は、快適に
画像を観察することができる。

【００３４】（第３実施形態）図３には、本発明の第３
実施形態である画像表示装置としてのヘッドマウントデ
ィスプレイにおける画像表示ユニット部分の構成を示し
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実施形態と同一の符号を付して
説明に代える。

【００３５】図３において、１７は表示系保持部材であ
る。この表示系保持部材１７は、画像表示素子６、光源
（ＬＥＤ）５、偏光板４、照明レンズ３および照明プリ
ズム２を一体的に保持する。

【００３６】そして、この表示系保持部材１７に形成さ
れた、画像光を通過させる開口部１７ａの周囲（照明プ
リズム２と観察プリズム１との間）には、反射防止の処
理が施された遮光線形状部１７ｂが形成されている。

【００３７】この遮光線形状部１７ｂにより、画像光の
うち不要な光が観察プリズム１側の空間のうち有効観察
空間の外側に射出することを防止でき、画像光の不要な
反射を抑えて快適な観察画像を提供することが可能とな
る。

【００３８】なお、１８は観察プリズム１を保持するた
めのプリズム保持部材である。

【００３９】（第４実施形態）図４には、本発明の第４
実施形態である画像表示装置としてのヘッドマウントデ
ィスプレイにおける画像表示ユニット部分の構成を示し
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実施形態と同一の符号を付して
説明に代える。

【００４０】図４に示すように、本実施形態では、観察
プリズム１を保持するためのプリズム保持部材１８に形
成された画像光を通過させる開口部１８ａの周囲（照明
プリズム２と観察系プリズム１との間）には、反射防止
処理が施された遮光線形状部１８ｂが形成されている。

【００４１】この遮光線形状部１８ｂにより、画像光の
うち不要な光が観察プリズム１側の空間のうち有効観察
空間の外側に射出することを防止でき、画像光の不要な
反射を抑えて快適な観察画像を提供することが可能とな
る。

【００４２】また、１７は表示系保持部材であり、画像
表示素子６、光源（ＬＥＤ）５、偏光板４、照明レンズ
３および照明プリズム２を一体的に保持する。

【００４３】（第５実施形態）図５には、本発明の第５
実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントディ
スプレイの構成を示している。この図において、１０６
は照明光を発するＬＥＤ等の照明光源であり、１０７は
照明光源１０６から後方に射出した照明光を前方に反射
する反射笠である。

【００４４】１０５は照明光源１０６又は反射笠１０７
からの照明光を直線偏光に変換するための偏光板であ
る。１０４は偏光板１０５を通過した照明光を略平行光
とするための凸レンズである。

【００４５】１０８は画像表示素子としての反射型の液
晶表示素子（以下、単にＬＣＤという）である。

【００４６】１０３は凸レンズ１０４を通過した照明光
をＬＣＤ１０８に導く照明プリズム（照明光学素子）で
ある。この照明プリズム１０３は、凸レンズ１０４から
の照明光が入射する第１の面１０３ａと、照明光をＬＣ
Ｄ１０８に向けて射出させるとともにＬＣＤ１０８にて
反射した画像光が再入射する第２の面（入射出面）１０
３ｃと、第１の面１０３ａから入射した照明光を全反射
して第２の面１０３ｃに向かわせるとともに第２の面１
０３ｃから入射した画像光を透過させる第３の面１０３
ｂとを有して構成されている。

【００４７】１０１は照明プリズム１０３とともにＬＣ
Ｄ１０８にて反射した画像光が進む観察側空間に配置さ
れ、ＬＣＤ１０８にて反射して照明プリズム１０３を透
過した光を観察者の眼Ｅに導く観察プリズムである。

【００４８】この観察プリズム１０１は、照明プリズム
１０３を透過した光が入射する第１の面１０１ａと、第
１の面１０１ａから入射した光を全反射する第２の面１
０１ｂと、この第２の面１０１ｂにて反射した光を再度
第２の面１０１ｂに向けて反射する第３の面１０１ｃと
を有する。第３の面１０１ｃにて反射した光は、第２の
面１０１ｂを透過して観察者の眼Ｅに至る。

【００４９】観察プリズム１０１は、ＬＣＤ１０８から
第１の面１０１ａに入射した光を光学的なパワーを持っ
た面で複数回反射させることにより、ＬＣＤ１０８に表
示された画像を拡大して観察者Ｅの眼に投影する光学作
用を有する。また、観察プリズム１０１の第１の面１０
１ａおよび第３の面１０１ｃは、いずれも回転非対称な
非球面である自由曲面にて形成されており、これらの面
に入射した光により形成される画像の諸収差を良好に補
正する光学作用を有する。

【００５０】１０２は、照明プリズム１０３、照明光源
１０６、観察プリズム１０１、ＬＣＤ１０８の各構成要
素を保持するハウジングである。

【００５１】次に、図６を用いて反射型のＬＣＤ１０８
の基本構造について説明する。この図において、１８１
は表面側（照明プリズム側）の保護ガラスである。ま
た、１８６は裏面側の保護ガラスである。

【００５２】１８２は保護ガラス１８１の裏面側に積層
配置された透明電極（ＩＴＯ）であり、１８３はＩＴＯ
１８２の裏面側に積層配置された光制御層である液晶層
を示している。本実施形態では、液晶層にＴＮ液晶を用
いて構成している。

【００５３】１８４は液晶層１８３の裏面側に積層配置
された反射層である。１８５は反射層１８４を通じて液
晶層１８３を駆動するための電気回路を半導体技術によ
り構成したシリコン基板であり、反射層１８４と導通可
能に接続されている。

【００５４】このように構成されたＬＣＤ１０８では、
テレビ、ビデオ、パーソナルコンピュータ又はＤＶＤプ
レーヤー等の画像情報供給装置から入力された画像信号
に応じてＩＴＯ１８２に電圧が印加されると、ＩＴＯ１
８２と反射層１８４との間に電界が発生する。この電界
により液晶層１８３内の液晶が駆動され、液晶層１８３
に入射した光を透過させたり透過させなかったりする。
液晶層１８３を透過した光は、反射層１８４で反射さ
れ、再び液晶層１８３、ＩＴＯ１８２および保護ガラス
１８１を透過してＬＣＤ１０８から射出する。

【００５５】反射層１８４には、外周における電極が配
置された部分や液晶層１８３のうち画像表示に関わらな
い部分に重なる部分等を除いた有効画像表示領域があ
り、この領域に入射した照明光は、画像情報を持つ光
（画像光）として反射し、ＬＣＤ１０８から射出する。
そして、照明プリズム１０３および観察プリズム１０１
に入射する。

【００５６】ここで、ＬＣＤ１０８から射出して照明プ
リズム１０３や観察プリズム１０１に入射する光のなか
で、上述した照明プリズム１０３や観察プリズム１０１
による本来の光学作用を受けるのは、照明プリズム１０
３の第２の面１０３ｃや観察プリズム１０１の第１の面
１０１ａのうち一定の光学有効部分に入射した光であ
り、光学有効部分以外の部分に入射した光は拡散する等
してフレアやゴーストを発生させるおそれがある。

【００５７】また、反射層１８４のうち有効画像表示領
域以外の部分に入射した光が照明プリズム１０３の第２
の面１０３ｃや観察プリズム１０１の第１の面１０１ａ
のうち光学有効部分に入射すると、観察画像の周囲が明
るくなり、観察画像のコントラストを低下させる原因と
なる。

【００５８】このことについて、図７（ｂ）を用いてよ
り詳しく説明する。本実施形態のヘッドマウントディス
プレイでは、照明プリズム１０３を介して照明光をＬＣ
Ｄ１０８に対して斜めから入射させている。このため、
反射層１８４のうち有効画像表示領域以外の部分に照明
光が入射すると、図７（ｂ）にで示すように、画像情
報を持たない光が照明プリズム１０３の第２の面１０３
ｃや観察プリズム１０１の第１の面１０１ａにおける光
学有効部分（つまりは、これら光学有効部分の大きさや
形状によって決まる有効観察空間）に向かって反射した
り、で示すように光が照明プリズム１０３の第２の面
１０３ｃや観察プリズム１０１の第１の面１０１ａにお
ける光学有効部分以外の部分（すなわち、有効観察空間
外）に向かって反射したりする。

【００５９】そして、上記の光は、観察画像の周囲を
明るくし、観察画像のコントラストを低下させる原因と
なる。また、上記の光は、フレアやゴーストを発生さ
せる原因となる。

【００６０】そこで本第５実施形態では、図７（ａ）、
図５に示すように、反射層１８４上（液晶層１８３側の
面上）における上記有効画像表示領域以外の部分を、反
射防止処理を施した部分（遮光部材）１８４ａとしてい
る。

【００６１】反射防止処理の例としては、反射層１８４
の金属表面のうち上記有効画像表示領域外の部分を酸化
処理し、入射した光を反射しないようにすることが挙げ
られるが、液晶層１８３と反射層１８４との間にごく薄
い遮光層を設ける等、他の方法を採用してもよい。

【００６２】これにより、反射層１８４のうち上記有効
画像表示領域以外の部分に照明光が入射して上記の
ように反射することを確実に防止している。

【００６３】このように本第５実施形態によれば、反射
層１８４上における有効画像表示領域外に反射防止処理
部分（遮光部材）１８４ａを形成しているので、観察画
像の周囲を充分に暗くすることができ、観察画像のコン
トラストを向上させることができる。また、反射層１８
４での光の反射に起因するフレアやゴーストの発生を防
止できるので、これらのない良好な画像を観察すること
ができる。

【００６４】さらに本第５実施形態によれば、有効画像
表示領域の外端と反射防止処理部分１８４ａの内端との
位置ずれが原理的に発生しないため、反射防止処理部分
１８４ａによる画像のケラレが発生せず、観察画像の品
位を損なうおそれがない。

【００６５】（第６実施形態）図８には、本発明の第６
実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントディ
スプレイの構成を示している。なお、本実施形態のヘッ
ドマウントディスプレイの基本構成は第５実施形態のも
のと同じであるので、共通する構成要素には第５実施形
態と同符号を付して説明に代える。

【００６６】第５実施形態では、ＬＣＤ１０８の内部に
遮光部材としての反射防止処理部分１８４ａを設けた場
合について説明したが、本第６実施形態では、遮光部材
２００をＬＣＤ１０８の表面上（すなわち、保護ガラス
１８１の表面上）に設けている。

【００６７】この遮光部材２００は、保護ガラス１８１
の表面上に、反射防止性を有するつや消しの黒を印刷し
たり塗装したりすることによって形成されている。ま
た、保護ガラス１８１の表面上に遮光シートを接着等し
てもよい。

【００６８】このように、保護ガラス１８１上への印
刷、塗装あるいは接着等によって遮光部材２００を設け
ることにより、第５実施形態のようにＬＣＤ１０８の内
部に反射防止処理部分１８４ａを設ける場合に比べて、
簡単に下記の効果を得ることができる。

【００６９】本第６実施形態では、図９に示すように、
遮光部材２００は、ＬＣＤ１０８の反射層１８４のうち
有効画像表示領域以外の部分に入射しようとする照明光
を遮る。このため、第５実施形態と同様に、照明光が
ＬＣＤ１８４の反射層１８４ａのうち有効画像表示領域
以外の部分に入射して、有効観察空間内又は同空間外に
反射する光の発生を防止できる。

【００７０】ところで、本第６実施形態では、遮光部材
２００が反射層１８４に対して液晶層１８３，ＩＴＯ１
８２および保護ガラス１８１の厚さ分離れているので、
図９にで示すように反射層１８４と遮光部材２００と
の間を通過して反射層１８４の有効画像表示領域以外の
部分に入射して有効観察空間外に反射しようとする光
や、で示すように反射層１８４の有効画像表示領域内
に入射し、反射層１８４と遮光部材２００との間を通過
して有効観察空間外に反射しようとする光が発生する
が、遮光部材２００はこれらの光がＬＣＤ１０８か
ら射出することも阻止する。

【００７１】したがって本第６実施形態によれば、の
ような光によって観察画像の周囲が明るくなったり、
のような光によってフレアやゴーストが発生することを
防止でき、観察画像のコントラストの向上を図ることが
できるとともに、フレアやゴーストのない良好な画像を
観察することができる。

【００７２】さらに、ＬＣＤ１０８の表面に遮光部材２
００を形成しているため、遮光部材２００の位置ずれに
よる画像のケラレが発生しにくく、観察画像の品位を低
下させるおそれはきわめて少ない。

【００７３】（第７実施形態）図１０には、本発明の第
７実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示している。なお、本実施形態のヘ
ッドマウントディスプレイの基本構成は第５実施形態の
ものと同じであるので、共通する構成要素には第５実施
形態と同符号を付して説明に代える。

【００７４】上述の第６実施形態では、ＬＣＤ１０８の
表面に遮光部材２００を設けた場合について説明した
が、本第７実施形態では、遮光部材３００を、照明プリ
ズム１０３の第２の面（入射出面）１０３ｃ上に設けて
いる。

【００７５】この遮光部材３００は、第２の面１０３ｃ
上に、反射防止性を有するつや消しの黒を印刷したり塗
装したりすることによって形成されている。また、第２
の面１０３ｃ上に、遮光部材３００として遮光シートを
接着等してもよい。

【００７６】このように、照明プリズム１０３上への印
刷、塗装あるいは接着等によって遮光部材３００を設け
ることにより、簡単に第６実施形態と同様の効果を得る
ことができる。

【００７７】また、本第７実施形態では、照明プリズム
１０３上に遮光部材３００を設けるため、遮光部材３０
０の印刷、貼り付けを失敗したとしても、照明プリズム
１０３を洗浄したり遮光シートの貼り直したりすること
によって容易にやり直しをすることが可能である。

【００７８】（第８実施形態）図１１には、本発明の第
８実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示している。なお、本第８実施形態
のヘッドマウントディスプレイの基本構成は第５実施形
態のものと同じであるので、共通する構成要素には第５
実施形態と同符号を付して説明に代える。

【００７９】本第８実施形態では、図１２（ａ）に詳し
く示すように、第６実施形態のようにＬＣＤ１０８の表
面に遮光部材（第１の遮光部材）２００を設けるととも
に、第７実施形態のように遮光部材（第２の遮光部材）
３００を照明プリズム１０３の第２の面１０３ｃ上にも
設けている。

【００８０】ここで、本第８実施形態における遮光部材
２００の開口寸法と遮光部材３００の開口寸法との関係
を以下に説明する。

【００８１】すなわち、遮光部材２００の開口寸法をｗ
１とし、遮光部材３００の開口寸法をｗ２とし、これら
遮光部材２００，３００間の間隔をδとし、ＬＣＤ１０
８への照明光の入射角度をθとしたとき、ｗ２＞ｗ１＋２δｓｉｎθ …（１）の関係を満足している。

【００８２】このようにＬＣＤ１０８にて反射した光の
進行方向に順に設けられた遮光部材２００，３００の開
口寸法を設定することにより、これら遮光部材２００，
３００より観察画像がケラレて観察画像の品位が低下し
てしまうことを防ぐことができる。

【００８３】なお、図１２（ｂ）に示すように、第１の
遮光部材として、第５実施形態のようにＬＣＤ１０８の
反射層１８４に反射防止処理部分１８４ａを形成すると
ともに第２の遮光部材として、第７実施形態のように照
明プリズム１０３の第２の面１０３ｃ上に遮光部材３０
０を設けてもよい。この場合、反射防止処理部分１８４
ａの開口寸法をｗ１と、遮光部材３００の開口寸法ｗ２
とが上記式（１）の関係を満たすようにすればよい。

【００８４】また、第１の遮光部材として、第５実施形
態のようにＬＣＤ１０８の反射層１８４に反射防止処理
部分１８４ａを形成するとともに、第２の遮光部材とし
て、第６実施形態のようにＬＣＤ１０８の表面上に遮光
部材２００を設けてもよい。この場合、反射防止処理部
分１８４ａの開口寸法をｗ１と、遮光部材２００の開口
寸法ｗ２とが上記式（１）の関係を満たすようにすれば
よい。

【００８５】さらに、本第８実施形態では、第１および
第２の遮光部材のみを設けた場合について説明したが、
これ以外にも遮光部材を設けてもよい。例えば、遮光部
材を、ＬＣＤ１０８の反射層１８４上と、ＬＣＤ１０８
の表面上と、照明プリズム１０３の第２の面１０３ｃ上
の３箇所に設けてもよい。

【００８６】（第９実施形態）図１３には、本発明の第
９実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示している。なお、本第９実施形態
のヘッドマウントディスプレイの基本構成は第５実施形
態のものと同じであるので、共通する構成要素には第５
実施形態と同符号を付して説明に代える。

【００８７】第５実施形態から第８実施形態では、ＬＣ
Ｄ１０８および照明プリズム１０３のうち一方又は双方
に遮光部材を設けることによってのみ観察画像のコント
ラスト向上やフレア等の防止を図るようにした場合につ
いて説明したが、本第９実施形態では、これらに加え
て、さらに観察画像のコントラスト向上やフレア等の防
止を図るための構成を追加する場合を示している。

【００８８】図１３において、１１７は、照明光源１０
６、反射笠１０７、偏光板１０５、凸レンズ１０４、照
明プリズム１０３およびＬＣＤ１０８を一体的に保持す
る表示系保持部材である。１１８は観察プリズム１０１
を保持するプリズム保持部材である。

【００８９】表示系保持部材１１７およびプリズム保持
部材１１８には、それぞれ、照明プリズム１０３から観
察プリズム１０１に向かって射出した光のうち、観察画
像のコントラスト低下を招く光やフレア等を発生させる
光を遮る遮光部材である遮光部１１７ａ，１１８ａが形
成されている。

【００９０】このように、ＬＣＤ１０８で反射した光が
通過する光路に複数の遮光部（遮光部材）を形成するこ
とによって、第５から第８実施形態よりもさらに効果的
に観察画像のコントラスト向上やフレア等の防止を図る
ことができるとともに、観察画像のケラレによる品位低
下を防止することができる。

【００９１】なお、本第９実施形態では、表示系保持部
材１１７およびプリズム保持部材１１８の双方に遮光部
１１７ａ，１１８ａを形成した場合について説明した
が、表示系保持部材１１７およびプリズム保持部材１１
８のうち一方にのみ遮光部（遮光部材）を形成してもよ
い。

【００９２】（第１０実施形態）図１４は、本発明の第
１０実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウント
ディスプレイの構成を示す説明する図であり、４０１は
ＲＧＢの光を発する光源、４０２は画像表示素子として
の反射型液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）、４０３は
照明プリズム、４０４は凸レンズ、４０５は拡散板、４
０７は第１の偏光板、４０８は反射防止性を有する遮光
部材、４０９は第２の偏光板、４１０は観察プリズム、
Ｅは観察者の眼である。

【００９３】光源４０１から発せられた光は、凸レンズ
４０４に入射し、凸レンズ４０４によってレンズの光軸
に平行な光線とされ、拡散板４０５に入射し、拡散板４
０５によって様々な方向に射出され、第１の偏光板４０
７を透過し、一部の光線は照明プリズム４０３の第１の
面４１２上に貼り付けられた遮光部材４０８によって遮
光され、それ以外の光線は照明プリズム４０３に導かれ
る。照明プリズム４０３に導かれた光は、照明プリズム
４０３の第１の面４１２を透過して、第３の面４１４で
反射し、第２の面４１３を透過した後、ＬＣＤ４０２に
入射してＬＣＤ４０２の画像表示領域を照明する。ＬＣ
Ｄ４０２に入射した光線はＬＣＤ４０２で反射されて、
画像光として照明プリズム４０３の第２の面４１３を再
び透過し、第３の面４１４を透過して第２の偏光板４０
９を通り、観察プリズム４１０に至る。

【００９４】照明プリズム４０３は、観察プリズム４１
０とＬＣＤ４０２の間に配置され、観察プリズム４１０
側の第３の面４１４とＬＣＤ４０２側の第２の面４１３
が所定の角度に構成されている。この照明プリズム４０
３において、第２の面４１３と第３の４１４の間で照明
光と画像光は一部同じ領域を通っている。

【００９５】本第１０実施形態の観察プリズム４１０
は、３つの面から成り、ＬＣＤ４０２で反射され照明プ
リズム４０３を透過した光は、観察プリズム４１０の第
１の面４１５を透過し、第２の面４１６、第３の面４１
７で反射し、第２の面４１６を透過した後、観察者の眼
Ｅに至る。

【００９６】図１５に示すように、偏光板４０７、４０
９は、ＬＣＤ４０２に対して入射側と射出側にそれぞれ
設けられている。光源４０１からの無偏光の光４１８は
第１の偏光板４０７によって第１の偏光方向４１９に揃
えられ、照明プリズム４０３の第３の面４１４で反射さ
れ、照明プリズム４０３の第２の面４１３を透過し、Ｌ
ＣＤ４０２に入射する。ＬＣＤ４０２に入射した偏光光
４２０はＬＣＤ４０２で変調を受け、第１の偏光方向に
対して９０°の変調を受けた光は第２の偏光板４０９を
透過し、変調を受けない光は第２の偏光板４０９で吸収
される。

【００９７】図１６は、遮光部材４０８の効果について
説明する図である。遮光部材４０８がない場合、図１６
（ａ）に示すように、光源４０１から射出され、レンズ
４０４によって拡散板４０５に導かれた光のうち、観察
者の眼Ｅに近い側の拡散板４０７の射出面で拡散される
光４２１は、その一部は照明プリズム４０３の第３の面
４１４で反射され、ＬＣＤ４０２を照明し、ＬＣＤ４０
２から反射された後、画像光として観察者の眼Ｅに導か
れるが、それ以外の光線は、照明プリズム４０３を透過
し、ＬＣＤ４０２を照明することなく、観察プリズム４
１０に入射し、観察プリズム４１０の第３の面４１７で
反射され、そのうちの一部の光線は観察者の眼Ｅに入っ
てしまう。

【００９８】これに対し本第１０実施形態では、図１６
（ｂ）に示すように、光源４０１と照明プリズム４０３
の間に反射防止性を有する遮光部材４０８を配置するこ
とにより、図１６（ａ）においてＬＣＤ４０２を照明す
ることなく観察者の眼に導かれる光の成分を除去してい
る。

【００９９】このように遮光部材４０８を設けることに
より、不要な光を有効に除去でき、これにより、観察画
像のコントラスト向上やフレア等の防止を図ることがで
きるとともに、観察画像のケラレによる品位低下を防止
することができる。なお、遮光部材４０８としては、反
射防止性を有するつや消し黒の印刷、塗装さらに遮光テ
ープが用いられる。

【０１００】（第１１実施形態）図１７は本発明の第１
１実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントデ
ィスプレイを示している。図１７において、第１０実施
形態と同一部分には同一の符号を付してある。図１７に
示すように、照明プリズム４０３の第１の面４１２上に
は、第１の遮光部材４０８１が貼り付けられており、さ
らに照明プリズム４０３の第３の面４１４上の観察者の
眼に近い側には、第２の遮光部材４０８２が貼り付けら
れている。

【０１０１】このように第１、第２の遮光部材４０８
１、４０８２を設けることにより、不要光を確実に除去
でき、さらに、観察画像のコントラスト向上やフレア等
の防止を図ることができるとともに、観察画像のケラレ
による品位低下を防止することができる。

【０１０２】（第１２実施形態）図１８は本発明の第１
２実施形態を示す画像表示装置であるヘッドマウントデ
ィスプレイを示している。図１８において、第１０実施
形態と同一部分には同一の符号を付してある。図１８に
示すように、偏光板４０７と照明プリズム４０３の第１
の面４１２との間には、遮光部材４０８３が偏光板４０
７上に貼り付けられて設けられている。

【０１０３】この実施形態でも、不要光を確実に除去で
き、さらに、観察画像のコントラスト向上やフレア等の
防止を図ることができるとともに、観察画像のケラレに
よる品位低下を防止することができる。

【０１０４】なお、遮光部材４０８は拡散板４０５と照
明プリズム４０３との間に不図示の保持部材によって配
置しても良く、さらに、遮光部材４０８は照明プリズム
４０３または観察プリズム４１０を保持する不図示の保
持部材に直接、形成してもよい。

【０１０５】次に、本発明の実施形態における遮光部材
の開口形状について図１９を用いて説明する。

【０１０６】ここで、図１９（ａ）、（ｂ）は、図１４
における光源４０１からＬＣＤ４０２までの光学素子の
位置関係を明瞭にするために、各光学素子を照明プリズ
ム４０３の反射面である第３の面４１４に関して元の位
置から対称的に折り返した図である。なお、図１９
（ａ）、（ｂ）において拡散板、偏光板は図示を省略す
るが、拡散板は図２０に示すように、拡散板に入射する
光線の入射方向に強度が最大となるので、入射光線の入
射方向と同一方向に射出する光線の成分だけを考慮して
説明する。

【０１０７】光源４０１から射出された光は、照明プリ
ズム４０３の第３の面４１４により反射されて、ＬＣＤ
４０２を斜め方向から照明することになる。したがっ
て、光源４０１からＬＣＤ４０２までの光線の距離は、
ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域の短辺方向の上側と下
側で異なり、図１９（ａ）に示すように、遮光部材４０
８の開口４０８ａを長方形の形状にした場合、ＬＣＤ４
０２の下側で、光源４０１とＬＣＤ４０２との距離が、
ＬＣＤ４０２の上側より遠いため照明光は下側でやや広
がる。

【０１０８】このように本発明の実施形態における遮光
部材４０８の開口の形状を長方形の開口４０８ａとした
場合、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域を照明すること
ができ、有効画像表示領域外の部分の不要光を除去でき
る。

【０１０９】図１９（ｂ）は本発明の実施形態における
遮光部材４０８の開口の他の形状を説明するための図で
ある。

【０１１０】図１９（ｂ）に示すように、遮光部材４０
８の開口４０８ｂは、台形形状に形成されている。

【０１１１】遮光部材４０８の開口４０８ｂは、図１９
（ａ）の開口４０８ａに比べて開口４０８ｂの下側の辺
が狭い台形形状に形成されている。したがって、遮光部
材４０８の台形形状の開口４０８ｂを通過した照明光
は、ＬＣＤ４０２の平面上でＬＣＤ４０２の有効画像表
示領域の形状に近い領域を照明することになる。

【０１１２】このように本発明の実施形態における遮光
部材４０８の開口の形状を台形形状の開口４０８ｂとし
た場合、図１９（ａ）に示した遮光部材４０８の開口４
０８ａを用いた場合より、さらに、ＬＣＤ４０２の有効
画像表示領域のみを照明することができ、有効画像表示
領域外の部分の不要光を確実に除去できる。

【０１１３】次に、図１９（ａ）、（ｂ）で説明した本
発明の実施形態における遮光部材の開口により照明され
る画像表示素子（ＬＣＤ）の面上の有効画像表示領域の
短辺方向における照明長さの条件について図２１を用い
て説明する。

【０１１４】図２１は、図１４における光源４０１から
ＬＣＤ４０２までの光学素子の位置関係を明瞭にするた
めに、各光学素子を照明プリズム４０３の反射面である
第３の面４１４に関して元の位置から対称的に折り返し
た図である。なお、図２１において拡散板、偏光板は図
示を省略するが、拡散板は図２２に示すように、拡散板
に入射する光線の入射方向に強度が最大となるので、入
射光線の入射方向と同一方向に射出する光線の成分だけ
を考慮して説明する。

【０１１５】図２１に示すように（図１４にも示してい
る）、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域における短辺方
向の長さをｈ、光源４０１の発光領域の有効径をψ、遮
光部材４０８の、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域の短
辺方向に対応する方向の開口の幅の長さをＤ、ＬＣＤ４
０２の中心を照明する光線を光軸としたときのこの光軸
に直交する平面に対するＬＣＤ４０２の傾き角をθ、光
源４０１から遮光部材４０８までの距離をａ、ＬＣＤ４
０２の中心を照明する光線を光軸としたときの光軸上の
照明プリズム４０３の第１の面４１２から第３の面４１
４まで光路の長さをｂ１、ＬＣＤ４０２の中心を照明す
る光線を光軸としたときの光軸上の照明プリズム４０３
の第３の面４１４から第２の面４１３まで光路の長さを
ｂ２、照明プリズム４０３の屈折率をｎ、遮光部材４０
８からＬＣＤ４０２までの空気換算した長さをｂ、（但
し、ｂは、ｂ＝（ｂ１＋ｂ２）／ｎ）とするとき、光源
４０１の上端から射出されＬＣＤ４０２の上側に導かれ
る光線から、光源４０１の下端から射出されＬＣＤ４０
２の下側に導かれる光線が照明する領域でＬＣＤ４０２
の面上の有効画像表示領域の短辺方向の照明長さｈは、

【０１１６】

【数５】 …（２）で表され、このｈで表される照明領域がＬＣＤ４０２の
有効画像表示領域を７割以上を含み、ＬＣＤ４０２の有
効画像表示領域の３倍の領域以下に入るという条件

【０１１７】

【数６】 …（３）を満足するようにすることで、光源４０１から射出され
る光が効率的にＬＣＤ４０２の有効画像表示領域を照明
するようにしている。

【０１１８】式（３）の下限を超える範囲では、光源４
０１から射出されＬＣＤ４０２の周辺部を照明する光線
のうち一部の光線は、照明するまでに遮光部材４０８に
よって遮光されてしまい画像の周辺部で暗くなってしま
う。また、式（３）の上限を超える範囲では、ＬＣＤ４
０２を照明しない不要な照明光が増え、フレアの発生の
原因となる。

【０１１９】さらに、図２１において（図１４にも示し
ている）、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域における短
辺方向の長さをＬ、光源４０１の発光領域の有効径を
ψ、遮光部材４０８の、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領
域の短辺方向に対応する方向の開口の幅の長さをＤ、Ｌ
ＣＤ４０２の中心を照明する光線を光軸としたとき、こ
の光軸に直交する平面に対するＬＣＤ４０２の傾き角を
θ、光源４０１から遮光部材４０８までの距離をａ、Ｌ
ＣＤ４０２の中心を照明する光線を光軸としたとき、光
軸上の照明プリズム４０３の第１の面４１２から第３の
面４１４まで光路の長さをｂ１、ＬＣＤ４０２の中心を
照明する光線を光軸としたとき、光軸上の照明プリズム
４０３の第３の面４１４から第２の面４１３まで光路の
長さをｂ２、照明プリズム４０３の屈折率をｎ、遮光部
材４０８からＬＣＤ４０２までの空気換算した長さを
ｂ、（但し、ｂは、ｂ＝（ｂ１＋ｂ２）／ｎ）光源４０１から射出され遮光部材４０８の開口の中心を
透過しＬＣＤ４０２の中心を照明する光線を光軸とした
場合、光源４０１が光軸から平行移動した移動量をｔ、
とするとき、光源４０１の上端から射出されＬＣＤ４０
２の上側に導かれる光線から、光源４０１の下端から射
出されＬＣＤ４０２の下側に導かれる光線が照明する領
域でＬＣＤ４０２の面上の有効画像表示領域の短辺方向
の照明長さｈは、

【０１２０】

【数７】 …（４）で表され、このｈで表される照明領域がＬＣＤ４０２の
有効画像表示領域を７割以上を含み、ＬＣＤ４０２の有
効画像表示領域の３倍の領域以下に入るという条件

【０１２１】

【数８】 …（５）を満足するようにすることで、光源４０１から射出され
る光が効率的にＬＣＤ４０２の画像表示領域を照明する
ようにしている。

【０１２２】式（５）の下限を超える範囲では、光源４
０１から射出されＬＣＤ４０２の周辺部を照明する光線
のうち一部の光線は、照明するまでに遮光部材４０８に
よって遮光されてしまい画像の周辺部で暗くなってしま
う。また、式（５）の上限を超える範囲では、ＬＣＤ４
０２を照明しない不要な照明光が増え、フレアの発生の
原因となる。

【０１２３】次に、本発明の実施形態における遮光部材
４０８の開口の、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域の短
辺方向に対応する辺の長さの条件について図２１、図１
４を用いて説明する。

【０１２４】図２１において（図１４にも示してい
る）、ＬＣＤ４０２の画像表示領域における短辺方向の
長さをＬ、光源４０１の発光領域の有効径をψ、遮光部
材４０８の、ＬＣＤ４０２の有効画像表示領域の短辺方
向に対応する方向の開口の幅の長さをＤ、ＬＣＤ４０２
の中心を照明する光線を光軸としたとき、この光軸に直
交する平面に対するＬＣＤ４０２の傾き角をθ、光源４
０１から遮光部材４０８までの距離をａ、ＬＣＤ４０２
の中心を照明する光線を光軸としたとき、光軸上の照明
プリズム４０３の第１の面４１２から第３の面４１４ま
で光路の長さをｂ１、ＬＣＤ４０２の中心を照明する光
線を光軸としたとき、光軸上の照明プリズム４０３の第
３の面４１４から第２の面４１３まで光路の長さをｂ
２、照明プリズム４０３の屈折率をｎ、遮光部材４０８
からＬＣＤ４０２までの空気換算した長さをｂ、（但
し、ｂは、ｂ＝（ｂ１＋ｂ２）／ｎ）光源４０１から射出され遮光部材４０８の開口の中心を
透過しＬＣＤ４０２の中心を照明する光線を光軸とした
場合、光源４０１が光軸から平行移動した移動量をｔ、
とするとき、光源４０１の上端から射出され、ＬＣＤ４
０２の上側に導かれる光線から、光源４０１の下端から
射出されＬＣＤ４０２の下側に導かれる光線が照明する
領域でＬＣＤ４０２の面上の有効画像表示領域の短辺方
向の照明長さｈは、

【０１２５】

【数９】 …（４）で表され、このｈで表される照明領域がＬＣＤ４０２の
有効画像表示領域を７割以上を含み、ＬＣＤ４０２の有
効画像表示領域の３倍の領域以下に入るという条件

【０１２６】

【数１０】 …（５）を満足しているとき、遮光部材４０８の開口の、ＬＣＤ
４０２の有効画像表示領域の短辺方向に対応する辺の長
さＤは、上述の（４）式を変形して、

【０１２７】

【数１１】 …（６）で表される。

【０１２８】このとき、上述の各変数を、

【数１２】

【０１２９】とするとき、Ｄは以下の条件、１．０≦Ｄ≦２２．９（ｍｍ） …（７）を満足する。

【０１３０】条件式（７）を満足することで光源４０１
から射出される光が効率的にＬＣＤ４０２の画像表示領
域を照明するようにしている。

【０１３１】式（７）の下限を超える範囲では、光源４
０１から射出されＬＣＤ４０２の周辺部を照明する光線
のうち一部の光線は、照明するまでに遮光部材４０８に
よって遮光されてしまい画像の周辺部で暗くなってしま
う。また、式（７）の上限を超える範囲では、ＬＣＤ４
０２を照明しない不要な照明光が増え、フレアの発生の
原因となる。

【０１３２】次に、本発明の実施形態における観察プリ
ズムの数値実施例を説明する。上述の実施形態の観察プ
リズムは、偏心面で構成しているので、偏心面の各面の
形状を表すために絶対座標系とローカル座標系を設定す
る。図２３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。

【０１３３】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
な直線であり、この瞳孔面の平面上にある。Ｙ軸は原点
Ｏを通り瞳孔面の平面上でＺ軸に対して反時計回りに９
０°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。

【０１３４】ローカル座標の原点Ｏｉは絶対座標（ｄＸ
ｉ，ｄＹｉ，ｄＺｉ）で各面ｉ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Ｔｉｌｔｉをなす直線である。ここでＴ
ｉｌｔｉ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の角
度を成すときに正とする。ローカル座標のＹ軸は原点Ｏ
ｉ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。

【０１３５】各面の形状はローカル座標で表す。上述の
偏心面の各面の形状は、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わされる。

【０１３６】 c(x²+y²) Z = ------------------------------------ 1+{1-c²(x²+y²)}^1/2 +c4 (x²-y²) +c5 (-1+2x²+2y²) +c9 (-2y+3x²y+3y³) +c10 (3x²y-y³) +c11 (x⁴-6x²y²+y⁴) +c12 (-3x²+4x⁴+3y²-4y⁴) +c13 (1-6x²+6x⁴-6y²+12x²y²+6y⁴) +c19 (3y-12x²y+10x⁴y-12y³+20x²y³+10y⁵) +c20 (-12x²y+15x⁴y+4y³+10x²y³-5y⁵) +c21 (5x⁴y-10x²y³+y⁵) +c22 (x⁶-15x⁴y²+15x²y⁴-y⁶) +c23 (6x⁶-30x⁴y²-30x²y⁴+6y⁶-5x⁴+30x²y²-5y⁴) +c24 (15x⁶+15x⁴y²-15x²y⁴-15y⁶-20x⁴+20y⁴+6x²-6y²) +c25 (20x⁶+60x⁴y²+60x²y⁴+20y⁶-30x⁴-60x²y²-30y⁴+12x²+12y²-1) 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番眼のゼルニケ多
項式の非球面係数である。

【０１３７】以下、表１、２にそれぞれ本発明の実施形
態における観察プリズムの第１、第２の数値実施例を示
す。

【０１３８】（第１数値実施例）≪表1 ≫ fx（X 方向の焦点距離）= 19.118mm、fy（Y 方向の焦点距離）= 19.376mm wx（X 方向の半画角）= 14.6° , wy （Y 方向の半画角） = 11.1 ° prism n （観察プリズムの屈折率） = 1.571 S1 r : ∞ d :31.61 n : 1.0000 S2 dX2：0 dY2：-61.22 dZ2：31.61 Tilt2：-4.58 r :-387.806 c4 :-4.885e-04 c5 :-3.769e-04 c9 :-4.612e-07 c10:-1.599e-06 c11: 2.735e-08 c12: 1.302e-09 c13:-2.524e-09 c19:-1.755e-11 c20: 2.857e-12 c21: 3.613e-10 c22:-4.584e-12 c23:-1.324e-13 c24: 9.690e-14 c25:-2.070e-13 S3 dX3：0 dY3：-5.89 dZ3 ：37.23 Tilt3：-23.86 r : -62.575 c4 :-1.293e-03 c5 :-1.070e-03 c9 :-3.652e-06 c10:-9.954e-06 c11: 3.326e-07 c12:-6.316e-07 c13: 9.565e-08 c19:-1.707e-08 c20: 1.741e-08 c21:-1.442e-08 c22:-2.759e-10 c23: 3.529e-10 c24:-2.403e-11 c25: 1.781e-10 S4 dX4：0 dY4：-61.22 dZ4：31.61 Tilt4：-4.58 r :-387.806 c4 :-4.885e-04 c5 :-3.769e-04 c9 :-4.612e-07 c10:-1.599e-06 c11: 2.735e-08 c12: 1.302e-09 c13:-2.524e-09 c19:-1.755e-11 c20: 2.857e-12 c21: 3.613e-10 c22:-4.584e-12 c23:-1.324e-13 c24: 9.690e-14 c25:-2.070e-13 S5 dX5：0 dY5：8.08 dZ5：46.89 Tilt5：44.96 r :-185.986 c4 : 1.348e-02 c5 :-5.340e-03 c9 :-5.793e-05 c10:-2.757e-04 c11:-1.124e-05 c12:-8.225e-06 c13: 6.202e-07 c19:-1.004e-07 c20:-2.030e-07 c21:-4.138e-07 c22: 0.000e+00 c23: 0.000e+00 c24: 0.000e+00 c25: 0.000e+00 S6 dX6：0 dY6：12.95 dZ6 ：42.02 Tilt6：-62.17 S6 r : ∞ d : 0.20 n : 1.0000 S7 dX7：0 dY7：13.13 dZ7 ：41.92 Tilt7：66.50 S7 r : ∞ d : 6.00 n : 1.6968 S8 dX8：0 dY8：18.43 dZ8 ：39.12 Tilt8：37.65 S8 r : ∞ d : 0.30 n : 1.0000 S9 r : ∞ d : 1.76 n : 1.5230 S10 r : ∞ d : 0.00 n : 1.0000 ここで、表におけるＳｉ（ｉ＝１〜１０）は図２３に示
すように、観察者の眼Ｅにおける像面Ｓ１から逆トレー
スしたときに光線の通る順に、観察プリズム４１０の３
つの面Ｓ２（Ｓ４）、Ｓ３、Ｓ５、照明プリズム４０３
の２つの面Ｓ７、Ｓ８、ＬＣＤ４０２の表面Ｓ９、反射
像面Ｓ１０を示す。また、表におけるfxは観察プリズム
のｘ方向の焦点距離に相当する値で、観察者の眼からの
逆トレースにおいて、無限遠物体からの入射光の入射角
度θと、その光線がＬＣＤで結像する像高ｘ_mから、 fx＝ｘ_m／tan θ 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。

【０１３９】また、fyは観察プリズムのｙ方向の焦点距
離であり、ｘ方向の焦点距離と同様にして算出するが、
ＬＣＤの上側と下側で焦点距離が異なるため、ＬＣＤ上
側の像高ｙ_mとＬＣＤ下側の像高−ｙ_m′からそれぞれ
求めた焦点距離の平均値としている。

【０１４０】式（２）の数値：

【０１４１】

【数１３】

【０１４２】（第２数値実施例）≪表２≫ fx （X 方向の焦点距離）= 17.78 , fy （Y 方向の焦点距離）= 19.01 wx （X 方向の半画角）= 15.0 deg , wy （Y 方向の半画角）= 11.2 deg prism n （観察プリズムの屈折率）= 1.571 S1 r : ∞ d :24.44 n : 1.0000 S2 dX 2 ：0 dY2：-66.11 dZ2：24.44 Tilt2：-6.97 r :-460.248 c4 :-9.304e-04 c5 :-3.211e-04 c9 : 3.394e-07 c10:-7.294e-06 c11: 8.999e-08 c12:-3.540e-09 c13:-1.663e-09 c19:-4.677e-11 c20:-4.003e-12 c21: 7.951e-10 c22:-2.935e-12 c23:-1.193e-12 c24: 7.284e-13 c25:-6.250e-13 S3 dX 3 ：0 dY3：-2.25 dZ3 ：36.72 Tilt3：-29.69 r : -51.494 c4 :-1.601e-03 c5 :-2.139e-03 c9 :-6.666e-06 c10:-8.173e-06 c11: 5.438e-08 c12:-3.901e-07 c13:-3.012e-07 c19:-1.203e-08 c20: 2.125e-09 c21:-6.631e-09 c22:-2.517e-10 c23: 1.007e-10 c24:-1.856e-10 c25:-4.149e-11 S4 dX 4 ：0 dY4：-66.11 dZ4：24.44 Tilt4：-6.97 r :-460.248 c4 :-9.304e-04 c5 :-3.211e-04 c9 : 3.394e-07 c10:-7.294e-06 c11: 8.999e-08 c12:-3.540e-09 c13:-1.663e-09 c19:-4.677e-11 c20:-4.003e-12 c21: 7.951e-10 c22:-2.935e-12 c23:-1.193e-12 c24: 7.284e-13 c25:-6.250e-13 S5 dX 5 ：0 dY5：10.37 dZ5 ：42.98 Tilt5：40.94 r :-212.022 c4 : 1.936e-02 c5 :-4.534e-03 c9 :-6.159e-04 c10:-7.698e-04 c11:-5.875e-05 c12:-5.283e-06 c13: 2.545e-05 c19:-2.037e-07 c20: 2.618e-07 c21: 1.569e-06 c22: 0.000e+00 c23: 0.000e+00 c24: 0.000e+00 c25: 0.000e+00 S6 dX 6 ：0 dY6：16.94 dZ6 ：37.28 Tilt6：48.13 S6 r : ∞ d :-1.78 n : 1.0000 S7 dX 7 ：0 dY7：15.61 dZ7 ：36.09 Tilt7：64.39 S7 r : ∞ d : 3.34 n : 1.5163 S8 dX 8 ：０ dY8 ：18.10 dZ8 ：38.32 Tilt8：34.39 S8 r : ∞ d : 0.10 n : 1.0000 S9 r : ∞ d : 1.10 n : 1.5230 S10 r : ∞ d : 0.00 n : 1.0000 ここで、Ｓｉ、ｆｘ、ｆｙは表１の説明と同様である。

【０１４３】式（２）の数値：

【０１４４】

【数１４】

【０１４５】また、図２４及び図２５はそれぞれ、表１
で示した本発明の実施形態における第１の数値実施例の
横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差と
ｙ方向の収差について示してある。

【０１４６】また、図２６及び図２７はそれぞれ、表２
で示した本発明の実施形態における第２の数値実施例の
横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差と
ｙ方向の収差について示してある。

【０１４７】次に、本発明の実施形態における画像表示
システムとしてのヘッドマウントディスプレイおよび画
像情報供給装置について図２８を用いて説明する。

【０１４８】図２８において、５００はヘッドマウント
ディスプレイ（以下ＨＭＤという）を示している。ＨＭ
Ｄ５００のメインフレーム５０１には、支持部材５０２
を介してディスプレイ本体５０３が支持されている。デ
ィスプレイ本体５０３内には、上述した実施形態におい
て説明した反射型のＬＣＤ４０２、照明プリズム４０
３、光源４０１、観察プリズム４１０、遮光部材が収容
されており、この他に図示を省略するが、各種の回路基
板等の電気部品も収容されている。

【０１４９】また、メインフレーム５０１には、装着時
に観察者の額に接触するパッド５０４が取付けられてい
る。メインフレーム５０１の両側には、側面フレーム５
０５ａ、５０５ｂが内側に向けて付勢力を発生するよう
に取付けられている。パッド５０４および側面フレーム
５０５ａ、５０５ｂの付勢力によりＨＭＤ５００が、観
察者の頭部に装着されるようになっている。ディスプレ
イ本体５０３には、中継ボックス５０６からの画像信号
等の各信号、電源を供給するための中継コード５０７が
接続されている。

【０１５０】また、図２８において、６００は画像供給
装置を示している。画像供給装置６００は、たとえばコ
ンピュータ６０１、ＤＶＤなどのディスクプレーヤ６０
２、ビデオカセットプレーヤ６０３、テレビ受像機６０
４からの画像信号を出力するものであり、各装置の信号
出力は、中継ボックス５０６に接続され、中継ボックス
５０６を介して中継コード５０７からＨＭＤ５００の図
示を省略した各回路基板に供給され、供給された画像が
ＬＣＤ４０２に表示される。

【０１５１】そしてその表示された画像光が観察プリズ
ム４１０から観察者に与えられる。このとき、本発明に
おいては、照明光・画像光における不要な光は遮光部材
にて効果的に除去されるため、良好な画像を観察するこ
とができる。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像表示における不要光を有効に除去することができ、
これにより画像表示素子への照明の均一化を向上させ、
画像のコントラスト低下、フレア、ゴーストの発生を有
効に防止でき、良好な画像を観察することができる。

【０１５３】したがって、画像表示装置と観察者の眼と
の位置関係にかかわらず、良好な画像を観察させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第３実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第４実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第５実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図６】図５のヘッドマウントディスプレイに用いられ
る反射型のＬＣＤを示す断面図である。

【図７】図６のＬＣＤの反射層に形成された反射防止処
理部分の説明図である。

【図８】本発明の第６実施形態であるヘッドマウントデ
ィスプレイの構成を示す断面図である。

【図９】図８の第６実施形態のヘッドマウントディスプ
レイに設けられた遮光部の説明図である。

【図１０】本発明の第７実施形態であるヘッドマウント
ディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の第８実施形態であるヘッドマウント
ディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１２】図１１の第８実施形態のヘッドマウントディ
スプレイにおける遮光部の開口寸法の関係を示す模式図
である。

【図１３】本発明の第９実施形態であるヘッドマウント
ディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１４】本発明の第１０実施形態であるヘッドマウン
トディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１５】図１４の第１０実施形態における照明系の偏
光状態を説明するための図である。

【図１６】図１４の第１０実施形態における遮光部材の
作用を説明するための図である。

【図１７】本発明の第１１実施形態であるヘッドマウン
トディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１８】本発明の第１２実施形態であるヘッドマウン
トディスプレイの構成を示す断面図である。

【図１９】図１４から図１８の本発明の実施形態におけ
る遮光部材の開口部の形状を説明するための図である。

【図２０】図１９における光線の強度を示す図である。

【図２１】図１４から図１９における本発明の実施形態
の遮光部材の位置・開口の大きさに関する光学条件を説
明するための図である。

【図２２】図２１における光線の強度を示す図である。

【図２３】本発明の実施形態における観察プリズムを説
明するための絶対座標系・ローカル座標系を示す図であ
る。

【図２４】本発明の実施形態の観察プリズムの第１数値
実施例の観察者の眼から逆トレースしたときのＬＣＤ上
での横収差図である。

【図２５】本発明の実施形態の観察プリズムの第１数値
実施例の観察者の眼から逆トレースしたときのＬＣＤ上
での像の歪曲図である。

【図２６】本発明の実施形態の観察プリズムの第２数値
実施例の観察者の眼から逆トレースしたときのＬＣＤ上
での横収差図である。

【図２７】本発明の実施形態の観察プリズムの第２数値
実施例の観察者の眼から逆トレースしたときのＬＣＤ上
での像の歪曲図である。

【図２８】本発明の実施形態である画像表示システムを
説明するための図である。

【図２９】従来のヘッドマウントディスプレイの分解斜
視図である。

【図３０】上記従来のヘッドマウントディスプレイの光
学的構成を示す断面図である。

【図３１】従来の別のヘッドマウントディスプレイの光
学的構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１，４１０観察プリズム２ハウジング３，４０３照明プリズム４凸レンズ５偏光板６，４０１照明光源７反射笠８，４０２液晶表示素子１７液晶保持部材１８プリズム保持部材１７ａ，１８ａ，２０，３０，４０８遮光部材８１，８６保護ガラス８２透明電極（ＩＴＯ）８３液晶層８４反射層８４ａ反射防止処理部分８５シリコン基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥山敦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） 2H042 AA02 AA03 AA09 AA15 AA26 2H087 KA14 KA23 NA18 TA01 TA04 TA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明光を出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示素子と、前記光源からの照明光を前記画像表示素子に向けて反射
するとともに前記画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、前記照明光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く
観察光学素子と、前記光源からの照明光に含まれる前記画像表示素子の有
効画像表示領域外への不要光および前記画像表示素子か
らの画像光に含まれる有効観察空間外への不要光のうち
少なくとも一方を遮光する遮光部材とを備えたことを特
徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記照明光学素子が、前記光源と前記画
像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した照
明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素子
に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射し
た照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面とを
有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記第２の面
から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面から射出
することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】前記観察光学素子が、少なくとも１つの
反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、これ
ら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面であ
ることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】前記遮光部材が、前記光源と前記照明光
学素子との間、前記照明光学素子と前記画像表示素子と
の間および前記照明光学素子と前記観察光学素子との間
の少なくとも１つの個所に設けられていることを特徴と
する請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】前記遮光部材に、反射防止処理が施され
ていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装
置。
【請求項６】前記画像表示素子が、入力された画像信
号に応じて入射光の透過・不透過を制御する光制御層と
この光制御層の裏面側に配置された反射層とを有し、前記遮光部材は、前記光制御層と前記反射層との間の有
効画像表示領域外に設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】前記遮光部材が、前記反射層の有効画像
表示領域外に反射防止処理を施すことにより設けられて
いることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】前記遮光部材が、前記画像表示素子の表
面上の有効画像表示領域外に設けられていることを特徴
とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】前記遮光部材が、前記照明光学素子にお
ける前記照明光を前記画像表示素子に向けて出射して前
記画像表示素子からの画像光を入射する入出射面上に設
けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像表
示装置。
【請求項１０】照明光を出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示素子と、前記光源からの照明光を前記画像表示素子に向けて反射
するとともに前記画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、前記照明光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く
観察光学素子と、前記光源からの照明光に含まれる前記画像表示素子の有
効画像表示領域外への不要光および前記画像表示素子か
らの画像光に含まれる有効観察空間外への不要光のうち
少なくとも一方を遮光する遮光部材とを備え、前記画像表示素子は、入力された画像信号に応じて入射
光の透過・不透過を制御する光制御層とこの光制御層の
裏面側に配置された反射層とを有し、前記照明光学素子は、前記照明光を前記画像表示素子に
向けて出射し、前記画像表示素子からの画像光を入射さ
せる入出射面を有し、前記遮光部材は、前記光制御層と前記反射層との間およ
び前記照明光学素子の前記入出射面上、又は前記画像表
示素子の表面上および前記照明光学素子の入出射面上に
設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】前記照明光学素子は、前記光源と前記
画像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した
照明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素
子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射
した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面と
を有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記
第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面
から射出することを特徴とする請求項１０に記載の画像
表示装置。
【請求項１２】前記観察光学素子は、少なくとも１つ
の反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、こ
れら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面で
あることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装
置。
【請求項１３】前記画像表示素子にて反射する光の進
行方向に順に第１および第２の遮光部材が設けられてお
り、前記第１の遮光部材における前記画像表示素子の有効画
像表示領域の上下方向に対応する開口幅寸法をｗ１と
し、前記第２の遮光部材における前記画像表示素子の有
効画像表示領域の上下方向に対応する開口幅寸法をｗ２
とし、これら両遮光部材間の間隔をδとし、前記画像表
示素子への照明光の入射角度をθとしたとき、ｗ２＞ｗ１＋２δｓｉｎθ の関係を満足していることを特徴とする請求項１０に記
載の画像表示装置。
【請求項１４】照明光を出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示素子と、前記光源からの照明光を前記画像表示素子に向けて反射
するとともに前記画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、前記照明光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く
観察光学素子と、前記光源からの照明光に含まれる前記画像表示素子の有
効画像表示領域外への不要光を遮光する遮光部材とを備
え、前記遮光部材は、前記光源と前記照明光学素子との間に
設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】前記照明光学素子は、前記光源と前記
画像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した
照明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素
子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射
した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面と
を有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記
第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面
から射出することを特徴とする請求項１４に記載の画像
表示装置。
【請求項１６】前記観察光学素子は、少なくとも１つ
の反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、こ
れら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面で
あることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装
置。
【請求項１７】前記遮光部材を通過した前記光源から
の照明光により照明される前記画像表示素子の面上の有
効画像表示領域の短辺方向の照明長さが、以下の条件を
満足することを特徴とする請求項１４に記載の画像表示
装置。【数１】但し、画像表示素子の面上の有効画像表示領域の短辺方
向の照明長さをｈとし、前記画像表示素子の有効画像表示領域の短辺の長さをＬ
とし、前記光源の発光領域の有効径をψとし、前記遮光部材の、前記画像表示素子の有効画像表示領域
の短辺方向に対応する方向の開口の幅の長さをＤとし、前記画像表示素子の中心を照明する光線を光軸としたと
きのこの光軸に直交する平面に対する前記画像表示素子
の傾き角をθとし、前記光源から前記遮光部材までの距離をａとし、前記遮光部材から前記画像表示素子までの空気換算した
長さをｂとする。
【請求項１８】前記遮光部材の開口の、前記画像表示
素子の有効画像表示領域の短辺方向に対応する辺の長さ
が、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１４
に記載の画像表示装置。１．０≦Ｄ≦２２．９（ｍｍ）但し、前記遮光部材の開口における前記画像表示素子の
有効画像表示領域の短辺方向に対応する辺の長さＤを、【数２】で表し、前記画像表示素子の有効画像表示領域の短辺の長さをＬ
とし、前記光源の前記光軸から平行移動した移動量をｔとし、前記光源の発光領域の有効径をψとし、前記画像表示素子の中心を照明する光線を光軸としたと
きのこの光軸に直交する平面に対する前記画像表示素子
の傾き角をθとし、前記光源から前記遮光部材までの距離をａとし、前記遮光部材から前記画像表示素子までの空気換算した
長さをｂとし、前記光源から射出され前記遮光部材の開口の中心を透過
し前記画像表示素子の中心を照明する光線を光軸とした
ときの前記光源が光軸から平行移動した移動量をｔとし
た場合に、上記各変数が、【数３】を満足することを条件とする。
【請求項１９】前記光源から射出され前記遮光部材の
開口の中心を透過し、前記画像表示素子の中心を照明す
る光線を光軸としたとき、前記光源が光軸から平行移動
した位置に設けられていることを特徴とする請求項１４
に記載の画像表示装置。
【請求項２０】前記遮光部材を通過した前記光源から
の照明光により照明される前記画像表示素子の面上の有
効画像表示領域の短辺方向の照明長さは、以下の条件式
を満足することを特徴とする請求項１９に記載の画像表
示装置。【数４】但し、前記画像表示素子の面上の有効画像表示領域の短
辺方向の照明長さをｈとし、前記光源の前記光軸から平行移動した移動量をｔとし、前記画像表示素子の有効画像表示領域の短辺の長さをＬ
とし、前記光源の発光領域の有効径をψとし、前記遮光部材における前記画像表示素子の有効画像表示
領域の短辺方向に対応する方向の開口の幅の長さをＤと
し、前記画像表示素子の中心を照明する光線を光軸としたと
きのこの光軸に直交する平面に対する前記画像表示素子
の傾き角をθとし、前記光源から前記遮光部材までの距離をａとし、前記遮光部材から前記画像表示素子までの空気換算した
長さをｂとする。
【請求項２１】前記遮光部材は、前記光源からの光線
が前記照明光学素子の反射面で反射されて前記画像表示
素子に至る経路のうち、光源から画像表示素子までの経
路の長い側で前記画像表示素子の有効画像表示領域の長
辺方向に対応する開口の辺の長さが、光源から画像表示
素子までの経路の短い側で前記画像表示素子の有効画像
表示領域の長辺方向に対応する開口の辺の長さよりも短
い長さであることを特徴とする請求項１４に記載の画像
表示装置。
【請求項２２】前記照明光学素子は、前記光源と前記
画像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した
照明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素
子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射
した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面と
を有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記
第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面
から射出することを特徴とする請求項１４に記載の画像
表示装置。
【請求項２３】前記観察光学素子は、少なくとも１つ
の反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、こ
れら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面で
あることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装
置。
【請求項２４】照明光を出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示素子と、前記光源からの照明光を前記画像表示素子に向けて反射
するとともに前記画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、前記照明光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く
観察光学素子と、前記光源からの照明光に含まれる前記画像表示素子の有
効画像表示領域外への不要光および前記画像表示素子か
らの画像光に含まれる有効観察空間外への不要光のうち
少なくとも一方を遮光する遮光部材と、前記光源、前記画像表示素子、前記照明光学素子および
前記観察光学素子の少なくとも１つを保持する保持部材
とを備え、前記遮光部材は、前記保持部材に一体的に設けられてい
ることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２５】前記照明光学素子は、前記光源と前記
画像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した
照明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素
子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射
した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面と
を有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記
第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面
から射出することを特徴とする請求項２３に記載の画像
表示装置。
【請求項２６】前記観察光学素子は、少なくとも１つ
の反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、こ
れら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面で
あることを特徴とする請求項２４に記載の画像表示装
置。
【請求項２７】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供給装置とを有する画像表
示システムにおいて、照明光を出射する光源と、入射光を反射して画像を表示する画像表示素子と、前記光源からの照明光を前記画像表示素子に向けて反射
するとともに前記画像表示素子からの画像光を透過させ
る照明光学素子と、前記照明光学素子を透過した画像光を観察者の眼に導く
観察光学素子と、前記光源からの照明光に含まれる前記画像表示素子の有
効画像表示領域外への不要光および前記画像表示素子か
らの画像光における有効観察空間外への不要光のうち少
なくとも一方を遮光する遮光部材とを備えたことを特徴
とする画像表示システム。
【請求項２８】前記照明光学素子は、前記光源と前記
画像表示素子との間に配置され、前記光源から射出した
照明光が入射する第１の面と、照明光を前記画像表示素
子に向けて射出する第２の面と、前記第１の面から入射
した照明光を前記第２の面に向けて反射する第３の面と
を有し、前記画像表示素子から射出した画像光が、前記
第２の面から前記照明光学素子に入射し、前記第３の面
から射出す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。
【請求項２９】前記観察光学素子は、少なくとも１つ
の反射面を含む複数の光学作用面を有して構成され、こ
れら光学作用面のうち少なくとも１つは回転非対称面で
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。
【請求項３０】前記画像情報供給装置は、パーソナル
コンピュータ又はＤＶＤプレーヤー、ビデオプレーヤ
ー、テレビ受像機のいずれか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。
【請求項３１】入射光を観察側空間に反射して画像を
表示する画像表示素子において、入力された画像信号に応じて照明光の透過・不透過を制
御する光制御層と、前記光制御層の裏面側に配置された反射層と、斜めから照射された光のうち前記画像表示素子における
有効画像表示領域外への入射光を遮光するとともに、前
記観察側空間のうち有効観察空間外への反射光を遮光す
る遮光部材とを備えたことを特徴とする画像表示素子。
【請求項３２】前記遮光部材は、前記光制御層と前記
反射層との間の有効画像表示領域外に設けられているこ
とを特徴とする請求項３１に記載の画像表示素子。
【請求項３３】前記遮光部材は、前記反射層の有効画
像表示領域外に反射防止処理を施すことにより設けられ
ていることを特徴とする請求項３１に記載の画像表示素
子。
【請求項３４】前記遮光部材は、素子表面上の有効画
像表示領域外に設けられていることを特徴とする請求項
３１に記載の画像表示素子。