JP2005512110A - 小型表示デバイス - Google Patents
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Abstract
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話機及びパーソナルディジタルアシスタント(PDA)のような小型パーソナルデバイスに用いられることができる小型表示デバイスに関する。表示デバイスは、光源と、オブジェクト画像を形成する反射型ディスプレイと、オブジェクト画像のバーチャル画像を投影する光学システムとを備える。反射型ディスプレイの照射を改善するために、表示デバイスは、全反射による反射型ディスプレイの実質的に垂直な照射用の光誘導手段を備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1のプリアンブルに規定される表示デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
小型表示デバイスは、ヘッドマウントディスプレイと、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯電話機及びWAP電話のような小型パーソナルデバイスとにおいて用いられる。
【0003】
小型表示デバイスは、米国特許公報US5,892,624から既知である。この既知の表示システムは、埋め込み型ビームスプリッタ(immersed beam splitter)及びミラー素子をもつプリズムを備える光学システムと、オブジェクトソースを形成するための反射型液晶ディスプレイと、この反射型液晶ディスプレイを照射するための光源とを有する。動作の際、この光源は、プリズムを介して反射型液晶ディスプレイを照射する。反射型液晶ディスプレイは、光線を変調するとともに、ビーム分割面の反射によってミラー素子へ光を反射する。このミラー素子は、プリズムのビーム分割面を介して見る人に対してソースオブジェクトを結像する。
【0004】
この表示デバイスにおいて、例えばLCOS(Liquid Crystal on Silicon)表示パネルなどの正反射型LCDが適用されることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その場合、最大に得ることができるコントラストは制限される。
【0006】
本発明の目的は、向上されたコントラストをもつ小型表示システムを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項1に規定される本発明による表示システムによって実現される。本発明は、照射が反射型表示パネルの平面に対して実質的に垂直であるとき、正反射型ディスプレイのコントラストは最大にされるという見識に基づいている。照射手段が光学システムの結像パスに現れるだろうという理由から、既知の表示デバイスでは、このことは問題を引き起こし得る。本発明による表示システムにおいて、照射は、結像パスを妨げることなく、光誘導(light-guiding)手段における1つ又は複数の全(内部)反射によって表示デバイスの平面に対して垂直に向けられることができる。
【0008】
本発明によるデバイスの特定の実施例は、請求項2に規定される。この装置が小型表示デバイスをもたらす。本発明による他の実施例において、平行六面体が光誘導手段として用いられる。この平行六面体の形の適応により、小型表示システムと、反射型表示デバイスの実質的に垂直な照射とが可能になる。
【0009】
本発明によるデバイスの別の実施例が請求項6に規定される。この実施例において、光学システムと反射型表示手段との間に配される光誘導手段により、垂直な照射が行われる。この光誘導手段はプリズムを有してもよい。
【0010】
他の有利な実施例は、従属請求項に規定される。
【0011】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施の形態から明らかとなり、これら実施の形態を参照してより詳細に説明されるであろう。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、光誘導手段の全(内部)反射によって表示デバイスの照射が起こる第1の表示デバイスの例を示す。第1の表示デバイス1は、照射源2と、偏光ビーム分割(PBS)プリズム4をもつ光学システム3と、4分の1波長板15と、凹面ミラー5とを有している。更に、第1の表示デバイス1は、反射型表示パネル6を有している。照射源2は、反射型表示パネル6の色の順次の(カラーシーケンス)照射用にそれぞれ赤色、緑色及び青色の光を放射する3つのLED7,8,9を有している。上記光誘導手段は、LED7,8,9と、反射型表示パネル6との間に設けられている。第1の表示デバイス1において、前記光誘導手段は、ガラスから作られる平行六面体で構成される偏光ビーム分割プリズム4により形成されている。この平行六面体4は、同じ方向に向けられた第1のペアの平行面10,11、及び第2のペアの平行面17,18と、他の2つのペアの上記面に対して垂直に向けられた第3のペアの面とを有している。この平行六面体4の第1のペアの平行面10,11の一つである入射面10と、第2のペアの平行面17,18の一つの面との間の角度αは、好ましくは60°である。この角度αは、第1の表示デバイス1の深度を低減するために適応されることができる。この深度は、平行六面体4の第2のペアの上記面17,18の間の距離によって規定される。上記ガラスはBK7タイプから作られてもよい。好ましくは、平行六面体4は、この平行六面体4の第2のペアの平行面17,18の面のうち一つの面に対して30°の角度で配されるビーム分割面13を備えている。ビーム分割面13は、Moxtek Inc社に注文することができるようなワイヤグリッド偏光板から成る。その代わりに、3Mに注文することができるDBEF(Double Brightness Enhancement Foil)が適用されてもよい。LED7,8,9は、平行六面体4の入射面10に取り付けられている。画像のコントラストを向上させるための偏光板14は、LED7,8,9と、平行六面体4との間にあり得る。オプションとして、反射型表示パネル6の光分散を改善するために拡散板(図示略)があってもよい。反射型表示パネル6は、平行六面体4の入射面10に対して平行である平行六面体4の出射面11に取り付けられている。第1の表示デバイス1は、例えば、0.47インチのLCOS(Liquid Crystal on Silicon)表示パネルなどの反射型液晶表示パネルを有する。好ましくは、形成された画像の画像ひずみ及びフィールド湾曲を低減させるために、レンズ12が、LCOS表示パネル6と、平行六面体4の出射面11との間に設けられている。4分の1波長板15は、凹面ミラー5と、この凹面ミラーに対向している平行六面体4の第2のペアの面のうち一つの面17との間に設けられている。
【0013】
動作中、赤色、緑色及び青色のLED7,8,9は、LCOS表示パネル6にシーケンシャルに送られるそれぞれの赤色,緑色及び青色の画像コンテントの情報と同期される期間中にシーケンシャルにアクティブにされている。これらLED7,8,9は、偏光板14を介して平行六面体4の入射面15へ赤色、緑色又は青色の光を放射する。偏光板14は、第1の方向に偏光をもつ光の部分のみを伝える。平行六面体4は、上記光をビーム分割面13に伝える。ビーム分割面13は、レンズ12を介してLCOS表示パネル6へ第1の方向に偏光をもつ光の部分を伝える。LCOS表示パネル6は、与えられた画像情報に従って赤色、緑色又は青色の光の偏光方向を回転させるとともに、該光を反射して平行六面体4に戻す。平行六面体4は、該光をビーム分割面13に伝える。ビーム分割面13は、第1の方向に対して垂直な第2の方向に偏光成分をもつ光の部分を、4分の1波長板15を介して凹面ミラー5に向かって反射する。凹面ミラー5は、該光を反射して4分の1波長板15を介して平行六面体4に戻すとともに、LCOS表示パネル6のバーチャル画像を形成する。該光が4分の1波長板15を2回通過したので、光の偏向は第1の方向に回転されている。平行六面体4において、偏光ビーム分割面13は、見る人の目16に向かって上記光を伝える。第1の表示デバイス1を利用して見る人は、2メートルの距離及び32°の視野角においてディスプレイのバーチャル画像を見るだろう。このことは3メートルの距離における1.3メートル対角線のスクリーンの視聴、すなわち0.75メートルの距離における19インチモニタの視聴に相当する。平行六面体4の第1のペア10,11の面と、その第2のペア17,18の面との間の角度α、及び平行六面体4内側の全反射を適応することは、小型表示デバイスを可能にするとともに、反射型LCOS表示パネル6の実質的に垂直な照射を与える。LCOS表示パネル6のこの実質的に垂直な照射が、形成された画像のコントラストを向上させる。
【0014】
図2は第2の表示デバイスの例を示す。第2の表示デバイス21において、光誘導手段が、反射型ディスプレイ26と、光学システム23との間に設けられている。第2の表示デバイス21は、照射源22と、平行六面体24、4分の1波長板42、及び凹面ミラー25を有する光学システム23とを具備する。平行六面体24は、同じ方向に向けられる第1のペアの平行面24,31と、第2のペアの平行面43,44と、これら他の2つのペアの面に対して垂直に向けられる第3のペアの面(図示略)とを有する。平行六面体24の第1のペアの平行面24,31の一つである入射面31と、その第2のペアの平行面43,44の一つの面との間の角度αは、好ましくは80°である。この角度αは、第2の表示デバイス21の深度を低減するために適用されることができる。この深度は、平行六面体24の面の第2のペアの面43,44の間の距離によって規定される。照射源22は、表示スクリーン26の色の順次の照射用に、それぞれ、赤色、緑色及び青色の光を放射する3つのLED27,28,29を有する。光誘導手段は、TIRプリズム35により形成される。TIRプリズム35は、90°より大きい頂角χ及び底面39をもつ三角プリズムから成る。TIRプリズム35の底面39又は入射面が平行六面体24の入射面31に対向するとともに、これら面31,39の間に空隙が形成されるように、TIRプリズム35は、反射型表示パネル26と、上記光学システムとの間に配されている。LED27,28,29は、TIRプリズム35の入射面31の一部分に取り付けられている。好ましくは、偏光板36及び拡散板シート37が、LED27,28,29と、TIRプリズム35との間にあり得る。例えば、第1の表示デバイスに適用されたものと同様のタイプのLCOS表示パネルなどの反射型表示パネル26は、TIRプリズム35の出射面40に取り付けられ、上記出射面が、入射面31と、反射型表示パネル26との間に置かれている。好ましくは、形成された画像の画像ひずみ及びフィールド湾曲を低減させるように、レンズ32が、LCOSディスプレイ26と、TIRプリズム35との間に設けられている。更に、反射型偏光板41が、平行六面体24の入射面31と、TIRプリズム35の底面39との間に取り付けられている。平行六面体24及びTIRプリズム35の材料は、BK7タイプのガラスから作られることができる。一般に、平行六面体24及びTIRプリズム35の材料のより高い屈折率は、より小型のシステムをもたらすだろう。色収差を低減させるために、レンズ32の材料の屈折率は、平行六面体24及びTIRプリズム35の材料の屈折率とは異なるように選択されることができる。ビーム分割面33及び反射型偏光板41は、Moxtek Inc社に注文することができるようなワイヤグリッド偏光板であり得る。その代わりに、3Mに注文することができるDBEF(Double Brightness Enhancement Foil)が適用されてもよい。更に、凹面ミラーが、平行六面体24の第2のペアの面の一つの面に近傍して位置付けられており、4分の1波長板42が、出射面43と凹面ミラー25との間に設けられている。
【0015】
動作上、赤色、緑色及び青色のLED27,28,29は、LCOS表示パネル26にシーケンシャルに送られるそれぞれの赤色,緑色及び青色の画像コンテントの情報と同期される期間中にシーケンシャルにアクティブにされる。LED27,28,29は、赤色、緑色又は青色の光を、偏光板36及び拡散板37を介してTIRプリズム35の入射面31の一部分へかわるがわる放射する。偏光板36は、第1の方向に偏光を有する放射光のみを伝える。LCOS表示パネル26に対向することなく、TIRプリズム35の底面39と出射面40との間にあるTIRプリズム35の側面38は、平行六面体24の入射面31において反射型偏光板41に向かって該光を反射する。反射型偏光板41は、TIRプリズム35及びレンズ32を介してLCOS表示パネル26に向かって、第1の方向に偏光成分をもつ光を反射する。LCOS表示パネル26は、与えられた画像情報に従って赤色、緑色又は青色の光の偏光方向を回転させるとともに、レンズ32及びTIRプリズム35を介して平行六面体24の入射面31において反射型偏光板41へ該光を反射して戻す。反射型偏光板41は、平行六面体24に向かって、第1の方向に対して垂直な第2の方向に偏光成分をもつ光の部分を伝える。平行六面体24のビーム分割面33は、4分の1波長板42を介して凹面ミラー25に向かって第1の方向に偏光成分をもつ光の部分を反射する。凹面ミラー25は、4分の1波長板42を介して平行六面体24へ該光を反射して戻すとともに、LCOS表示パネル26のバーチャル画像を形成する。該光が4分の1波長板42を2回通過したので、当該偏光は第1の方向に回転されている。ビーム分割面33は、この場合、見る人の目46に向かって該光を伝える。第2の表示デバイス21を利用して見る人は、3メートルの距離及び35°の視野角においてバーチャル画像を見るだろう。このことは、0.75メートルの距離における19インチモニタを視聴することに相当する。平行六面体24の他の平行側面43,44の一つの面と、入射面31との角度αの適応は、より小型の表示デバイスを可能にし、TIRプリズム35の頂角χの適応は、TIRプリズム35の全反射により反射型LCOSディスプレイ26の実質的に垂直な照射を与える。LCOS表示パネル26のこの垂直な照射が、形成された画像のコントラストを向上させる。上記光学システムの入射アパーチャが、TIRプリズム35の底面39にあるので、LCOS表示パネル26の全ての画素が、同じ面38によって照射され、図1に示される第1の表示デバイス1の照射と比較してより均一な照射を与える。更に、第2の表示デバイス21における照射は、ビーム分割面33の目の側にはなく、それにより、第1の表示デバイス1と比較すると、形成された画像に起こる照射システムの反射を妨害する可能性が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】表示パネルの照射用の平行六面体を有する第1の表示デバイスの例を示す。
【図2】表示パネルの照射用のTIRプリズムを有する第2の表示デバイスの例を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1のプリアンブルに規定される表示デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
小型表示デバイスは、ヘッドマウントディスプレイと、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯電話機及びWAP電話のような小型パーソナルデバイスとにおいて用いられる。
【0003】
小型表示デバイスは、米国特許公報US5,892,624から既知である。この既知の表示システムは、埋め込み型ビームスプリッタ(immersed beam splitter)及びミラー素子をもつプリズムを備える光学システムと、オブジェクトソースを形成するための反射型液晶ディスプレイと、この反射型液晶ディスプレイを照射するための光源とを有する。動作の際、この光源は、プリズムを介して反射型液晶ディスプレイを照射する。反射型液晶ディスプレイは、光線を変調するとともに、ビーム分割面の反射によってミラー素子へ光を反射する。このミラー素子は、プリズムのビーム分割面を介して見る人に対してソースオブジェクトを結像する。
【0004】
この表示デバイスにおいて、例えばLCOS(Liquid Crystal on Silicon)表示パネルなどの正反射型LCDが適用されることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その場合、最大に得ることができるコントラストは制限される。
【0006】
本発明の目的は、向上されたコントラストをもつ小型表示システムを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項1に規定される本発明による表示システムによって実現される。本発明は、照射が反射型表示パネルの平面に対して実質的に垂直であるとき、正反射型ディスプレイのコントラストは最大にされるという見識に基づいている。照射手段が光学システムの結像パスに現れるだろうという理由から、既知の表示デバイスでは、このことは問題を引き起こし得る。本発明による表示システムにおいて、照射は、結像パスを妨げることなく、光誘導(light-guiding)手段における1つ又は複数の全(内部)反射によって表示デバイスの平面に対して垂直に向けられることができる。
【0008】
本発明によるデバイスの特定の実施例は、請求項2に規定される。この装置が小型表示デバイスをもたらす。本発明による他の実施例において、平行六面体が光誘導手段として用いられる。この平行六面体の形の適応により、小型表示システムと、反射型表示デバイスの実質的に垂直な照射とが可能になる。
【0009】
本発明によるデバイスの別の実施例が請求項6に規定される。この実施例において、光学システムと反射型表示手段との間に配される光誘導手段により、垂直な照射が行われる。この光誘導手段はプリズムを有してもよい。
【0010】
他の有利な実施例は、従属請求項に規定される。
【0011】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施の形態から明らかとなり、これら実施の形態を参照してより詳細に説明されるであろう。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、光誘導手段の全(内部)反射によって表示デバイスの照射が起こる第1の表示デバイスの例を示す。第1の表示デバイス1は、照射源2と、偏光ビーム分割(PBS)プリズム4をもつ光学システム3と、4分の1波長板15と、凹面ミラー5とを有している。更に、第1の表示デバイス1は、反射型表示パネル6を有している。照射源2は、反射型表示パネル6の色の順次の(カラーシーケンス)照射用にそれぞれ赤色、緑色及び青色の光を放射する3つのLED7,8,9を有している。上記光誘導手段は、LED7,8,9と、反射型表示パネル6との間に設けられている。第1の表示デバイス1において、前記光誘導手段は、ガラスから作られる平行六面体で構成される偏光ビーム分割プリズム4により形成されている。この平行六面体4は、同じ方向に向けられた第1のペアの平行面10,11、及び第2のペアの平行面17,18と、他の2つのペアの上記面に対して垂直に向けられた第3のペアの面とを有している。この平行六面体4の第1のペアの平行面10,11の一つである入射面10と、第2のペアの平行面17,18の一つの面との間の角度αは、好ましくは60°である。この角度αは、第1の表示デバイス1の深度を低減するために適応されることができる。この深度は、平行六面体4の第2のペアの上記面17,18の間の距離によって規定される。上記ガラスはBK7タイプから作られてもよい。好ましくは、平行六面体4は、この平行六面体4の第2のペアの平行面17,18の面のうち一つの面に対して30°の角度で配されるビーム分割面13を備えている。ビーム分割面13は、Moxtek Inc社に注文することができるようなワイヤグリッド偏光板から成る。その代わりに、3Mに注文することができるDBEF(Double Brightness Enhancement Foil)が適用されてもよい。LED7,8,9は、平行六面体4の入射面10に取り付けられている。画像のコントラストを向上させるための偏光板14は、LED7,8,9と、平行六面体4との間にあり得る。オプションとして、反射型表示パネル6の光分散を改善するために拡散板(図示略)があってもよい。反射型表示パネル6は、平行六面体4の入射面10に対して平行である平行六面体4の出射面11に取り付けられている。第1の表示デバイス1は、例えば、0.47インチのLCOS(Liquid Crystal on Silicon)表示パネルなどの反射型液晶表示パネルを有する。好ましくは、形成された画像の画像ひずみ及びフィールド湾曲を低減させるために、レンズ12が、LCOS表示パネル6と、平行六面体4の出射面11との間に設けられている。4分の1波長板15は、凹面ミラー5と、この凹面ミラーに対向している平行六面体4の第2のペアの面のうち一つの面17との間に設けられている。
【0013】
動作中、赤色、緑色及び青色のLED7,8,9は、LCOS表示パネル6にシーケンシャルに送られるそれぞれの赤色,緑色及び青色の画像コンテントの情報と同期される期間中にシーケンシャルにアクティブにされている。これらLED7,8,9は、偏光板14を介して平行六面体4の入射面15へ赤色、緑色又は青色の光を放射する。偏光板14は、第1の方向に偏光をもつ光の部分のみを伝える。平行六面体4は、上記光をビーム分割面13に伝える。ビーム分割面13は、レンズ12を介してLCOS表示パネル6へ第1の方向に偏光をもつ光の部分を伝える。LCOS表示パネル6は、与えられた画像情報に従って赤色、緑色又は青色の光の偏光方向を回転させるとともに、該光を反射して平行六面体4に戻す。平行六面体4は、該光をビーム分割面13に伝える。ビーム分割面13は、第1の方向に対して垂直な第2の方向に偏光成分をもつ光の部分を、4分の1波長板15を介して凹面ミラー5に向かって反射する。凹面ミラー5は、該光を反射して4分の1波長板15を介して平行六面体4に戻すとともに、LCOS表示パネル6のバーチャル画像を形成する。該光が4分の1波長板15を2回通過したので、光の偏向は第1の方向に回転されている。平行六面体4において、偏光ビーム分割面13は、見る人の目16に向かって上記光を伝える。第1の表示デバイス1を利用して見る人は、2メートルの距離及び32°の視野角においてディスプレイのバーチャル画像を見るだろう。このことは3メートルの距離における1.3メートル対角線のスクリーンの視聴、すなわち0.75メートルの距離における19インチモニタの視聴に相当する。平行六面体4の第1のペア10,11の面と、その第2のペア17,18の面との間の角度α、及び平行六面体4内側の全反射を適応することは、小型表示デバイスを可能にするとともに、反射型LCOS表示パネル6の実質的に垂直な照射を与える。LCOS表示パネル6のこの実質的に垂直な照射が、形成された画像のコントラストを向上させる。
【0014】
図2は第2の表示デバイスの例を示す。第2の表示デバイス21において、光誘導手段が、反射型ディスプレイ26と、光学システム23との間に設けられている。第2の表示デバイス21は、照射源22と、平行六面体24、4分の1波長板42、及び凹面ミラー25を有する光学システム23とを具備する。平行六面体24は、同じ方向に向けられる第1のペアの平行面24,31と、第2のペアの平行面43,44と、これら他の2つのペアの面に対して垂直に向けられる第3のペアの面(図示略)とを有する。平行六面体24の第1のペアの平行面24,31の一つである入射面31と、その第2のペアの平行面43,44の一つの面との間の角度αは、好ましくは80°である。この角度αは、第2の表示デバイス21の深度を低減するために適用されることができる。この深度は、平行六面体24の面の第2のペアの面43,44の間の距離によって規定される。照射源22は、表示スクリーン26の色の順次の照射用に、それぞれ、赤色、緑色及び青色の光を放射する3つのLED27,28,29を有する。光誘導手段は、TIRプリズム35により形成される。TIRプリズム35は、90°より大きい頂角χ及び底面39をもつ三角プリズムから成る。TIRプリズム35の底面39又は入射面が平行六面体24の入射面31に対向するとともに、これら面31,39の間に空隙が形成されるように、TIRプリズム35は、反射型表示パネル26と、上記光学システムとの間に配されている。LED27,28,29は、TIRプリズム35の入射面31の一部分に取り付けられている。好ましくは、偏光板36及び拡散板シート37が、LED27,28,29と、TIRプリズム35との間にあり得る。例えば、第1の表示デバイスに適用されたものと同様のタイプのLCOS表示パネルなどの反射型表示パネル26は、TIRプリズム35の出射面40に取り付けられ、上記出射面が、入射面31と、反射型表示パネル26との間に置かれている。好ましくは、形成された画像の画像ひずみ及びフィールド湾曲を低減させるように、レンズ32が、LCOSディスプレイ26と、TIRプリズム35との間に設けられている。更に、反射型偏光板41が、平行六面体24の入射面31と、TIRプリズム35の底面39との間に取り付けられている。平行六面体24及びTIRプリズム35の材料は、BK7タイプのガラスから作られることができる。一般に、平行六面体24及びTIRプリズム35の材料のより高い屈折率は、より小型のシステムをもたらすだろう。色収差を低減させるために、レンズ32の材料の屈折率は、平行六面体24及びTIRプリズム35の材料の屈折率とは異なるように選択されることができる。ビーム分割面33及び反射型偏光板41は、Moxtek Inc社に注文することができるようなワイヤグリッド偏光板であり得る。その代わりに、3Mに注文することができるDBEF(Double Brightness Enhancement Foil)が適用されてもよい。更に、凹面ミラーが、平行六面体24の第2のペアの面の一つの面に近傍して位置付けられており、4分の1波長板42が、出射面43と凹面ミラー25との間に設けられている。
【0015】
動作上、赤色、緑色及び青色のLED27,28,29は、LCOS表示パネル26にシーケンシャルに送られるそれぞれの赤色,緑色及び青色の画像コンテントの情報と同期される期間中にシーケンシャルにアクティブにされる。LED27,28,29は、赤色、緑色又は青色の光を、偏光板36及び拡散板37を介してTIRプリズム35の入射面31の一部分へかわるがわる放射する。偏光板36は、第1の方向に偏光を有する放射光のみを伝える。LCOS表示パネル26に対向することなく、TIRプリズム35の底面39と出射面40との間にあるTIRプリズム35の側面38は、平行六面体24の入射面31において反射型偏光板41に向かって該光を反射する。反射型偏光板41は、TIRプリズム35及びレンズ32を介してLCOS表示パネル26に向かって、第1の方向に偏光成分をもつ光を反射する。LCOS表示パネル26は、与えられた画像情報に従って赤色、緑色又は青色の光の偏光方向を回転させるとともに、レンズ32及びTIRプリズム35を介して平行六面体24の入射面31において反射型偏光板41へ該光を反射して戻す。反射型偏光板41は、平行六面体24に向かって、第1の方向に対して垂直な第2の方向に偏光成分をもつ光の部分を伝える。平行六面体24のビーム分割面33は、4分の1波長板42を介して凹面ミラー25に向かって第1の方向に偏光成分をもつ光の部分を反射する。凹面ミラー25は、4分の1波長板42を介して平行六面体24へ該光を反射して戻すとともに、LCOS表示パネル26のバーチャル画像を形成する。該光が4分の1波長板42を2回通過したので、当該偏光は第1の方向に回転されている。ビーム分割面33は、この場合、見る人の目46に向かって該光を伝える。第2の表示デバイス21を利用して見る人は、3メートルの距離及び35°の視野角においてバーチャル画像を見るだろう。このことは、0.75メートルの距離における19インチモニタを視聴することに相当する。平行六面体24の他の平行側面43,44の一つの面と、入射面31との角度αの適応は、より小型の表示デバイスを可能にし、TIRプリズム35の頂角χの適応は、TIRプリズム35の全反射により反射型LCOSディスプレイ26の実質的に垂直な照射を与える。LCOS表示パネル26のこの垂直な照射が、形成された画像のコントラストを向上させる。上記光学システムの入射アパーチャが、TIRプリズム35の底面39にあるので、LCOS表示パネル26の全ての画素が、同じ面38によって照射され、図1に示される第1の表示デバイス1の照射と比較してより均一な照射を与える。更に、第2の表示デバイス21における照射は、ビーム分割面33の目の側にはなく、それにより、第1の表示デバイス1と比較すると、形成された画像に起こる照射システムの反射を妨害する可能性が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】表示パネルの照射用の平行六面体を有する第1の表示デバイスの例を示す。
【図2】表示パネルの照射用のTIRプリズムを有する第2の表示デバイスの例を示す。
Claims (14)
- オブジェクトソースを形成する反射型表示手段と、前記反射型表示手段を照射する光源と、前記オブジェクトソースのバーチャル画像を投影する光学システムとを有する表示デバイスであって、全反射による前記反射型表示手段の実質的に垂直な照射のための光誘導手段を有することを特徴とする表示デバイス。
- 前記光学システムが、平行六面体と、4分の1波長板と、ミラーとを有することを特徴とする請求項1に記載の表示デバイス。
- 前記光誘導手段が前記平行六面体を有し、前記光源が前記平行六面体の面の一つの面に対向するとともに、反射型表示パネルが前記平行六面体の前記一つの面の反対側の面に近傍して位置付けられることを特徴とする請求項2に記載の表示デバイス。
- 前記平行六面体は、前記反射型表示手段に向かって第1の方向の偏光をもつ光の部分を伝え、前記4分の1波長板及び前記ミラーに向かって前記反射型表示手段により反射される第2の方向の偏光であって、前記第1の方向に対して垂直である第2の方向の偏光をもつ光の部分を反射し、見る人に対して前記4分の1波長板及び前記ミラーから前記第1の方向に偏光をもつ反射された光の部分を伝えるための偏光ビーム分割面を有することを特徴とする請求項2に記載の表示デバイス。
- 前記光誘導手段が、前記光学システムと、前記反射型表示手段との間に位置付けられることを特徴とする請求項1に記載の表示デバイス。
- 前記反射型表示手段に向かって前記光誘導手段から第1の方向の偏光をもつ光を反射するとともに、前記反射型表示手段から前記光学システムへ前記第1の方向に対して垂直な第2の方向の偏光をもつ反射された光の部分を伝えるために、前記光誘導手段と前記光学システムとの間に反射偏光手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の表示デバイス。
- 前記光誘導手段がプリズムを有することを特徴とする請求項6に記載の表示デバイス。
- 前記光学システムの入射面に対向する前記プリズムの側面の部分は、前記光源に光学的に結合されることを特徴とする請求項7に記載の表示デバイス。
- 前記光学システムが、平行六面体と、4分の1波長板と、ミラーとを有することを特徴とする請求項8に記載の表示デバイス。
- 前記平行六面体は、前記4分の1波長板を介して前記ミラーに向かって前記反射型表示手段から入射する前記第2の方向に偏光をもつ光の部分を反射するとともに、見る人に対して前記4分の1波長板及び前記ミラーから前記第1の方向に偏光をもつ反射光の部分を伝えるために、偏光ビーム分割面を有することを特徴とする請求項9に記載の表示デバイス。
- 他の偏光手段が、前記放射源と前記光誘導手段との間に位置付けられ、第1の方向に偏光をもつ光を伝えることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の表示デバイス。
- 前記反射型表示手段と、前記光学システムとの間に位置付けられるレンズを有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の表示デバイス。
- 反射型液晶ディスプレイ又はディジタルマイクロミラーディスプレイを有することを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の表示デバイス。
- 請求項1乃至13の何れか1項に記載の表示デバイスを備えるヘッドマウントディスプレイ。
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