JP2002341286A - Display device - Google Patents

Display device

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JP2002341286A
JP2002341286A JP2001146226A JP2001146226A JP2002341286A JP 2002341286 A JP2002341286 A JP 2002341286A JP 2001146226 A JP2001146226 A JP 2001146226A JP 2001146226 A JP2001146226 A JP 2001146226A JP 2002341286 A JP2002341286 A JP 2002341286A
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JP
Japan
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light
prism
unit
reflection surface
internal reflection
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Pending
Application number
JP2001146226A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kiyomatsu
智 清松
Kazumi Otsubo
一三 大坪
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2002341286A publication Critical patent/JP2002341286A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device using a reflection type display panel equipped with a compact and stable lighting function. SOLUTION: Stable lighting quality which is efficient and free of the emission of unnecessary light can be obtained for a reflection type display module and the module is constituted compactly by effectively adopting a structure wherein a sub-prism 16, a rotary parabolic mirror, a micromirror which reflects the light from a light source nearly toward the center of an eyepiece lens, or a direct light source is arranged.

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】本発明はデータとして保存
し、または配信される動画像や静止画像を視覚に虚像と
して表示面を、拡大して尚且つ高精細に提示できる機能
を有するディスプレイ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 a display device having a function of enlarging a display surface of a moving image or a still image, which is stored or distributed as data, as a virtual image and presenting the display surface with high definition. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】さまざまな情報機器、特に液晶、または
光電的な画像表示手段などによりビジュアルな情報を取
り扱うことができる機器が目覚しい進展を見せている。
また使用する時や場所を選ばない、いわゆるモバイル機
器といわれるパーソナルユースの情報処理マシンの進展
も著しい。このモバイル機器に求められている性能は携
帯性能のよいコンパクトな形体や情報処理スピードの速
さ、処理機能の多さなどのほか、小型の機器の限られた
スペースでより多くの情報を正確にわかり易く利用者へ
表示する手段が求められている。機器の任意の操作表面
の大部分を占める液晶などによる表示手段などが現在主
流になってきているが、機器の小型化にともない残念な
がら表示面積、文字、図表も小さく見にくくなってきて
いる。
2. Description of the Related Art Various information devices, especially devices capable of handling visual information by means of liquid crystal or photoelectric image display means, have made remarkable progress.
In addition, there has been a remarkable progress in personal use information processing machines, which are so-called mobile devices that can be used anywhere or at any place. The performance required of this mobile device includes a compact form with good mobile performance, a high speed of information processing, a large number of processing functions, etc., as well as more information accurately in a limited space of a small device. Means for displaying to the user in an easy-to-understand manner are required. At present, display means such as liquid crystal, which occupy most of an arbitrary operation surface of the device, has become mainstream, but unfortunately, as the size of the device has decreased, the display area, characters, and charts have also become smaller and more difficult to see.

【0003】そこでこの課題を解決する一つの有効な表
示方法としてヘッドマウントディスプレイやファインダ
ー(チェック)ディスプレイなどの虚像拡大ディスプレ
イ装置が近年注目されてきており、多くの研究や関連機
器の開発が進んでいる。
In view of the above, virtual image magnifying display devices such as a head-mounted display and a finder (check) display have recently attracted attention as one effective display method for solving this problem, and much research and development of related devices have been advanced. I have.

【0004】これは液晶、またはプラズマなどの光電的
手段による対角幅で約1インチ以下の表示画面を有する
2次元の小型表示装置によるもの、またはLEDなどの
1次元アレー光源をミラーなどの光路折り曲げ手段を用
いてアレー方向と直角方向へのスキャンニングによって
の視覚に見掛け上の2次元画像を形成する手段などによ
る動画、または静止画などの画像を凸レンズや凹面反射
鏡などの光学的拡大手段を用いて虚像として視覚へ拡大
投影し、実際の表示画面より見かけ上大画面として表示
する方法、装置である。
[0004] This is based on a small two-dimensional display device having a display screen of about 1 inch or less in diagonal width by photoelectric means such as liquid crystal or plasma, or a one-dimensional array light source such as an LED by an optical path such as a mirror. Optically enlarging means such as a convex lens or concave reflecting mirror for moving images or still images by means of forming an apparent two-dimensional image by scanning in the direction perpendicular to the array direction using a bending means. Is a method and apparatus for enlarging and projecting a virtual image as a virtual image using an image, and displaying an apparently larger screen than an actual display screen.

【0005】小型の表示装置を虚像として拡大すること
で機器の小型化、装置の消費電力、及び価格を抑制でき
るメリットがあり、また小型の表示素子に関わらず見か
けの表示画面を拡大され、高精細な虚像として提示する
ことができる。今後ますます小型表示装置の分解能、コ
ントラスト、輝度、拡大光学系の性能向上、画像処理技
術などの進展などがあいまって、性能のよい拡大ディス
プレイ装置がさまざまな装置やシーンで利用されるよう
になってくると思われる。
[0005] Enlarging a small display device as a virtual image has the advantages of downsizing the device, suppressing power consumption of the device, and reducing the price. In addition, the apparent display screen is enlarged regardless of the small display device, and the high It can be presented as a fine virtual image. In the future, the resolution, contrast, brightness, performance of magnifying optics, and the development of image processing technology, etc. of small display devices will be combined, and magnified display devices with good performance will be used in various devices and scenes. It seems to come.

【0006】また小型表示装置の表示画像を明るく提示
する為には、小型表示装置自体が発光するのではない限
り照明装置が必要になる。この照明装置には大きく分類
して2つの方法がある。1つは小型表示装置の背後に発
光光源を設置してその透過光を視覚部へ投影する方法、
すなわちバックライト照明。2つは小型表示装置の前面
に発光光源を設置してその反射光を視覚部へ投影する方
法、すなわちフロントライト照明とがあるが、近年、小
型で高精細、低消費電力、製造設備などを含めたトータ
ルでの低コストで反射型の小型表示モジュールが注目さ
れている。そこで後者のフロントライと照明での落射照
明法による虚像拡大ディスプレイ装置について図9、及
び図10を用いてその光学系を示すとともにその構造と
作用について説明する。図9、図10ともに、従来のデ
ィスプレイ装置の構成図である。
In order to present a display image of a small display device brightly, an illumination device is required unless the small display device itself emits light. This lighting device is roughly classified into two methods. One is to install a light emitting source behind a small display device and project the transmitted light to a visual part,
That is, backlight illumination. The two methods include a method of installing a light emitting light source on the front of a small display device and projecting the reflected light to a visual part, that is, a front light illumination. In recent years, a small, high-definition, low power consumption, manufacturing facility, etc. Attention has been focused on a low-cost, reflective, small-sized display module including the entire system. The optical system of the latter virtual image magnifying display device by the epi-illumination method using the front light and illumination will be described with reference to FIGS. 9 and 10, and its structure and operation will be described. 9 and 10 are configuration diagrams of a conventional display device.

【0007】まず図9において凹面鏡の画像拡大作用を
用いた虚像拡大ディスプレイ装置の構成を説明する。小
型の蛍光管や電球、電子発光素子などの光源部1と、こ
の光源部1からの光を略90度折り曲げる作用を持つ第
1のハーフミラー7と、折り曲げられた光により照らさ
れ目的の表示画面を形成するところの小型表示装置4
と、この小型表示装置4からの反射光のうち透過光を略
90度折り曲げる作用を持つ第2のハーフミラー2と、
この第2のハーフミラー2からの反射光を視覚部5へ集
光する作用を持つ凹面鏡3とからなる構造をとり、光路
が光学系内を第2のハーフミラー2と凹面鏡3で2度折
り曲げられており、光学系を比較的コンパクトに構成す
ることができる特長を持つ。
First, the configuration of a virtual image magnifying display device using the image magnifying action of a concave mirror will be described with reference to FIG. A light source unit 1 such as a small fluorescent tube, a light bulb, an electronic light emitting element, etc., a first half mirror 7 having a function of bending the light from the light source unit 1 by approximately 90 degrees, and a target display illuminated by the bent light Small display device 4 that forms a screen
A second half mirror 2 having a function of bending transmitted light of the reflected light from the small display device 4 by approximately 90 degrees;
A structure including a concave mirror 3 having a function of condensing the reflected light from the second half mirror 2 to the visual part 5 is adopted, and the optical path is bent twice in the optical system by the second half mirror 2 and the concave mirror 3. It has the feature that the optical system can be made relatively compact.

【0008】観察者の視覚部5の視線方向の外に設置さ
れた小型表示装置4に描き出された表示画像(不図示)
の光の一部は前述のように第2のハーフミラー2で略9
0度折り曲げられたのち凹面鏡3で反射され収斂されつ
つ、今度は第2のハーフミラー2を凹面鏡3の光軸6に
沿って透過して拡大された表示画像(不図示)の虚像を
視覚部5に投影することができる。この方法では比較的
広い視野角が得られ、また収差(色収差など)の発生も
比較的小さく押さえることができ、多くの製品が実用化
されている。
A display image (not shown) drawn on the small display device 4 installed outside the line of sight of the observer's visual section 5.
Part of the light of the second half mirror 2 is approximately 9
After being bent by 0 °, the reflected image is converged by the concave mirror 3, and then transmitted through the second half mirror 2 along the optical axis 6 of the concave mirror 3, and a virtual image of a display image (not shown) is enlarged. 5 can be projected. According to this method, a relatively wide viewing angle can be obtained, and the occurrence of aberration (such as chromatic aberration) can be suppressed to a relatively small value. Many products have been put to practical use.

【0009】さらにまた光源部1を視覚部5から見て小
型表示装置4の側面部の高い位置に、図示したように光
源部1と照明の為の第1のハーフミラー7を光軸軸外に
設置してなるもので、小型表示装置4の表示面の法線に
対して略垂直に表示部全体を照らす。これは同軸落射照
明と言われるもので、照射のムラが比較的少なく安定し
た照明が実現できるため顕微鏡や精密光学機器に多く利
用されている。
Further, the light source unit 1 and the first half mirror 7 for illumination are mounted off the optical axis at a high position on the side surface of the small display device 4 as viewed from the visual unit 5 as shown in FIG. And illuminates the entire display section substantially perpendicular to the normal of the display surface of the small display device 4. This is referred to as coaxial epi-illumination, and is widely used in microscopes and precision optical instruments because it can realize stable illumination with relatively small unevenness in irradiation.

【0010】次に図10を用いて2つ目の照明方法であ
るところの単純な軸外傾斜照明法による拡大虚像ディス
プレイ装置を説明する。同図において、小型表示装置4
の光束外でハーフミラー2の側部に光源部1を配置し
て、小型表示装置4の表示面の法線に対して角度θをも
って小型表示装置4の光軸外からハーフミラー2などを
介さずに直接全体を照明する。照明され反射した光は前
述のようにさらにハーフミラー2で反射され、凹面鏡3
で収斂されつつ、さらにハーフミラー2を透過して視覚
部5へ拡大虚像を投影する。照射の往路での照明光の損
失も少なく構造が単純、製造が容易で多く利用されてい
るものである。
Next, an enlarged virtual image display apparatus using a simple off-axis oblique illumination method, which is the second illumination method, will be described with reference to FIG. In FIG.
The light source unit 1 is arranged on the side of the half mirror 2 outside the light beam of the small display device 4 and the half mirror 2 and the like are interposed from the outside of the optical axis of the small display device 4 at an angle θ with respect to the normal to the display surface of the small display device 4. Illuminate the whole directly without using The illuminated and reflected light is further reflected by the half mirror 2 as described above, and the concave mirror 3
And further transmits through the half mirror 2 to project an enlarged virtual image on the visual part 5. It has a simple structure with little loss of illumination light on the outward path of irradiation, is easy to manufacture, and is widely used.

【0011】また両方式ともに反射光が表示に適応でき
るように構成されている反射型の小型表示装置が使用さ
れていることが前提となるものである。
Further, it is premised on that both types use a reflection type small display device which is configured so that reflected light can be adapted to display.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した「同軸落射照明法と傾斜照明法」の虚像拡大方式
によるディスプレイ装置、及び照明装置は次のような課
題が存在する。
However, there are the following problems in the display device and the illuminating device based on the virtual image enlargement method of the "coaxial incident illumination method and the oblique illumination method" described above.

【0013】まず同軸落射照明法においては、小型表示
装置の前面に照明光を導くためのハーフミラーを設置せ
ねばならず、部品点数の増加と、さらに光軸に対して4
5度傾いた比較的大型なハーフミラーが設置され、この
スペースを小型表示装置と視覚部の光路内に設置する必
要があるために光路長が長くなり、みかけの表示画面が
小さくなってしまうことや、ディスプレイ装置の光学
系、筐体そのものが大型になってしまうことになる。
First, in the coaxial epi-illumination method, a half mirror for guiding illumination light must be provided in front of the small display device, which increases the number of parts and further increases the number of parts by 4 with respect to the optical axis.
A relatively large half mirror inclined at 5 degrees is installed, and this space needs to be installed in the optical path of the small display device and the visual part, so that the optical path length becomes longer and the apparent display screen becomes smaller. In addition, the optical system of the display device and the housing itself become large.

【0014】次に傾斜照明法においては途中での光の損
失はなく、光路内にハーフミラーなどの光学部品を設置
する必要はないが、斜めに小型表示装置を照明する為に
光源から入射面への入射角度や、光源からの距離にムラ
が生じ、すなわち表示面の明るさが部分で異なってしま
い表示品質を大きく低下させてしまう。さらにまた入射
角度を垂直に近づける為に光源を光束に近づけねばなら
ず光束とわずかでも光源が重なってしまうと画面に重な
る不要光(迷光)となってしまいさらに表示品質を下げ
てしまうこととなる。光軸から光源が離れるほどに明る
さの低下やムラが増大し、ますます表示品質を下げてし
まうこととなる。
Next, in the oblique illumination method, there is no loss of light in the middle, and it is not necessary to install an optical component such as a half mirror in the optical path. The angle of incidence on the display and the distance from the light source are uneven, that is, the brightness of the display surface differs in portions, and the display quality is greatly reduced. Furthermore, in order to make the incident angle closer to the vertical, the light source must be closer to the light flux. If the light source overlaps even a small amount of light, unnecessary light (stray light) overlapping the screen will result, further degrading the display quality. . The farther the light source is from the optical axis, the greater the decrease in brightness and unevenness, which further reduces the display quality.

【0015】反射型表示モジュールに対して効率的に、
且つ不要光の発生のない安定した照明品質を得ることが
でき、構成も比較的コンパクトに構成したディスプレイ
装置を提供することを目的とする。
Efficiently for the reflective display module,
It is another object of the present invention to provide a display device capable of obtaining stable illumination quality without generation of unnecessary light and having a relatively compact configuration.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、液晶、または光電的な動作によるおもに反
射型の小型画像表示部と、この小型画像表示部を照明す
る照明部と、照明部で照明された小型画像表示部の画像
を視覚において光学的に拡大虚像として投影する画像拡
大部と、この画像拡大部へ小型画像表示部の画像を伝播
するために、第1の内反射面と、小型画像表示部、及び
画像拡大部とが共に近接してなりスネルの法則に従うと
ころの全反射を行なう第2の内反射面と、画像拡大部の
直下に配置してなる第1の内反射面に準じる構造と作用
をなす第3の内反射面とを持つ三角柱、または多角柱形
状からなるプリズム部とからなるディスプレイ装置にお
いて、照明部がプリズム部の外部に近接して配置され、
小型画像表示部に対して第3の内反射面、または第2の
内反射面から照明光を入射させ、さらに第2の内反射
面、及び第1の内反射面で内部反射した後、画像拡大部
から見て光学的に略同軸落射的に、または傾斜した角度
をもって軸外から照明光を照射し、小型画像表示部を照
明するとともに、照明部の光源とプリズム部との間に、
光源からの直接光が視覚へ到達することを回避させる光
導入手段を介してなることを特徴とするディスプレイ装
置としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal or photoelectrically operated mainly small reflective image display section, an illumination section for illuminating the small image display section, An image enlarging unit that optically projects the image of the small image display unit illuminated by the illumination unit as an optically enlarged virtual image, and a first internal reflection for transmitting the image of the small image display unit to the image enlarging unit The surface, the small image display unit, and the image enlargement unit are adjacent to each other and perform a total internal reflection according to Snell's law, and a first internal reflection surface disposed immediately below the image enlargement unit. In a display device comprising a triangular prism having a structure similar to the inner reflection surface and a third inner reflection surface acting as a prism, or a prism having a polygonal prism shape, the illumination unit is disposed in proximity to the outside of the prism unit,
After the illumination light is made incident on the small image display unit from the third internal reflection surface or the second internal reflection surface, and further internally reflected by the second internal reflection surface and the first internal reflection surface, the image is displayed. Irradiating the illumination light from the off-axis with an optically substantially coaxial epi-illumination viewed from the enlarged portion or at an inclined angle, and illuminating the small image display portion, between the light source of the illumination portion and the prism portion,
According to another aspect of the present invention, there is provided a display device including a light introducing unit that prevents direct light from a light source from reaching a visual sense.

【0017】本発明によれば、反射型表示モジュールに
対して効率的に、且つ不要光の発生のない安定した照明
品質を得ることができ、構成も比較的コンパクトに構成
したディスプレイ装置を提供することができる。
According to the present invention, there is provided a display device which can obtain a stable illumination quality without generating unnecessary light efficiently with respect to a reflection type display module and has a relatively compact configuration. be able to.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、液晶、または光電的な動作によるおもに反射型の小
型画像表示部と、この小型画像表示部を照明する照明部
と、照明部で照明された小型画像表示部の画像を視覚に
おいて光学的に拡大虚像として投影する画像拡大部と、
この画像拡大部へ小型画像表示部の画像を伝播するため
に、第1の内反射面と、小型画像表示部、及び画像拡大
部とが共に近接してなりスネルの法則に従うところの全
反射を行なう第2の内反射面と、画像拡大部の直下に配
置してなる第1の内反射面に準じる構造と作用をなす第
3の内反射面とを持つ三角柱、または多角柱形状からな
るプリズム部とからなるディスプレイ装置において、照
明部がプリズム部の外部に近接して配置され、小型画像
表示部に対して第3の内反射面、または第2の内反射面
から照明光を入射させ、さらに第2の内反射面、及び第
1の内反射面で内部反射した後、画像拡大部から見て光
学的に略同軸落射的に、または傾斜した角度をもって軸
外から照明光を照射し、小型画像表示部を照明するとと
もに、照明部の光源とプリズム部との間に、光源からの
直接光が視覚へ到達することを回避させる光導入手段を
介してなることを特徴とするディスプレイ装置としたも
のであり、このような構成をとることによって、照明光
を直接視覚部へ不要光として到達させないことができる
ものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention described in claim 1 of the present invention is directed to a small-sized image display section mainly of a liquid crystal type or a photoelectrically operated type, an illuminating section for illuminating the small-sized image display section, and an illuminator. An image magnifying unit that projects an image of the small image display unit illuminated by the unit visually as an enlarged virtual image visually,
In order to propagate the image of the small image display unit to the image enlargement unit, the first internal reflection surface, the small image display unit, and the image enlargement unit come close to each other, and the total internal reflection according to Snell's law is performed. A prism having a triangular prism or a polygonal prism having a second internal reflection surface to be performed and a third internal reflection surface having a structure similar to the first internal reflection surface disposed immediately below the image enlarging portion and having an operation. In the display device consisting of the unit, the illumination unit is disposed in the vicinity of the outside of the prism unit, the illumination light from the third internal reflection surface, or from the second internal reflection surface to the small image display unit, Further, after being internally reflected by the second internal reflection surface and the first internal reflection surface, the illumination light is irradiated from the off-axis at an optically substantially coaxial incident angle or at an inclined angle when viewed from the image enlargement unit, It illuminates the small image display unit and Between the light source and the prism part, a display device characterized by being provided via light introducing means for avoiding direct light from the light source to reach the visual sense. In addition, the illumination light can be prevented from directly reaching the visual part as unnecessary light.

【0019】本発明の請求項2に記載の発明は、光導入
手段は、プリズム部に接触、または非接触に配置されて
なる光学副プリズム、または三角柱プリズムアレー、ま
たはホログラム素子、または画像拡大部に組み込まれた
内部反射面、または画像拡大部の内部に組み込まれた光
源装置と集光レンズ、またはプリズム部の外部に設置さ
れた凹面反射ミラーのいずれか1であることを特徴とす
る請求項1記載のディスプレイ装置としたものであり、
このような構成をとることによって、照明光を効率よく
小型画像表示部へ伝播することができるものである。
According to a second aspect of the present invention, the light introducing means may be an optical sub-prism, a triangular prism array, a hologram element, or an image magnifying section which is arranged in contact with or non-contact with the prism section. The light source device and the condenser lens incorporated in the image enlargement unit, or the concave reflection mirror installed outside the prism unit. 1. The display device according to item 1,
With such a configuration, the illumination light can be efficiently transmitted to the small-sized image display unit.

【0020】本発明の請求項3に記載の発明は、光学副
プリズムは、第1の内反射面、または第3の内反射面に
射出面を接してなり、画像拡大部の光軸の小型画像表示
部から見て入射光軸の外に、さらにまた反射光軸の延長
線上の第1の内反射面、または第3の内反射面に接した
副プリズム側へ光源が設置したことを特徴とするディス
プレイ装置としたものであり、このような構成をとるこ
とによって、光学系を視線方向へ厚くすることなくディ
スプレイ装置全体をコンパクトに構成をことができるも
のである。
According to a third aspect of the present invention, in the optical sub-prism, the exit surface is in contact with the first inner reflection surface or the third inner reflection surface, and the optical axis of the image magnifying unit is reduced in size. The light source is installed outside the incident optical axis as viewed from the image display unit, and further on the sub-prism side in contact with the first internal reflection surface or the third internal reflection surface on an extension of the reflection optical axis. By adopting such a configuration, the entire display device can be made compact without increasing the thickness of the optical system in the line of sight.

【0021】本発明の請求項4に記載の発明は、第1の
内反射面、または第3の内反射面のうち、光学副プリズ
ムと接してなる面は、一部の光を反射し、残りを透過さ
せるハーフミラー、または光学的小径ホールからなるこ
とを特徴とするディスプレイ装置としたものであり、こ
のような構成をとることによって、伝播光束の歪みやム
ラを減少させ、および/または照明光の伝播効率を向上
させることができるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a surface of the first inner reflection surface or the third inner reflection surface which is in contact with the optical sub-prism reflects a part of light, A display device comprising a half mirror or an optical small-diameter hole for transmitting the rest, and by adopting such a configuration, distortion and unevenness of a propagating light beam are reduced and / or illumination is performed. The light propagation efficiency can be improved.

【0022】本発明の請求項5に記載の発明は、三角柱
プリズムアレー、ハーフミラー、または光学的小径ホー
ルからなる第1の内反射面に非接触に近接されて、また
は接触して、画像拡大部の第1の内反射面の外部に透過
したそれに対して内角90度のコーナーミラーを連続し
て配置されてなるディスプレイ装置としたもので、この
ような構成をとることによって光源からの直接、または
間接の不要光が視覚部へ伝播しないことができるもので
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image magnifying device which is brought into close contact with or in contact with a first internal reflection surface comprising a triangular prism array, a half mirror, or an optically small hole. A display device in which corner mirrors having an internal angle of 90 degrees are continuously arranged with respect to that transmitted to the outside of the first internal reflection surface of the unit, and by adopting such a configuration, Alternatively, indirect unnecessary light can be prevented from propagating to the visual part.

【0023】本発明の請求項6に記載の発明は、凹面反
射ミラーは第1の内反射面の近傍に設置され、略外部光
源からの照明光を略平行光束に変換し、第1の内反射面
から小型画像表示部に対して落射照明したディスプレイ
装置であり、このような構成をとることによって質の高
い照明の実現と、照明装置をコンパクトに構成すること
ができるものである。
According to a sixth aspect of the present invention, the concave reflecting mirror is installed near the first inner reflecting surface, converts illumination light from a substantially external light source into a substantially parallel light beam, and This is a display device that is illuminated by incident light from a reflecting surface to a small-sized image display unit. By adopting such a configuration, it is possible to realize high-quality illumination and to make the illumination device compact.

【0024】本発明の請求項7に記載の発明は、プリズ
ム部の内部はガラス、または樹脂などの光を効率よく透
過させる透明体、または平板半透過ミラーによる中空構
造で形作られた内反射面を持つプリズム様部材からなっ
ているディスプレイ装置であり、このような構成をとる
ことによって、全反射による内反射を実現し、効率のよ
いコンパクトなディスプレイ光学系を実現することがで
きるものである。
According to a seventh aspect of the present invention, the inside of the prism portion is made of a transparent material such as glass or resin which efficiently transmits light, or an internal reflection surface formed of a hollow structure by a flat semi-transmissive mirror. This is a display device comprising a prism-like member having the following characteristics. By adopting such a configuration, internal reflection by total reflection is realized, and an efficient and compact display optical system can be realized.

【0025】本発明の請求項8に記載の発明は、画像拡
大部の略中心部に、小型画像表示部を照明する光源部を
配置、または画像拡大部の周縁部に光源を持ち、この光
源からの光を小型画像表示部へ折り曲げる全反射、また
は半透過ミラーを配置したディスプレイ装置であり、こ
のような構成をとることによってコンパクトで効率の高
い照明光学系を実現することができるものである。
According to an eighth aspect of the present invention, a light source unit for illuminating a small image display unit is disposed substantially at the center of an image enlargement unit, or a light source is provided at a peripheral edge of the image enlargement unit. This is a display device in which a total reflection or semi-transmissive mirror that bends light from the camera to a small image display unit is arranged. With such a configuration, a compact and highly efficient illumination optical system can be realized. .

【0026】本発明の請求項9に記載の発明は、全反
射、または半透過ミラーは観察者の瞳径より小径に構成
されているディスプレイ装置であり、このような構成を
とることによって、観察者へ十分な小型画像表示部の情
報を損なうことなく伝達することができるものである。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a display device in which the total reflection or semi-transmission mirror has a smaller diameter than the pupil diameter of the observer. It is possible to transmit sufficient information of the small-sized image display unit to a user without impairing it.

【0027】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1を説明したディスプレイ装置の構成図であって、実
施の形態1のディスプレイ装置の主要部分である光学系
の断面を示したものである。同図において、まず電源装
置11から照明装置12内の光源部13へ変調器14を
介して点灯電力を供給することにより光源部13を発光
させる。光源部13は赤色、緑色、青色の互いにごく近
接して配置されたLEDモジュールからなり、後述する
ところのフィールドシーケンシャル表示原理に基づき互
いに独立、順次に高速度に変調光を発する。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of a display device according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a cross section of an optical system which is a main part of the display device of Embodiment 1. Things. In the figure, first, a lighting power is supplied from a power supply device 11 to a light source unit 13 in a lighting device 12 via a modulator 14 to cause the light source unit 13 to emit light. The light source section 13 is composed of red, green, and blue LED modules arranged in close proximity to each other, and emits modulated light at high speed independently and sequentially based on the field sequential display principle described later.

【0029】発光したそれぞれ各色の光は集光器15に
より効率よく副プリズム16内に入射するとともに内反
射面17により反射されて本体プリズム18との接合面
19を透過して本体プリズム18側へと入射する。この
接合面19は一部の光を透過し、残りを反射するハーフ
ミラーが形成されており、透過した照明光は、本体プリ
ズム18内を伝播しつつ第2の内反射面20で反射(全
反射)され、さらに第1の内反射面21で反射(鏡内面
反射)された後、本体プリズム18の第2の内反射面2
0と同面をなす射出面20から射出し表示モジュール2
2の表示面23に到達し、表示面23を照明する。
The emitted light of each color efficiently enters the sub-prism 16 by the condenser 15 and is reflected by the internal reflection surface 17 to pass through the joint surface 19 with the main prism 18 to the main prism 18 side. Incident. The joining surface 19 is formed with a half mirror that transmits a part of the light and reflects the rest, and the transmitted illumination light is reflected by the second internal reflection surface 20 while propagating inside the main body prism 18 (total reflection). After being reflected (reflected) and further reflected by the first internal reflection surface 21 (mirror internal reflection), the second internal reflection surface 2
Display module 2 emitted from the emission surface 20 which is the same as the surface 0
2 and illuminates the display surface 23.

【0030】ここで照明されて、さらに表示面23の表
示情報を含んだ反射光は、後述するように最終的に視覚
部24への投影に必要な光線群となる。なお、さらにこ
の光線群は、本体プリズム18内へ再び入射した後、照
明光と略同経路を反対向きにたどるように第1の内反射
面21、から第2の内反射面20、及び接合面19へと
伝播する。接合面19は第3の内反射面となり入射した
光の一部は、射出面20、及び第2の反射面20と同一
の面をなすアイピース側への射出面20を透過してアイ
ピースレンズ部25の拡大結像作用によって、前述のよ
うに表示モジュール22の表示イメージを視覚部24へ
投影する。
The reflected light illuminated here and further including display information on the display surface 23 finally becomes a group of light rays necessary for projection to the visual part 24 as described later. Further, after this light group enters the main body prism 18 again, the first internal reflection surface 21, the second internal reflection surface 20, and the junction are so formed that they follow substantially the same path as the illumination light in the opposite direction. Propagation to surface 19. The joining surface 19 becomes a third inner reflection surface, and a part of the incident light passes through the emission surface 20 and the emission surface 20 to the eyepiece side which is the same surface as the second reflection surface 20 and passes through the eyepiece lens unit. As described above, the display image of the display module 22 is projected onto the visual section 24 by the enlarged imaging operation of 25.

【0031】また表示モジュール22の駆動は照明装置
12と同期しながら画像処理モジュール26によって駆
動されるいわゆるフィールドシーケンシャル、または同
等な手段によってこれを行なっている。ここであらため
て反射型表示での上記フィールドシーケンシャル駆動に
ついて簡単に説明する。同方式ではこれまで一般的なN
Tパネルは応答時間が遅く動画像表示では残像感があり
表示方法としては不向きなため、応答性能の高いフィー
ルドシーケンシャル方式が反射型方式では主流になりつ
つある。赤色、緑色、青色の各色に対応する光源(LE
Dなど)を時系列的に表示モジュール22と同期させな
がら人間の目では感じない高速点滅させて、視覚的に重
ね合わせることにより、フルカラー表示を可能にしたも
ので、高速性能、低消費電力、高精細などの特長を持っ
ている。
The display module 22 is driven by a so-called field sequential driven by the image processing module 26 in synchronization with the illuminating device 12, or equivalent means. Here, the field sequential driving in the reflective display will be briefly described again. In the same method, the conventional N
Since the T panel has a slow response time and has a feeling of afterimage in moving image display and is unsuitable as a display method, a field sequential method having a high response performance is becoming mainstream in a reflection type method. Light source corresponding to each color of red, green and blue (LE
D) is synchronized with the display module 22 in a time-series manner, and is blinked at a high speed, which is invisible to the human eye, and visually superimposed, thereby enabling full-color display. High-speed performance, low power consumption, It has features such as high definition.

【0032】次に照明部をさらに詳細に説明する。同図
において前述のように光源部13であるところの3つの
LEDアレー(不図示)が配置され、凸レンズ、または
同等の作用のある光学部材からなる集光器15によって
副プリズム16内を一度内反射面17で反射された後、
本体プリズム18との接合面19へ伝播される。伝播さ
れて本体プリズム18へと透過した光線は、視覚部24
へと向かうなどの不要光(迷光)となって表示品質を低
下させることはない。これは第2の内反射面20へ到達
した光はスネルの法則に従うところの全反射条件を満た
す角度で第2の内反射面20に入射しており、すなわち
第2の内反射面20からは透過して直接アイピース部へ
向かう光は全くないからである。
Next, the illumination unit will be described in more detail. In this figure, three LED arrays (not shown), which are the light source units 13 as described above, are arranged, and the inside of the sub-prism 16 is once inside the condensing unit 15 made of a convex lens or an optical member having the same function. After being reflected by the reflection surface 17,
The light is propagated to the joint surface 19 with the main body prism 18. The light beam transmitted and transmitted to the main body prism 18 is transmitted to the visual unit 24.
The display quality is not degraded due to unnecessary light (stray light) such as going to the right. This is because the light that reaches the second internal reflection surface 20 is incident on the second internal reflection surface 20 at an angle that satisfies the total reflection condition according to Snell's law, that is, from the second internal reflection surface 20. This is because there is no light transmitted directly to the eyepiece portion.

【0033】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2のディスプレイ装置の主要部分である光学系とその
周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚像
拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、実施
の形態1で表示モジュール22への照明光の導入を第3
の内反射面(接合面)19で実施していたのに対して、
より小型表示部へ近い第1の内反射面21に副プリズム
との接合面を設けて実施するもので、以下に示した構造
と作用を持つものである。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows an optical system, which is a main part of a display device according to Embodiment 2 of the present invention, and peripheral parts thereof. This is an embodiment of a display device. In the first embodiment, the illumination light is introduced into the display module 22 by a third method.
Of the internal reflection surface (joining surface) 19,
The first inner reflection surface 21 closer to the small display unit is provided with a joint surface with the sub-prism, and has the following structure and operation.

【0034】同図において、3つのLEDアレーからな
る光源部27から発せられた光は集光器28で副プリズ
ム29内へと効率的に導かれ、副プリズム29内の2つ
の内反射面30でそれぞれ略全反射した後、副プリズム
29と本体プリズム18との接合面31を透過し、さら
に本体プリズム18の射出面20から表示モジュール2
2の表示面23へ照明光が伝播される。
In the figure, light emitted from a light source section 27 composed of three LED arrays is efficiently guided into a sub-prism 29 by a condenser 28, and two internal reflection surfaces 30 in the sub-prism 29. After being substantially totally reflected by the display module 2, the light passes through the joint surface 31 between the sub-prism 29 and the main prism 18, and further from the exit surface 20 of the main prism 18.
Illumination light is propagated to the second display surface 23.

【0035】ここでの接合面31は完全に接合されてい
るわけではなく、LEDの波長よりも大きいがわずかに
間隙があり、厳密には非接触常態にある。先の2回の内
面反射は実施の形態1で説明したスネルの法則に従うと
ころの全反射条件を満たし、すべての光が副プリズム2
9内を伝播する。しかしながら射出時において到達した
光は接合面31の法線に対して略30度の角度をもち、
この角度ではスネルの法則に従うところの全反射条件
(少なくとも約41度以上)を満たせない為に同面を透
過して本体プリズム18へ透過することになる。
The bonding surface 31 here is not completely bonded, but is larger than the wavelength of the LED but has a slight gap, and is strictly in a non-contact normal state. The previous two internal reflections satisfy the total reflection condition according to Snell's law described in the first embodiment, and all light is
9. However, the light arriving at the time of emission has an angle of about 30 degrees with respect to the normal of the bonding surface 31,
At this angle, since the total reflection condition (at least about 41 degrees or more) according to Snell's law cannot be satisfied, the light passes through the same surface and passes through the main body prism 18.

【0036】また第1の内反射面21は、先の実施の形
態1の接合面19に施した作用を持つハーフミラーによ
って構成され、一部の光を透過させ、残りの光を透過す
る。しかしながら副プリズム29側の同面はノーコー
ト、または反射防止コートのみが設置されスネルの法則
に満たないほとんどの光を透過させる作用を持たせてい
るものである。
The first internal reflection surface 21 is constituted by a half mirror having the function applied to the bonding surface 19 of the first embodiment, and transmits a part of the light and transmits the remaining light. However, on the same surface on the side of the sub-prism 29, only a no-coat or an anti-reflection coat is provided, and has a function of transmitting most light that does not satisfy Snell's law.

【0037】表示モジュール22で反射した表示情報を
含んだ反射戻り光は第1の内反射面21、第2の内反射
面20、及び第3の内反射面19でそれぞれ反射され、
射出面20からアイピースレンズ部25へと透過し、拡
大作用を受けつつ視覚部24へ表示モジュール22の表
示を虚像として投影する。しかしながら副プリズム29
内で多重反射して、第2の内反射面20を透過し不要光
を発生させる可能性があるため、先の実施の形態1と同
様に副プリズム29内の内反射面30、及び接合面31
以外の面には光吸収手段32(反射防止処理)を設置し
ている。また光源部27、変調器14、画像処理モジュ
ール26、及びそれらを駆動する電源装置11の基本的
な構成と作用は先の実施の形態1に準じるものである。
The reflected return light including the display information reflected by the display module 22 is reflected by the first internal reflection surface 21, the second internal reflection surface 20, and the third internal reflection surface 19, respectively.
The light is transmitted from the exit surface 20 to the eyepiece lens unit 25, and the display of the display module 22 is projected as a virtual image on the visual unit 24 while being enlarged. However, the sub prism 29
There is a possibility that unnecessary light is generated by multiple reflection within the second internal reflection surface 20 and transmitted through the second internal reflection surface 20. Therefore, similarly to the first embodiment, the internal reflection surface 30 in the sub-prism 29 and the bonding surface 31
Light absorbing means 32 (anti-reflection treatment) is provided on the other surface. The basic configuration and operation of the light source unit 27, the modulator 14, the image processing module 26, and the power supply device 11 for driving them are the same as those in the first embodiment.

【0038】(実施の形態3)図3は本発明の実施の形
態3のディスプレイ装置の主要部分である光学系とその
周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚像
拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、実施
の形態1で表示モジュール22への照明光の導入を第1
の内反射面21と副プリズム34との接合面を設けて実
施するもので、以下に示した構造と作用を持つものであ
る。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows an optical system, which is a main part of a display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and peripheral parts thereof. This is an embodiment of a display device. In the first embodiment, introduction of illumination light to the display module 22 is the first.
This is implemented by providing a joint surface between the inner reflection surface 21 and the sub-prism 34, and has the following structure and operation.

【0039】同図において、3つのLEDアレーからな
る光源部33から発せられた光は直接発散しながら副プ
リズム34内へと導かれ、副プリズム34内に形成され
た光源位置を通る回転軸をもつ放物面からなる金属、ま
たは誘電体多層膜などの全反射処理がなされている反射
面35でそれぞれ略全反射した後、副プリズム34と本
体プリズム18との接合面36を透過し、さらに本体プ
リズム18の射出面20から表示モジュール22の表示
面23へ照明光が伝播される。
In the figure, light emitted from a light source unit 33 composed of three LED arrays is guided into the sub-prism 34 while diverging directly, and the light passes through a rotation axis passing through the light source position formed in the sub-prism 34. After being substantially totally reflected by the reflecting surface 35 which has been subjected to total reflection processing, such as a metal having a paraboloid or a dielectric multilayer film, the light passes through the joint surface 36 between the sub-prism 34 and the main body prism 18, and Illumination light is propagated from the exit surface 20 of the main body prism 18 to the display surface 23 of the display module 22.

【0040】ここでの接合面36は本体プリズムと間隙
なく接触して接合されており、接合面36には入射光の
一部を反射して、残りを透過するハーフミラーが形成さ
れている。さらに表示モジュール22で反射した表示情
報を含んだ反射戻り光は第1の内反射面21、第2の内
反射面20、及び第3の内反射面19でそれぞれ反射さ
れ、射出面20からアイピースレンズ部25へと透過
し、拡大作用を受けつつ視覚部24へ表示モジュール2
2の表示を虚像として投影する。
The joining surface 36 is in contact with and joined to the main body prism without any gap. The joining surface 36 is formed with a half mirror that reflects part of incident light and transmits the rest. Further, the reflected return light including the display information reflected by the display module 22 is reflected by the first internal reflection surface 21, the second internal reflection surface 20, and the third internal reflection surface 19, respectively, and is reflected from the exit surface 20 by the eyepiece. The display module 2 is transmitted to the lens unit 25 and is transmitted to the visual unit 24 while being enlarged.
2 is projected as a virtual image.

【0041】しかしながら副プリズム34内で多重反射
して、第2の内反射面20を透過し不要光を発生させる
可能性があるため、光源部33と副プリズム34との間
の一部に光吸収手段37(光透過防止処理)を設置して
いる。
However, since there is a possibility that multiple reflections occur in the sub-prism 34 and pass through the second internal reflection surface 20 to generate unnecessary light, light is partially transmitted between the light source 33 and the sub-prism 34. Absorbing means 37 (light transmission prevention processing) is provided.

【0042】また光源部33、変調器14、画像処理モ
ジュール26、及びそれらを駆動する電源装置11の基
本的な構成と作用は先の実施の形態1に準じるものであ
る。
The basic configuration and operation of the light source unit 33, the modulator 14, the image processing module 26, and the power supply device 11 for driving them are the same as in the first embodiment.

【0043】(実施の形態4)図4は本発明の実施の形
態4のディスプレイ装置の主要部分である光学系とその
周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚像
拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、実施
の形態1で表示モジュール22への照明光の導入を第3
の内反射面19で実施していたのに対して、より表示モ
ジュール22へ近い第1の内反射面21に照明光を導入
するプリズムアレー40、およびリレーレンズ39を設
けて実施するもので、以下に示した構造と作用を持つも
のである。
(Embodiment 4) FIG. 4 shows an optical system, which is a main part of a display device according to Embodiment 4 of the present invention, and peripheral parts thereof. This is an embodiment of a display device. In the first embodiment, the illumination light is introduced into the display module 22 by a third method.
Of the first internal reflection surface 21 closer to the display module 22, a prism array 40 for introducing illumination light and a relay lens 39 are provided. It has the following structure and operation.

【0044】同図において、3つのLEDアレーからな
る光源部38から発せられた光は薄型の正のパワーを持
つリレーレンズ39により効率的にプリズムアレー40
側へと導かれ、このリレーレンズ39を透過しプリズム
アレー40へ到達し、後述する作用のもとこのプリズム
アレー40と本体プリズム18との接合面41を透過し
て、本体プリズム18に入射し、さらに本体プリズム1
8の射出面20を透過し表示モジュール22の表示面2
3へ照明光が伝播される。
In the figure, light emitted from a light source section 38 composed of three LED arrays is efficiently converted into a prism array 40 by a thin relay lens 39 having a positive power.
The light is guided to the side, passes through the relay lens 39, reaches the prism array 40, passes through the joint surface 41 between the prism array 40 and the main prism 18 under the action described later, and enters the main prism 18. , And the body prism 1
8, the display surface 2 of the display module 22 transmitted through the exit surface 20
Illumination light is propagated to 3.

【0045】ここでの接合面41はプリズムアレー39
と本体プリズム18とを間隙なく密着して接合されてお
り、接合面41には入射光の一部を反射して、残りを透
過するハーフミラーが形成されている。
The joining surface 41 here is a prism array 39
And the main body prism 18 are tightly joined without any gap, and a half mirror that reflects a part of the incident light and transmits the rest is formed on the joining surface 41.

【0046】さらに表示モジュール22で反射した表示
情報を含んだ反射戻り光は第1の内反射面21、第2の
内反射面20、及び第3の内反射面19でそれぞれ反射
され、射出面20からアイピースレンズ部25へと透過
し、拡大作用を受けつつ視覚部24へ表示モジュール2
2の表示を虚像として投影する。
Further, the reflected return light including the display information reflected by the display module 22 is reflected by the first internal reflection surface 21, the second internal reflection surface 20, and the third internal reflection surface 19, respectively, and is emitted. The display module 2 transmits through the eyepiece lens unit 25 to the eyepiece lens unit 25 and receives the magnifying effect to the visual unit 24.
2 is projected as a virtual image.

【0047】ここで少しプリズムアレー40の構造につ
いて説明を補足する。プリズムアレー40のうち1つの
プリズムユニットは3つの平面からなり、それぞれ紙面
に垂直に構成されている。またこのうち2つの面はアイ
ピースレンズ部25から見て第3の内反射面19、第2
の内反射面20で折り返された光軸に対して略45度、
及び略−45度の角度をもって、かつルーフ状に結合さ
れている。残りの面は光軸と平行な面からなり、本体プ
リズム18と接している。
Here, a supplementary explanation of the structure of the prism array 40 will be given. One prism unit of the prism array 40 is composed of three planes, each of which is perpendicular to the paper surface. Two of the surfaces are the third internal reflection surface 19 and the second
About 45 degrees with respect to the optical axis turned back by the internal reflection surface 20,
And at an angle of approximately -45 degrees and in a roof shape. The remaining surfaces are parallel to the optical axis and are in contact with the main body prism 18.

【0048】この3つの面をアイピースレンズ部25側
から見ると先の2つの面共に略45度の入射角度とな
る、即ち内角90度のいわゆるコーナーミラーの構造と
なり本体プリズム18の先(外部)を観察することはで
きない。逆に言うと本体プリズム18の反対側からの入
射光線はアイピースレンズ部25へとは届かない構造と
なっている。さらにまた残りの一面は光軸に対して平行
である為に観察者からは見えないようになっている。し
かしながら表示モジュール22側から見た場合この限り
ではなく十分必要な照明光が到達することができるもの
である。
When these three surfaces are viewed from the eyepiece lens portion 25 side, both of the two surfaces have an incident angle of approximately 45 degrees, that is, have a so-called corner mirror structure with an internal angle of 90 degrees, and the front (outside) of the main body prism 18. Can not be observed. To put it the other way around, the incident light from the opposite side of the main prism 18 does not reach the eyepiece lens portion 25. Furthermore, the other surface is invisible to an observer because it is parallel to the optical axis. However, when viewed from the display module 22 side, the illumination light is not limited to the above, and sufficient illumination light can reach.

【0049】しかしながらプリズムアレー40内の3つ
の面のうち本体プリズム18に接する2つの面には、プ
リズムアレー40内で多重反射して、第2の内反射面2
0を透過し不要光を発生させる可能性があるため、光吸
収手段(光透過防止処理)を設置している。
However, two of the three surfaces in the prism array 40 that are in contact with the main prism 18 are subjected to multiple reflections in the prism array 40 to form the second internal reflection surface 2.
Since there is a possibility of transmitting unnecessary light and generating unnecessary light, a light absorbing means (light transmission preventing processing) is provided.

【0050】また光源部38、変調器14、画像処理モ
ジュール26、及びそれらを駆動する電源装置11の基
本的な構成と作用は先の実施の形態1に準じるものであ
る。
The basic structure and operation of the light source section 38, the modulator 14, the image processing module 26, and the power supply device 11 for driving them are the same as in the first embodiment.

【0051】(実施の形態5)図5は本発明の実施の形
態5のディスプレイ装置の主要部分である光学系とその
周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚像
拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、表示
モジュール22へ近い第1の内反射面21に折畳可能な
放物面鏡(凹面反射ミラー)を設けたもので、以下に示
した構造と作用を持つものである。
(Embodiment 5) FIG. 5 shows an optical system, which is a main part of a display apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, and peripheral parts thereof. This is an embodiment of a display device, in which a foldable parabolic mirror (concave reflecting mirror) is provided on a first inner reflection surface 21 close to a display module 22, and has the following structure and operation. Things.

【0052】同図において、3つのLEDアレーからな
る光源部42から発せられた光は、薄型で正のパワーを
持ち光源部42の光軸に対して回転軸を持つ回転放物面
鏡43により略平行光束へと変換された後、本体プリズ
ム18の第1の反射面21を屈曲しながら透過して、本
体プリズム18に入射し、さらに本体プリズム18の射
出面20を透過し表示モジュール22の表示面23へ照
明光が伝播される。また照明光が入射する第1の内反射
面21には入射光の一部を反射して、残りを透過するハ
ーフミラーが形成されている。
In the same figure, light emitted from a light source section 42 composed of three LED arrays is thin and has a positive power, and is rotated by a rotating parabolic mirror 43 having a rotation axis with respect to the optical axis of the light source section 42. After being converted into a substantially parallel light beam, the light passes through the first reflection surface 21 of the main body prism 18 while being bent, enters the main body prism 18, further transmits through the exit surface 20 of the main body prism 18, and Illumination light is propagated to the display surface 23. In addition, a half mirror that reflects a part of the incident light and transmits the rest is formed on the first inner reflection surface 21 on which the illumination light is incident.

【0053】さらに、表示モジュール22で反射した表
示情報を含んだ反射戻り光は第1の内反射面21、第2
の内反射面20、及び第3の内反射面19でそれぞれ反
射され、射出面20からアイピースレンズ部25へと透
過し、拡大作用を受けつつ視覚部24へ表示モジュール
22の表示を虚像として投影する。
Further, the reflected return light including the display information reflected by the display module 22 is applied to the first internal reflection surface 21 and the second internal reflection surface 21.
Are reflected by the internal reflection surface 20 and the third internal reflection surface 19, respectively, are transmitted from the exit surface 20 to the eyepiece lens unit 25, and are projected on the display unit 22 as a virtual image to the visual unit 24 while being enlarged. I do.

【0054】図6は図5の回転放物面鏡を折り畳んだ態
様の構成図である。図6に示すように、回転放物面鏡4
3はコンパクトに折り畳むことが出来、使用しない携帯
時などにかさばらなくて便利である。これは回転放物面
鏡43と本体プリズム18との間に空間がある為で、先
に述べた4つの実施の形態のごとくプリズム部材を介し
ての照明光伝達ではこのような構成をとることは不可能
である。さらにまた光源部42、変調器14、画像処理
モジュール26、及びそれらを駆動する電源装置11の
基本的な構成と作用は先の実施の形態1に準じるもので
ある。
FIG. 6 is a structural view of a mode in which the parabolic mirror of FIG. 5 is folded. As shown in FIG.
The 3 can be folded compactly, and is not bulky and convenient when not in use. This is because there is a space between the rotating parabolic mirror 43 and the main body prism 18, and such a configuration is employed for transmitting the illumination light via the prism member as in the above-described four embodiments. Is impossible. Furthermore, the basic configuration and operation of the light source unit 42, the modulator 14, the image processing module 26, and the power supply device 11 for driving them are the same as in the first embodiment.

【0055】(実施の形態6)図7は本発明の実施の形
態6のディスプレイ装置の主要部分である光学系とそそ
の周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚
像拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、さ
らに先の実施の形態6と同様にアイピースレンズ部2
5、及び表示モジュール22の対向してなる第2の内反
射面20からの照明光を実現してなるもので、以下に示
した構造と作用を持つものである。
(Embodiment 6) FIG. 7 shows an optical system, which is a main part of a display apparatus according to Embodiment 6 of the present invention, and its peripheral parts. The same virtual image enlargement as in the previous embodiment is shown. And the eyepiece lens unit 2 in the same manner as in the sixth embodiment.
5, and the illumination light from the second internal reflection surface 20 facing the display module 22 is realized, and has the following structure and operation.

【0056】同図において、3つのLEDアレーからな
りアイピースレンズ部25の側面部の近傍に設けられた
光源部44から発せられた光束は正のパワーを持つリレ
ーレンズ45によりアイピースレンズ部25の内部へと
導かれ、アイピースレンズ部25の略光軸上で、かつ4
5度傾けられた全反射、またはハーフミラーからなるマ
イクロ折り曲げミラー46によって本体プリズム18側
へと折り曲げられた後、第2の入射面20から本体プリ
ズム18内部へと入射し、さらに第3の内反射面19、
第2の内反射面20、及び第1の内反射面21で折り曲
げられ、入射面20、及び射出面20から射出し、表示
モジュール22の表示面23を略直角に同軸落射照明す
るものである。
In the same figure, a light beam emitted from a light source section 44 composed of three LED arrays and provided in the vicinity of the side face of the eyepiece lens section 25 is provided inside the eyepiece lens section 25 by a relay lens 45 having a positive power. , Approximately on the optical axis of the eyepiece lens unit 25, and
After being bent toward the main prism 18 by the micro-reflecting mirror 46 composed of a total reflection or a half mirror that is tilted by 5 degrees, the light enters the main prism 18 from the second incident surface 20 and further enters the third prism. Reflective surface 19,
It is bent by the second internal reflection surface 20 and the first internal reflection surface 21, emitted from the entrance surface 20 and the exit surface 20, and coaxially illuminates the display surface 23 of the display module 22 at a substantially right angle. .

【0057】表示面23で反射し表示情報を含んだ反射
戻り光りは、さらにまた本体プリズム18に入射し、照
明光の伝播ルートを反対に戻りながら最終的にアイピー
スレンズ部25の拡大投影作用によって視覚部24へ表
示部の拡大虚像を投影することができるものである。ま
た光源部44の変調器14、画像処理モジュール26、
及びそれらを駆動する電源装置11の基本的な構成と作
用は先の実施の形態1に準じるものである。
The reflected return light reflected by the display surface 23 and containing the display information further enters the main body prism 18 and returns to the propagation route of the illuminating light in the opposite direction. The enlarged virtual image of the display unit can be projected on the visual unit 24. Further, the modulator 14 of the light source unit 44, the image processing module 26,
The basic configuration and operation of the power supply device 11 for driving them are the same as in the first embodiment.

【0058】(実施の形態7)図8は本発明の実施の形
態7のディスプレイ装置の主要部分である光学系とその
周辺部分を示したもので、先の実施の形態と同様な虚像
拡大によるディスプレイ装置の態様をなすもので、先の
実施の形態で第1の内反射面21、または第3の内反射
面19から表示モジュール22への照明光を導入しよう
としたものであるが、本実施の形態では、アイピースレ
ンズ部25、及び表示モジュール22の対向してなる第
2の内反射面20からの照明光導入を実現したもので、
以下に示した構造と作用を持つものである。
(Embodiment 7) FIG. 8 shows an optical system, which is a main part of a display device according to Embodiment 7 of the present invention, and peripheral parts thereof. This is an aspect of a display device, which is intended to introduce illumination light from the first internal reflection surface 21 or the third internal reflection surface 19 to the display module 22 in the above embodiment. In the embodiment, the illumination light is introduced from the second internal reflection surface 20 facing the eyepiece lens unit 25 and the display module 22.
It has the following structure and operation.

【0059】同図において、3つのLEDアレーからな
りアイピースレンズ部25の光軸上、または略中心部に
設けられた光源部47から発せられた光束は正のパワー
を持つリレーレンズ48により直接本体プリズム18側
へと入射導入された後、先の実施の形態と同様に第2の
内反射面20と同一面をなす入射面20から本体プリズ
ム18内部へと入射し、さらに第3の内反射面19、第
2の内反射面20、及び第1の内反射面21で折り曲げ
られ、入射面20、及び第2の内反射面と同一面からな
る射出面20から射出し、表示モジュール22の表示面
23を略直角に同軸落射照明するものである。
In the figure, a light beam emitted from a light source unit 47 which is composed of three LED arrays and is provided on the optical axis of the eyepiece lens unit 25 or substantially at the center thereof is directly transmitted to a main body by a relay lens 48 having a positive power. After being incident and introduced on the prism 18 side, the incident light enters the inside of the main body prism 18 from the incident surface 20 which is the same as the second internal reflection surface 20 as in the previous embodiment, and further the third internal reflection The light is bent at the surface 19, the second internal reflection surface 20, and the first internal reflection surface 21, and is emitted from the entrance surface 20 and the exit surface 20 that is the same as the second internal reflection surface. This is for illuminating the display surface 23 coaxially at substantially right angles.

【0060】表示面で反射し表示情報を含んだ反射戻り
光りはさらにまた本体プリズム18に入射し、照明光の
伝播ルートを反対に戻りながら最終的にアイピースレン
ズ部25の拡大投影作用によって視覚部24へ表示面2
3の拡大虚像を投影することができるものである。
The reflected light reflected on the display surface and containing the display information further enters the main body prism 18 and returns to the propagation route of the illumination light in the opposite direction. Display surface 2 to 24
3 can project an enlarged virtual image.

【0061】アイピースレンズ部25から直接視覚部2
4へと照射される不要光を除去するために、光源部47
の紙面上部に光吸収手段49(光透過防止処理)を設置
している。
Visual part 2 directly from eyepiece lens part 25
In order to remove unnecessary light emitted to
The light absorbing means 49 (light transmission preventing processing) is installed in the upper part of the drawing.

【0062】また光源部47の変調器14、画像処理モ
ジュール26、及びそれらを駆動する電源装置11の基
本的な構成と作用は先の実施の形態1に準じるものであ
る。
The basic configuration and operation of the modulator 14 of the light source unit 47, the image processing module 26, and the power supply device 11 for driving them are the same as in the first embodiment.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上の各実施の形態から明らかなよう
に、本発明によれば以下のような効果が認められる。副
プリズム、または外部凹面ミラー、またはアイピースレ
ンズの略中央に光源からの光を反射するマイクロミラ
ー、または直接光源を配置する構造を効果的にとること
によって、反射型表示モジュールに対して効率的に、且
つ不要光の発生のない安定した照明品質を得ることがで
き、構成も比較的コンパクトに構成することができるも
のである。
As is clear from the above embodiments, the following effects are recognized according to the present invention. Efficiently employs a sub-prism, or an external concave mirror, or a micro-mirror that reflects light from a light source in the approximate center of an eyepiece lens, or a structure in which a direct light source is disposed, thereby effectively providing a reflective display module In addition, stable illumination quality without generation of unnecessary light can be obtained, and the configuration can be made relatively compact.

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

【図1】本発明の実施の形態1を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の実施の形態2を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a display device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 3 is a configuration diagram of a display device according to a third embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施の形態4を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態5を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 5 is a configuration diagram of a display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】図5の回転放物面鏡を折り畳んだ態様の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of an embodiment in which the paraboloid of revolution shown in FIG. 5 is folded.

【図7】本発明の実施の形態6を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 7 is a configuration diagram of a display device according to a sixth embodiment of the present invention;

【図8】本発明の実施の形態7を説明したディスプレイ
装置の構成図
FIG. 8 is a configuration diagram of a display device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】従来のディスプレイ装置の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional display device.

【図10】従来のディスプレイ装置の構成図FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電源装置 12 照明装置(モジュール) 13、27、33、38、42、44、47 光源部 14 変調器 15 集光器 16、29、34 副プリズム 17 内反射面 18 本体プリズム 19 第3の内反射面、接合面 20 第2の内反射面、射出面 21 第1の内反射面 22 表示モジュール 23 表示面 24 視覚部 25 アイピースレンズ部 26 画像処理モジュール 30 内反射面 31、36、41 接合面 32、37、49 光吸収手段(反射防止処理) 35 反射面 39、45、48 リレーレンズ 40 プリズムアレー 43 回転放物面鏡 46 マイクロ折り曲げミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Power supply device 12 Illumination device (module) 13, 27, 33, 38, 42, 44, 47 Light source part 14 Modulator 15 Concentrator 16, 29, 34 Subprism 17 Internal reflection surface 18 Main body prism 19 Third Reflection surface, bonding surface 20 Second internal reflection surface, emission surface 21 First internal reflection surface 22 Display module 23 Display surface 24 Visual unit 25 Eyepiece lens unit 26 Image processing module 30 Internal reflection surface 31, 36, 41 Joint surface 32, 37, 49 Light absorbing means (anti-reflection treatment) 35 Reflecting surface 39, 45, 48 Relay lens 40 Prism array 43 Rotating parabolic mirror 46 Micro bending mirror

───────────────────────────────────────────────────── 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) G02B 19/00 G02B 19/00 25/00 25/00 Z H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A Fターム(参考) 2H042 AA02 AA03 AA04 AA09 AA15 AA26 CA12 CA18 DA20 DD06 DE04 2H052 BA02 BA03 BA09 BA14 2H087 KA14 KA24 TA01 TA05 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 19/00 G02B 19/00 25/00 25/00 Z H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A F-term (Reference) 2H042 AA02 AA03 AA04 AA09 AA15 AA26 CA12 CA18 DA20 DD06 DE04 2H052 BA02 BA03 BA09 BA14 2H087 KA14 KA24 TA01 TA05

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶、または光電的な動作によるおもに反
射型の小型画像表示部と、この小型画像表示部を照明す
る照明部と、前記照明部で照明された前記小型画像表示
部の画像を視覚において光学的に拡大虚像として投影す
る画像拡大部と、この画像拡大部へ前記小型画像表示部
の画像を伝播するために、第1の内反射面と、前記小型
画像表示部、及び前記画像拡大部とが共に近接してなり
スネルの法則に従うところの全反射を行なう第2の内反
射面と、前記画像拡大部の直下に配置してなる前記第1
の内反射面に準じる構造と作用をなす第3の内反射面と
を持つ三角柱、または多角柱形状からなるプリズム部と
からなるディスプレイ装置において、前記照明部が前記
プリズム部の外部に近接して配置され、前記小型画像表
示部に対して第3の内反射面、または前記第2の内反射
面から照明光を入射させ、さらに前記第2の内反射面、
及び前記第1の内反射面で内部反射した後、前記画像拡
大部から見て光学的に略同軸落射的に、または傾斜した
角度をもって軸外から照明光を照射し、前記小型画像表
示部を照明するとともに、前記照明部の光源と前記プリ
ズム部との間に、光源からの直接光が視覚へ到達するこ
とを回避させる光導入手段を介してなることを特徴とす
るディスプレイ装置。
1. A small-sized image display unit mainly reflecting liquid crystal or photoelectric operation, an illuminating unit for illuminating the small-sized image display unit, and an image of the small-sized image display unit illuminated by the illuminating unit. An image magnifying unit that optically projects as a magnified virtual image visually, a first internal reflection surface, the small image display unit, and the image for transmitting an image of the small image display unit to the image magnifying unit A second internal reflection surface that is adjacent to the enlargement unit and performs total internal reflection according to Snell's law; and the first internal reflection surface that is disposed immediately below the image enlargement unit.
In a display device comprising a triangular prism having a structure similar to the inner reflection surface and a third inner reflection surface acting as a prism, or a prism having a polygonal prism shape, the illumination unit is close to the outside of the prism unit. Disposed, the illumination light is incident on the small image display unit from a third internal reflection surface, or the second internal reflection surface, and further, the second internal reflection surface,
And after being internally reflected by the first internal reflection surface, illuminating the illumination light from off-axis with an optically substantially coaxial epi-illumination viewed from the image enlarging unit, or at an inclined angle, A display device which illuminates and is provided between a light source of the illumination unit and the prism unit through a light introducing unit for preventing direct light from the light source from reaching the visual sense.
【請求項2】前記光導入手段は、前記プリズム部に接
触、または非接触に配置されてなる光学副プリズム、ま
たは三角柱プリズムアレー、またはホログラム素子、ま
たは前記画像拡大部に組み込まれた内部反射面、または
前記画像拡大部の内部に組み込まれた光源装置と集光レ
ンズ、または前記プリズム部の外部に設置された凹面反
射ミラーのいずれか1であることを特徴とする請求項1
記載のディスプレイ装置。
2. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the light introducing means is an optical sub-prism, a triangular prism array, a hologram element, or an internal reflection surface incorporated in the image magnifying section, which is disposed in contact with or non-contact with the prism section. A light source device and a condenser lens incorporated inside the image enlargement unit, or a concave reflection mirror installed outside the prism unit.
The display device according to any one of the preceding claims.
【請求項3】前記光学副プリズムは、前記第1の内反射
面、または前記第3の内反射面に射出面を接してなり、
前記画像拡大部の光軸の前記小型画像表示部から見て入
射光軸の外に、さらにまた反射光軸の延長線上の前記第
1の内反射面、または前記第3の内反射面に接した副プ
リズム側へ光源が設置したことを特徴とする請求項2記
載のディスプレイ装置。
3. The optical sub-prism has an exit surface in contact with the first internal reflection surface or the third internal reflection surface,
The optical axis of the image magnifying portion is in contact with the first internal reflection surface or the third internal reflection surface on the extension of the reflection optical axis, outside the incident optical axis as viewed from the small image display portion. The display device according to claim 2, wherein a light source is provided on the side of the sub-prism.
【請求項4】前記第1の内反射面、または第3の内反射
面のうち、前記光学副プリズムと接してなる面は、一部
の光を反射し、残りを透過させるハーフミラー、または
光学的小径ホールからなることを特徴とする請求項3記
載のディスプレイ装置。
4. A half mirror that reflects a part of light and transmits the rest of the first internal reflection surface or the third internal reflection surface, the surface being in contact with the optical sub-prism. 4. The display device according to claim 3, wherein the display device comprises an optically small hole.
【請求項5】前記三角柱プリズムアレーは、ハーフミラ
ー、または光学的小径ホールからなる前記第1の内反射
面に非接触に近接されて、または接触して、前記画像拡
大部の前記第1の内反射面の外部に透過したそれに対し
て内角90度のコーナーミラーを連続して配置されてな
ることを特徴とする請求項2記載のディスプレイ装置。
5. The first prism of the image enlarging section, wherein the triangular prism array is brought into non-contact with or in contact with the first internal reflection surface comprising a half mirror or an optically small hole. 3. The display device according to claim 2, wherein corner mirrors having an inner angle of 90 degrees are continuously arranged with respect to the light transmitted to the outside of the internal reflection surface.
【請求項6】前記凹面反射ミラーは前記第1の内反射面
の近傍に設置され、略外部光源からの照明光を略平行光
束に変換し、前記第1の内反射面から前記小型画像表示
部に対して落射照明したことを特徴とする請求項2記載
のディスプレイ装置。
6. The concave reflecting mirror is installed near the first inner reflecting surface, converts illumination light from a substantially external light source into a substantially parallel light beam, and displays the small image from the first inner reflecting surface. 3. The display device according to claim 2, wherein the portion is illuminated by incident light.
【請求項7】前記プリズム部の内部はガラス、または樹
脂などの光を効率よく透過させる透明体、または平板半
透過ミラーによる中空構造で形作られた内反射面を持つ
プリズム様部材からなっていることを特徴とする請求項
1記載のディスプレイ装置。
7. The inside of the prism portion is made of a transparent material such as glass or resin that efficiently transmits light, or a prism-like member having an internal reflection surface formed in a hollow structure by a flat semi-transmissive mirror. The display device according to claim 1, wherein:
【請求項8】前記画像拡大部の略中心部に、前記小型画
像表示部を照明する光源部を配置、または前記画像拡大
部の周縁部に光源を持ち、この光源からの光を前記小型
画像表示部へ折り曲げる全反射、または半透過ミラーを
配置したことを特徴とする請求項1記載のディスプレイ
装置。
8. A light source unit for illuminating the small image display unit is disposed at a substantially central portion of the image enlargement unit, or a light source is provided at a periphery of the image enlargement unit, and light from the light source is transmitted to the small image display unit. 2. The display device according to claim 1, wherein a total reflection or semi-transmission mirror to be bent to the display unit is arranged.
【請求項9】前記全反射、または半透過ミラーは観察者
の瞳径より小径に構成されていることを特徴とする請求
項8記載のディスプレイ装置。
9. The display device according to claim 8, wherein the total reflection or semi-transmission mirror has a diameter smaller than a pupil diameter of an observer.
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