JP2006011272A - Image display system - Google Patents

Image display system Download PDF

Info

Publication number
JP2006011272A
JP2006011272A JP2004191633A JP2004191633A JP2006011272A JP 2006011272 A JP2006011272 A JP 2006011272A JP 2004191633 A JP2004191633 A JP 2004191633A JP 2004191633 A JP2004191633 A JP 2004191633A JP 2006011272 A JP2006011272 A JP 2006011272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
image display
panel
light source
elliptical mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004191633A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Sudo
貴士 須藤
Atsushi Okuyama
奥山  敦
Keiji Otaka
圭史 大高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004191633A priority Critical patent/JP2006011272A/en
Publication of JP2006011272A publication Critical patent/JP2006011272A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an image display system that uniformly and brightly illuminates an image display element, is compact, and ensures images free from nonuniform color. <P>SOLUTION: The image display system includes: a light source 1; the image display element 6; an elliptic mirror 2 by which light emitted from the light source 1 is reflected to the image display element; and an observation optical system 8 by which light subjected to image modulation by the image display element 6 is guided to the eyes of an observer. In the image display system, diffusibility is imparted to the reflecting face of the elliptic mirror 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は画像表示系に関し、所謂ヘッドマウントディスプレイなどの画像表示装置に好適なものである。   The present invention relates to an image display system and is suitable for an image display device such as a so-called head mounted display.

従来、ヘッドマウントディスプレイなどにおいては、特許文献1,2のように装置全体を小型化するための光学系がいろいろ考案されている。
特開2000−249976号公報 特開2000−081591号公報
Conventionally, in a head mounted display or the like, various optical systems for reducing the size of the entire apparatus have been devised as in Patent Documents 1 and 2.
JP 2000-249976 A Japanese Patent Laid-Open No. 2000-081591

しかしながら、特許文献1においては、光源の光を画像表示手段に導く照明光学系に、面光源を作るための凸レンズ及び拡散板、さらに面光源の光を画像表示手段に集光するためのもう1つの凸レンズが含まれているため、光源からの光を効率的に画像表示手段に導くことはできるが、照明光学系が大型化してしまい、ヘッドマウントディスプレイなどの小型の画像表示系に用いる照明系としては、若干大きすぎて不適切である。   However, in Patent Document 1, a convex lens and a diffusion plate for making a surface light source are provided in the illumination optical system that guides light from the light source to the image display means, and another one for condensing the light from the surface light source on the image display means. Because it includes two convex lenses, the light from the light source can be efficiently guided to the image display means, but the illumination optical system becomes large and the illumination system is used for a small image display system such as a head-mounted display. As it is slightly too large, it is inappropriate.

特許文献2では、光源の光を一つの光分割手段により画像表示手段に導いているため、極めて簡単な構成で画像表示手段を照明できるが、光分割手段としてハーフミラーを用いているため、照明の効率が低く、また、光源としてRGBを表示画像の切り替えに同期して順次点灯させているが、光源RGBは離れて位置しているので各色により画像を照明する領域が異なり、色ムラが大きく発生してしまう。   In Patent Document 2, since the light of the light source is guided to the image display means by one light dividing means, the image display means can be illuminated with a very simple configuration, but since a half mirror is used as the light dividing means, illumination is performed. In addition, the light source RGB is sequentially turned on in synchronization with the switching of the display image, but the light source RGB is located away from each other, so that the area for illuminating the image differs depending on each color, and the color unevenness is large. Will occur.

本発明の目的は、上記の課題を克服し、均一に明るく画像表示手段を照明し、コンパクトで画像に色むらを生じさせない画像表示系を実現することである。   An object of the present invention is to overcome the above-described problems and to realize an image display system that illuminates the image display means uniformly and brightly and does not cause color unevenness in the image.

上記目的を達成するため、本願第1発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を画像表示素子側に向けて反射する反射部材と、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、反射部材の反射面が拡散性を持つことを特徴としている。   In order to achieve the above object, an image display system according to the first invention of the present application includes a light source, an image display element, a reflecting member that reflects light emitted from the light source toward the image display element, and an image display element. An observation optical system for guiding the modulated light to the eyes of the observer, and the reflecting surface of the reflecting member has a diffusivity.

また、本願第2発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を画像表示素子側に向けて反射する楕円鏡と、楕円鏡で反射した光を拡散させる拡散部材と、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、光源が楕円鏡の第1焦点位置に配置されていることを特徴としている。   The image display system of the second invention of the present application is a light source, an image display element, an elliptical mirror that reflects light emitted from the light source toward the image display element, and diffusion that diffuses the light reflected by the elliptical mirror. It has a member and an observation optical system that guides light that has undergone image modulation by the image display element to the eyes of the observer, and the light source is arranged at the first focal position of the elliptical mirror.

また、本願第3発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を平行光にする第1の凸レンズと、平行光を拡散するとともに画像表示素子側に導く第2の凸レンズと、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴としている。   The image display system according to the third aspect of the present invention includes a light source, an image display element, a first convex lens that converts light emitted from the light source into parallel light, a first convex lens that diffuses the parallel light and guides it to the image display element side. And an observation optical system that guides light that has undergone image modulation by the image display element to the eyes of the observer.

また、本願第3発明の画像表示光学系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を平行光にする第1の凸レンズと、平行光を画像表示素子に向けて拡散及び反射させる反射部材と、反射部材で反射された光を画像表示素子に集光する第2の凸レンズと、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴としている。   The image display optical system according to the third invention of the present application includes a light source, an image display element, a first convex lens for making light emitted from the light source parallel light, and diffusing and reflecting the parallel light toward the image display element. And a second convex lens for condensing the light reflected by the reflecting member on the image display element, and an observation optical system for guiding the light modulated by the image display element to the eyes of the observer It is characterized by.

本発明によれば、極めて簡単な構成でありながら、画像表示手段を均一な明るさで効率的に照明することができ、また、光源の光を画像表示手段に導く照明系を大幅に小型化することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently illuminate the image display means with uniform brightness while having an extremely simple configuration, and the illumination system for guiding the light from the light source to the image display means is greatly reduced in size. can do.

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、拡散性を有する楕円鏡を用いた実施形態である。
(First embodiment)
The first embodiment is an embodiment using an elliptical mirror having diffusibility.

図1は、実施例1の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は反射面に拡散性を施した楕円鏡、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としての反射型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror with a diffusive reflection surface, 3 is a first polarizing plate, and 4 is a light shielding member. Reference numeral 5 denotes an illumination prism, 6 denotes a reflective panel as an image display means, 7 denotes a second polarizing plate, 8 denotes a prism lens, and 9 denotes an observer's eye. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow shown in the figure.

光源1から発せられた光は、楕円鏡2に入射し、楕円鏡2の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム5側に導かれ、第1の偏光板3を透過し、一部の光は遮光部材4によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム5の第1の面である入射面10から照明プリズム5に入射して、第3の面11でパネル6側に向けて全反射され、第2の面12を透過してパネル(反射型液晶素子等の画像表示手段)6に導かれる。パネル6に入射した光は、パネル6で画像変調を受けて反射されて画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11から射出し、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 enters the elliptical mirror 2, is reflected / diffused by the reflective surface having the diffusibility of the elliptical mirror 2, is guided to the illumination prism 5 side, passes through the first polarizing plate 3, Some of the light is blocked by the light blocking member 4, and other light is incident on the illumination prism 5 from the incident surface 10, which is the first surface of the illumination prism 5, and is directed toward the panel 6 on the third surface 11. The light is totally reflected and transmitted through the second surface 12 and guided to the panel (image display means such as a reflective liquid crystal element) 6. The light incident on the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6 and is incident on the illumination prism 5 again as the image light from the second surface 12 and exits from the third surface 11, and the second polarizing plate. 7 is transmitted to the prism lens 8.

光源1は楕円鏡2の第1焦点位置の近傍に配置され、パネル6の中心は楕円鏡2の第2焦点位置を照明プリズム5の反射面11について対称的に折り返し、楕円鏡2の反射面から第2焦点位置までの長さについては、照明プリズム5内では、楕円鏡2によって反射された光が照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11で反射され、第2の面12から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。   The light source 1 is disposed in the vicinity of the first focal position of the elliptical mirror 2, and the center of the panel 6 folds the second focal position of the elliptical mirror 2 symmetrically with respect to the reflective surface 11 of the illumination prism 5. In the illumination prism 5, the light reflected by the elliptical mirror 2 enters the illumination prism 5 from the first surface 10 and is reflected by the third surface 11. The length of the light path from the second surface 12 in terms of air is used.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、該プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment is composed of three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces. 14 and 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

図2は、光源1から射出される光をパネル6に導く反射面に拡散性を施した楕円鏡2の効果について説明する図である。楕円鏡2の第1焦点位置に配置された光源1から射出される光は、楕円鏡2によって、楕円鏡2の第2焦点位置に向かう方向に強度が最大で、該方向からの成す角度が大きい光線ほど強度が小さくなる分布の光束として、パネルに導かれる。   FIG. 2 is a diagram illustrating the effect of the elliptical mirror 2 in which the reflecting surface that guides the light emitted from the light source 1 to the panel 6 is diffused. The light emitted from the light source 1 disposed at the first focal position of the elliptical mirror 2 has a maximum intensity in the direction toward the second focal position of the elliptical mirror 2 by the elliptical mirror 2, and the angle formed from the direction is the same. The light beam is guided to the panel as a light beam having a distribution in which the intensity decreases as the light beam increases.

図3は、照明プリズム5の第1の面10に平行な方向から見た光路図である。遮光部材4により、照明プリズム5内を多重反射して画像表示素子に入射する不要な光を除去している。   FIG. 3 is an optical path diagram viewed from a direction parallel to the first surface 10 of the illumination prism 5. The light shielding member 4 removes unnecessary light incident on the image display element by multiple reflection in the illumination prism 5.

ここで、楕円鏡2の反射面に施した拡散性は、反射面の垂直方向から光線を入射させたときに反射される光の垂直方向からの成す角をθとし、入射光に対する反射光の強度の比をcosθとするとき、
1≦n≦20 …(1)
なる条件を満足するようにしている。
Here, the diffusibility applied to the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is θ, which is the angle formed from the vertical direction of the light reflected when the light beam is incident from the vertical direction of the reflecting surface. When the intensity ratio is cos n θ,
1 ≦ n ≦ 20 (1)
To satisfy the following conditions.

図4は、楕円鏡2の反射面の拡散性を説明する図であり、nが1のように小さいときには拡散性が高く、また、nが20のように大きいときには拡散性が低い。nが式(1)の下限値を下回るとき、拡散板3の拡散性は高くなり、そのためパネル6を均一に照明することはできるが、光源1から射出されパネル6に至る光線の割合である照明効率が低くなり、画像が若干暗くなってしまう。また、nが式(1)の上限値を上回るとき、拡散板3の拡散性が低いため画像中心が明るくなる一方、画像周辺が暗くなってパネル6上の照度ムラが大きくなってしまう。   FIG. 4 is a diagram for explaining the diffusivity of the reflecting surface of the elliptical mirror 2. When n is as small as 1, the diffusivity is high, and when n is as large as 20, the diffusivity is low. When n is below the lower limit of equation (1), the diffusivity of the diffuser plate 3 is increased, so that the panel 6 can be illuminated uniformly, but the ratio of the light rays emitted from the light source 1 and reaching the panel 6. Illumination efficiency is lowered and the image is slightly darkened. Further, when n exceeds the upper limit value of the expression (1), the diffusibility of the diffusion plate 3 is low, so that the center of the image becomes bright, while the periphery of the image becomes dark and unevenness in illumination on the panel 6 increases.

また、このとき光源1としてRGBの各色光に対応したLEDを順次発光するカラーシーケンシャル方式を用いており、各色のLEDは図1に示すように0.53mmだけ離れて照明プリズム5の入射面10に平行に一列に配置されているため、拡散性が低いと各色の光源像が観察者の瞳上で分離してしまい、画像を見るときに画像の箇所によって赤色の強い領域、緑色の強い領域、青色の強い領域が分かれて存在してしまう。   At this time, the light source 1 uses a color sequential system that sequentially emits LEDs corresponding to each color light of RGB, and the LEDs of each color are separated by 0.53 mm as shown in FIG. Since the light source images of each color are separated on the observer's pupil if the diffusivity is low, a strong red region or a strong green region is observed depending on the location of the image. , The strong blue area will be separated.

また、図1に示すように、照明プリズム5の第1の面10には遮光部材4を配置して、パネル6を照明しない不要な光を遮光したほうが良い。遮光部材4がない場合、照明プリズム6の内部を多重反射して観察者の眼9に入る光や、パネル6を照明しないで観察者の眼9に至る光が存在してしまい、フレアなどの原因となる。   Further, as shown in FIG. 1, it is preferable to dispose unnecessary light that does not illuminate the panel 6 by disposing the light shielding member 4 on the first surface 10 of the illumination prism 5. In the absence of the light shielding member 4, there is light that enters the observer's eyes 9 by multiple reflections inside the illumination prism 6, or light that reaches the observer's eyes 9 without illuminating the panel 6, such as flare. Cause.

図5は、実施例2の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、16は凸レンズ、2は反射面に拡散性を施した楕円鏡、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としての反射型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the second embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 16 is a convex lens, 2 is an elliptical mirror with a diffusive reflection surface, 3 is a first polarizing plate, 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a reflection type panel as an image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow shown in the figure.

光源1から発せられた光は、凸レンズ16に入射し、該凸レンズ16により楕円鏡2に集光するように屈折し、楕円鏡2に入射し、楕円鏡2の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム5側に導かれ、第1の偏光板3を透過し、一部の光は遮光部材4によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム5の入射面である第1の面10から照明プリズム5に入射して、第3の面11でパネル6側に向けて全反射され、第2の面12を透過してパネル6に導かれる。パネル6に入射した光は、該パネル6で画像変調を受けて反射されて画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11から射出し、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is incident on the convex lens 16, is refracted so as to be condensed on the elliptical mirror 2 by the convex lens 16, is incident on the elliptical mirror 2, and is reflected by the reflecting surface having the diffusibility of the elliptical mirror 2. The light is diffused and guided to the illumination prism 5 side, passes through the first polarizing plate 3, a part of the light is shielded by the light shielding member 4, and the other light is the first incident surface of the illumination prism 5. The light enters the illumination prism 5 from the surface 10, is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light incident on the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again from the second surface 12 as image light, exits from the third surface 11, and is second polarized. The light passes through the plate 7 and reaches the prism lens 8.

パネル6の中心位置は楕円鏡2の第2焦点位置を照明プリズム5の反射面11について対照的に折り返し、楕円鏡2の反射面から第2焦点位置までの長さについては、照明プリズム5内では、楕円鏡2によって反射された光が照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11で反射され、第2の面12から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。   The center position of the panel 6 is folded in contrast to the second focal position of the elliptical mirror 2 with respect to the reflecting surface 11 of the illumination prism 5, and the length from the reflective surface of the elliptical mirror 2 to the second focal position is within the illumination prism 5. Then, the light reflected by the ellipsoidal mirror 2 enters the illumination prism 5 from the first surface 10, is reflected by the third surface 11, and is the air-converted length of the optical path from the second surface 12. I am doing it.

凸レンズ16は、光源1と楕円鏡2の間に配置され、楕円鏡2の反射面を拡散性なしの鏡面と仮定したとき、第2焦点位置から逆に光線追跡を行い、楕円鏡2によって反射された光が凸レンズ16によって集光される位置に光源1は配置されている。   The convex lens 16 is disposed between the light source 1 and the elliptical mirror 2. When the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is assumed to be a non-diffusive mirror surface, the convex lens 16 traces light rays from the second focal position and reflects by the elliptical mirror 2. The light source 1 is arranged at a position where the emitted light is collected by the convex lens 16.

ここで、照明プリズム5は、本発明第1の実施形態の構成と同様である。   Here, the illumination prism 5 has the same configuration as that of the first embodiment of the present invention.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

図6は、光源1から射出される光をパネル6に導く凸レンズ16と、反射面に拡散性を施した楕円鏡2の効果について説明する図である。光源1から射出される光は、凸レンズ16によって楕円鏡2に集光するように屈折し、楕円鏡2によって、楕円鏡2の第2焦点位置に向かう方向に強度が最大で、該方向からの成す角度が大きい光線ほど強度が小さくなる分布の光束として、パネル6に導かれる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the convex lens 16 that guides the light emitted from the light source 1 to the panel 6 and the elliptical mirror 2 in which the reflecting surface is diffused. The light emitted from the light source 1 is refracted so as to be condensed on the elliptical mirror 2 by the convex lens 16, and the elliptical mirror 2 has the maximum intensity in the direction toward the second focal position of the elliptical mirror 2, and The light beam having a larger angle is guided to the panel 6 as a light beam having a distribution with a smaller intensity.

ここで、楕円鏡2の反射面に施した拡散性は、実施例1と同様である。   Here, the diffusibility applied to the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is the same as in the first embodiment.

また、遮光部材の配置についても、実施例1と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the first embodiment.

図7は、実施例3の構成を説明する図であり、1及び17はRGBの光を発する光源、2は反射面に拡散性を施した2枚の楕円鏡を接合した反射部材、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としての反射型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment, in which 1 and 17 are light sources that emit RGB light, 2 is a reflecting member obtained by joining two elliptical mirrors having a diffusive reflection surface, The first polarizing plate, 4 is a light-shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a reflective panel as image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow shown in the figure.

光源1及び17から発せられた光はそれぞれ、2つの反射鏡を接合した反射部材2に入射し、該反射部材2の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム5側に導かれ、第1の偏光板3を透過し、一部の光は遮光部材4によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム5の第1の面10から照明プリズム5に入射して、第3の面11でパネル6側に向けて全反射され、第2の面12を透過してパネル6に導かれる。パネル6に入射した光は、パネル6で画像変調を受けて反射され画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11から射出し、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light sources 1 and 17 is incident on the reflecting member 2 formed by joining two reflecting mirrors, reflected and diffused by the diffusive reflecting surface of the reflecting member 2, and guided to the illumination prism 5 side. The first polarizing plate 3 is transmitted, part of the light is blocked by the light blocking member 4, and the other light is incident on the illumination prism 5 from the first surface 10 of the illumination prism 5, and the third surface. 11 is totally reflected toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light incident on the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again from the second surface 12 as image light, exits from the third surface 11, and then enters the second polarizing plate 7. Is transmitted to the prism lens 8.

光源1及び17はそれぞれ、反射部材2の2つの楕円鏡の第1焦点位置の近傍に配置され、パネル6の中心は、楕円鏡の第2焦点位置を照明プリズム5の反射面11について対称的に折り返し、楕円鏡2の反射面から第2焦点位置までの長さについては、照明プリズム5内では、楕円鏡2によって反射された光が照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11で反射され、第2の面12から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。   Each of the light sources 1 and 17 is disposed in the vicinity of the first focal position of the two elliptical mirrors of the reflecting member 2, and the center of the panel 6 is symmetrical with respect to the reflecting surface 11 of the illumination prism 5 at the second focal position of the elliptical mirror. As for the length from the reflecting surface of the elliptical mirror 2 to the second focal position, the light reflected by the elliptical mirror 2 is incident on the lighting prism 5 from the first surface 10 in the illumination prism 5, and The length of the optical path reflected from the third surface 11 and emitted from the second surface 12 is calculated as air.

ここで、照明プリズム5は、実施例1の構成と同様である。   Here, the illumination prism 5 has the same configuration as that of the first embodiment.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、該プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment is composed of three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces. 14 and 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

ここで、反射部材2の反射面に施した拡散性は、実施例1と同様である。   Here, the diffusibility applied to the reflecting surface of the reflecting member 2 is the same as in the first embodiment.

また、遮光部材の配置についても、実施例1と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the first embodiment.

図8は、実施例4の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は反射面に拡散性を施した楕円鏡、3は第1の偏光板、6は画像表示手段としての透過型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内はパネルの長辺方向から見た図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the fourth embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror having a diffusive reflecting surface, 3 is a first polarizing plate, and 6 is an image display. A transmissive panel as a means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the long side direction of the panel.

光源1から発せられた光は、楕円鏡2に入射し、該楕円鏡2の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されてパネル6側に導かれ、第1の偏光板3を透過し、パネル6に入射する。パネル6に入射した光は、画像変調を受けてパネル6から射出し、第2の偏光板7を透過したあとプリズムレンズ8に導かれる。   The light emitted from the light source 1 enters the elliptical mirror 2, is reflected and diffused by the reflective surface having the diffusibility of the elliptical mirror 2, is guided to the panel 6 side, passes through the first polarizing plate 3, Incident on the panel 6. The light incident on the panel 6 undergoes image modulation, exits from the panel 6, passes through the second polarizing plate 7, and is guided to the prism lens 8.

光源1は楕円鏡2の第1焦点位置の近傍に配置され、パネル6は中心が第2焦点位置の近傍に配置されている。   The light source 1 is disposed in the vicinity of the first focal position of the elliptical mirror 2, and the center of the panel 6 is disposed in the vicinity of the second focal position.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6を透過した光は画像光として、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14,15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of this embodiment is composed of three surfaces, and the light transmitted through the panel 6 is transmitted as image light through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14, 15. After being reflected and transmitted through the second surface 14, it reaches the eye 9 of the observer.

ここで、光源1及びパネル6の中心位置は、それぞれ楕円鏡2の第1焦点位置の近傍及び第2焦点位置の近傍である。   Here, the center positions of the light source 1 and the panel 6 are in the vicinity of the first focal position and the second focal position of the elliptical mirror 2, respectively.

また、楕円鏡2の反射面の拡散性は、実施例1と同様である。   Further, the diffusibility of the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is the same as that of the first embodiment.

図9は、実施例5の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は反射面に拡散性を施した楕円鏡、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としての透過型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the fifth embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror having a diffusive reflection surface, 3 is a first polarizing plate, and 4 is a light shielding member. Reference numeral 5 denotes an illumination prism, 6 denotes a transmissive panel as image display means, 7 denotes a second polarizing plate, 8 denotes a prism lens, and 9 denotes an observer's eye. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow shown in the figure.

光源1から発せられた光は、楕円鏡2の拡散性を有する反射面によって、反射・拡散され、照明プリズム5側に導かれ、一部の光は遮光部材4によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム5の入射面である第1の面10から入射して、第3の面11でパネル6側に向けて反射され、照明プリズム5の第2の面12を透過して、第1の偏光板3を透過し、パネル6側に導かれる。パネル6に入射した光は、画像変調を受けてパネル6から射出し、第2の偏光板7を透過し、プリズムレンズ8側に導かれる。   The light emitted from the light source 1 is reflected and diffused by the diffusive reflecting surface of the elliptical mirror 2 and guided to the illumination prism 5 side, and part of the light is blocked by the light blocking member 4, and the other light. Enters from the first surface 10 which is the incident surface of the illumination prism 5, is reflected by the third surface 11 toward the panel 6 side, passes through the second surface 12 of the illumination prism 5, and passes through the first surface 10. Is transmitted through the polarizing plate 3 and guided to the panel 6 side. The light incident on the panel 6 undergoes image modulation, exits from the panel 6, passes through the second polarizing plate 7, and is guided to the prism lens 8 side.

光源1は楕円鏡2の第1焦点位置の近傍に配置され、パネル6は、光源1からパネル6中心に至る光路の照明プリズム5内を空気換算して決まる第2焦点位置に配置されている。   The light source 1 is disposed in the vicinity of the first focal position of the elliptical mirror 2, and the panel 6 is disposed at the second focal position determined by air conversion in the illumination prism 5 in the optical path from the light source 1 to the center of the panel 6. .

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、画像光はプリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment is composed of three surfaces, and the image light is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, reflected by the second and third surfaces 14, 15, and the second surface 14. And then reaches the eyes 9 of the observer.

また、楕円鏡2の反射面の拡散性は、実施例1と同様である。   Further, the diffusibility of the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is the same as that of the first embodiment.

図10は、実施例6の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は反射面に拡散性を施した楕円鏡、18は平面ミラー、3は第1の偏光板、6は画像表示手段としての透過型のパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the sixth embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror having a diffusive reflection surface, 18 is a plane mirror, and 3 is a first polarizing plate. , 6 is a transmissive panel as image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow shown in the figure.

光源1から発せられた光は、該楕円鏡2の拡散性を有する反射面によって、反射・拡散され、平面ミラー18に入射し、反射されてパネル6側に導かれる。パネル6側に導かれた光は、第1の偏光板3を透過したあと、一部の光は遮光部材4によって遮光され、その他の光はパネル6に入射し、画像変調を受けてパネル6から射出し、第2の偏光板7を透過し、プリズムレンズ8に導かれる。   The light emitted from the light source 1 is reflected and diffused by the diffusive reflecting surface of the elliptical mirror 2, enters the flat mirror 18, is reflected, and is guided to the panel 6 side. The light guided to the panel 6 side passes through the first polarizing plate 3, and then a part of the light is blocked by the light blocking member 4, and the other light enters the panel 6, undergoes image modulation, and receives the panel 6. From the first polarizing plate 7, passes through the second polarizing plate 7, and is guided to the prism lens 8.

光源1は楕円鏡2の第1焦点位置の近傍に配置され、パネル6は中心位置が、楕円鏡2の第2焦点位置を平面ミラー18の反射面について対称的に折り返した位置の近傍に配置されている。   The light source 1 is arranged in the vicinity of the first focal position of the elliptical mirror 2, and the panel 6 is arranged in the vicinity of the center position near the position where the second focal position of the elliptical mirror 2 is folded back symmetrically with respect to the reflecting surface of the plane mirror 18. Has been.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、画像光は該プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14,15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of this embodiment is composed of three surfaces, and the image light is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, reflected by the second and third surfaces 14, 15, and the second surface. After passing through 14, it reaches the eye 9 of the observer.

また、楕円鏡2の反射面の拡散性は、実施例1と同様である。   Further, the diffusibility of the reflecting surface of the elliptical mirror 2 is the same as that of the first embodiment.

次に数値実施例を示す。   Next, numerical examples will be shown.

図11は、数値実施例の楕円鏡の形状及び位置に関する説明図である。   FIG. 11 is an explanatory diagram relating to the shape and position of the elliptical mirror of the numerical example.

aは楕円鏡の長軸の長さ、bは楕円鏡2の短軸の長さ、αは光源1から射出される光の利用角、θは光源1からパネル6の中心に至る光線で、照明プリズム5の第1の面10に垂直に入射する光線を光軸とするとき、光源1と楕円鏡2の間の光軸と楕円鏡2の長軸との成す角度であり、Δt1は光源1のパネル6の長辺方向に平行移動した量であり、Δt2は楕円鏡2のパネル6の長辺方向に平行移動した量である。   a is the length of the major axis of the elliptical mirror, b is the length of the minor axis of the elliptical mirror 2, α is the use angle of the light emitted from the light source 1, and θ is the light beam from the light source 1 to the center of the panel 6, When a light beam perpendicularly incident on the first surface 10 of the illumination prism 5 is used as an optical axis, it is an angle formed by the optical axis between the light source 1 and the elliptical mirror 2 and the long axis of the elliptical mirror 2, and Δt1 is a light source. 1 is the amount translated in the long side direction of the panel 6, and Δt 2 is the amount translated in the long side direction of the panel 6 of the elliptical mirror 2.

本実施例の観察光学系は偏心面で構成しているので、光学系の形状を表すために絶対座標系とローカル座標系を設定する。図12は絶対座標系とローカル座標系の説明図であり、以下で説明する。   Since the observation optical system of the present embodiment is composed of an eccentric surface, an absolute coordinate system and a local coordinate system are set to represent the shape of the optical system. FIG. 12 is an explanatory diagram of an absolute coordinate system and a local coordinate system, which will be described below.

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、プリズムレンズ8内で反射によって折り曲げられた光軸によって定まる平面上にある。Y軸は原点Oを通りその平面上でZ軸に対して反時計回りに90°の角度をなす直線である。X軸は原点Oを通り、Y,Z軸に対して直交する直線である。   The origin of the absolute coordinate system is set at the center O of the desired pupil position of the observer, and the Z axis is a straight line that passes through the point O and is perpendicular to the pupil plane, and is determined by the optical axis bent by reflection in the prism lens 8. It is on a fixed plane. The Y axis is a straight line that passes through the origin O and forms an angle of 90 ° counterclockwise with respect to the Z axis on the plane. The X axis is a straight line passing through the origin O and orthogonal to the Y and Z axes.

ローカル座標の原点Oiは絶対座標(dXi,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Tilti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Oiを通りローカル座標のZ軸に対して反時計回りに90°の角度をなす直線である。ローカル座標のX軸は原点Oiを通り、ローカル座標のY軸及びZ軸に直交する直線である。   The local coordinate origin Oi is set for each surface i in absolute coordinates (dXi, dYi, dZi). The Z axis of the local coordinates is a straight line that passes through the origin Oi in the YZ plane and forms an angle Tilti with the Z axis of the absolute coordinate system. Here, Tilti is positive when the local coordinate Z-axis forms a counterclockwise angle with respect to a straight line passing through the origin Oi and parallel to the absolute coordinate system Z-axis. The local coordinate Y-axis is a straight line that passes through the origin Oi and forms an angle of 90 ° counterclockwise with respect to the local coordinate Z-axis. The local coordinate X-axis is a straight line passing through the origin Oi and orthogonal to the local coordinate Y-axis and Z-axis.

各面の形状はローカル座標で表す。各実施例において光学作用面の形状は、2次曲面を表す形状関数にゼルニケ多項式による非球面を有する形状をしており、以下に示す関数により表す。   The shape of each surface is expressed in local coordinates. In each embodiment, the shape of the optical action surface is a shape having an aspheric surface by a Zernike polynomial in a shape function representing a quadric surface, and is represented by the following function.

Z = c(x2+y2)/[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)
Z = c (x 2 + y 2 ) / [1+ {1-c 2 (x 2 + y 2 )} 1/2 ]
+ c4 (x 2 -y 2 )
+ c5 (-1 + 2x 2 + 2y 2 )
+ c9 (-2y + 3x 2 y + 3y 3 )
+ c10 (3x 2 yy 3 )
+ c11 (x 4 -6x 2 y 2 + y 4 )
+ c12 (-3x 2 + 4x 4 + 3y 2 -4y 4 )
+ c13 (1-6x 2 + 6x 4 -6y 2 + 12x 2 y 2 + 6y 4 )
+ c19 (3y-12x 2 y + 10x 4 y-12y 3 + 20x 2 y 3 + 10y 5 )
+ c20 (-12x 2 y + 15x 4 y + 4y 3 + 10x 2 y 3 -5y 5 )
+ c21 (5x 4 y-10x 2 y 3 + y 5 )
+ c22 (x 6 -15x 4 y 2 + 15x 2 y 4 -y 6 )
+ c23 (6x 6 -30x 4 y 2 -30x 2 y 4 + 6y 6 -5x 4 + 30x 2 y 2 -5y 4 )
+ c24 (15x 6 + 15x 4 y 2 -15x 2 y 4 -15y 6 -20x 4 + 20y 4 + 6x 2 -6y 2 )
+ c25 (20x 6 + 60x 4 y 2 + 60x 2 y 4 + 20y 6 -30x 4 -60x 2 y 2 -30y 4 + 12x 2 + 12y 2 -1)

ここにrを各面の基本曲率半径とするとき、cはc=1/rである。また、ciは各面におけるi番目のゼルニケ多項式の非球面係数である。上式では、yは偶数次の項だけでなく奇数次の項も存在するのに対し、xは偶数次の項しか存在しない。これはこの式で表される面が、YZ面(1つの平面)に関してのみ対称な形状であることを意味する。   Here, when r is a basic curvature radius of each surface, c is c = 1 / r. Further, ci is an aspheric coefficient of the i-th Zernike polynomial on each surface. In the above equation, y has not only even-order terms but also odd-order terms, whereas x has only even-order terms. This means that the surface represented by this formula has a symmetrical shape only with respect to the YZ plane (one plane).

以下は上記定義に従った数値実施例1,2のデータである。   The following is data of numerical examples 1 and 2 according to the above definition.

(数値実施例1)
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
a=13.300mm
b=10.407mm
α=28°
θ=96.587°
Δt1=0.600mm
Δt2=0.600mm
式(1)の数値:1≦3(=n)≦20

観察光学系の数値実施例
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(プリズムレンズの屈折率)=1.571

S1 r :∞ d :31.61 n : 1.0000

S2 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY -5.89 dZ 37.23 Tilt -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 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY 8.08 dZ 46.89 Tilt 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 dY 12.95 dZ 42.02 Tilt -62.17
S6 r :∞ d : 0.20 n : 1.0000

S7 dY 13.13 dZ 41.92 Tilt 66.50
S7 r :∞ d : 6.00 n : 1.6968

S8 dY 18.43 dZ 39.12 Tilt 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
(Numerical example 1)
Numerical examples of illumination system Elliptical mirror shape and position a = 13.300 mm
b = 10.407 mm
α = 28 °
θ = 96.587 °
Δt1 = 0.600mm
Δt2 = 0.600mm
Numerical value of formula (1): 1 ≦ 3 (= n) ≦ 20

Numerical Example of Observation Optical System fx (focal length in X direction) = 19.118 mm
fy (focal length in Y direction) = 19.376 mm
wx (half angle of view in X direction) = 14.6 °
wy (half angle of view in Y direction) = 11.1 °
prism n (refractive index of prism lens) = 1.571

S1 r: ∞ d: 31.61 n: 1.0000

S2 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY -5.89 dZ 37.23 Tilt -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 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY 8.08 dZ 46.89 Tilt 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 dY 12.95 dZ 42.02 Tilt -62.17
S6 r: ∞ d: 0.20 n: 1.0000

S7 dY 13.13 dZ 41.92 Tilt 66.50
S7 r: ∞ d: 6.00 n: 1.6968

S8 dY 18.43 dZ 39.12 Tilt 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、Si(i=1〜10)は図12に示すように観察者の眼から逆トレースしたときに光線の通る順に、プリズムレンズの3つの面、照明プリズムの2つの面、パネルの像面を示す。また、fxはプリズムレンズの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、その光線がパネルで結像する像高xmから、
fx=xm/tanθ
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。また、fyは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、パネル上側と下側で焦点距離が異なるため、パネル上側の像高ymとパネル下側の像高−ym′からそれぞれ求めた焦点距離の平均値としている。
Here, Si (i = 1 to 10) represents the three surfaces of the prism lens, the two surfaces of the illumination prism, and the image of the panel in the order in which light rays pass when the back trace is made from the observer's eye as shown in FIG. Show the surface. Further, fx is a value corresponding to the focal length of the prism lens in the x direction, and an incident angle θ of incident light from an object at infinity and an image formed by the light beam on the panel in a reverse trace from the observer's eye. From high xm,
fx = xm / tan θ
Here, it is simply referred to as a focal length. Further, fy is the focal length in the y direction, and is calculated in the same manner as the focal length in the x direction. However, since the focal length differs between the upper side and the lower side of the panel, the image height ym on the upper side of the panel and the image height on the lower side of the panel are calculated. The average value of the focal lengths obtained from -ym '.

(数値実施例2)
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
a=13.300mm
b=10.407mm
α=28°
θ=96.587°
Δt1=0.600mm
Δt2=0.600mm
式(1)の数値:1≦18(=n)≦20

観察光学系の数値実施例
fx(x方向の焦点距離)=23.719mm
fy(y方向の焦点距離)=23.390mm
wx(X方向の半画角)=15.4°
wy(Y方向の半画角)=11.7°
prism n(プリズムレンズの屈折率)=1.571

1 r :∞ d :36.35 n : 1.0000

2 dY -58.87 dZ 36.35 Tilt -4.71
r :-409.214
c4 :-5.343e-04 c5 :-3.548e-04 c9 :-3.484e-07
c10:-1.992e-06 c11: 2.842e-08 c12: 1.201e-09
c13:-2.100e-09 c19:-1.693e-11 c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10 c22:-2.539e-12 c23:-2.553e-13
c24: 1.075e-13 c25:-2.137e-13

3 dY -4.45 dZ 43.04 Tilt -25.30
r : -68.354
c4 :-1.078e-03 c5 :-6.913e-04 c9 : 1.195e-06
c10:-7.415e-06 c11: 2.048e-08 c12: 2.542e-08
c13:-1.032e-07 c19:-1.570e-09 c20: 1.335e-09
c21:-3.330e-09 c22:-9.492e-12 c23: 1.165e-10
c24:-5.147e-11 c25: 4.571e-11

4 dY -58.87 dZ 36.35 Tilt -4.71
r :-409.214
c4 :-5.343e-04 c5 :-3.548e-04 c9 :-3.484e-07
c10:-1.992e-06 c11: 2.842e-08 c12: 1.201e-09
c13:-2.100e-09 c19:-1.693e-11 c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10 c22:-2.539e-12 c23:-2.553e-13
c24: 1.075e-13 c25:-2.137e-13

5 dY 15.27 dZ 50.91 Tilt 49.20
r :-144.671
c4 : 1.554e-02 c5 :-5.979e-03 c9 : 8.308e-05
c10:-3.968e-04 c11:-1.261e-05 c12:-1.234e-05
c13: 2.239e-06 c19:-1.520e-07 c20: 1.719e-07
c21: 1.028e-07 c22: 0.000e+00 c23: 0.000e+00
c24: 0.000e+00 c25: 0.000e+00

6 dY 21.16 dZ 44.09 Tilt 46.51
6 r :∞ d : 3.68 n : 1.0000
7 r :∞ d : 1.10 n : 1.5160
8 r :∞ d : 0.00 n : 1.0000
(Numerical example 2)
Numerical examples of illumination system Elliptical mirror shape and position a = 13.300 mm
b = 10.407 mm
α = 28 °
θ = 96.587 °
Δt1 = 0.600mm
Δt2 = 0.600mm
Numerical value of formula (1): 1 ≦ 18 (= n) ≦ 20

Numerical Example of Observation Optical System fx (focal length in x direction) = 23.719 mm
fy (focal length in y direction) = 23.390 mm
wx (half angle of view in the X direction) = 15.4 °
wy (half angle of view in Y direction) = 11.7 °
prism n (refractive index of prism lens) = 1.571

1 r: ∞ d: 36.35 n: 1.0000

2 dY -58.87 dZ 36.35 Tilt -4.71
r: -409.214
c4: -5.343e-04 c5: -3.548e-04 c9: -3.484e-07
c10: -1.992e-06 c11: 2.842e-08 c12: 1.201e-09
c13: -2.100e-09 c19: -1.693e-11 c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10 c22: -2.539e-12 c23: -2.553e-13
c24: 1.075e-13 c25: -2.137e-13

3 dY -4.45 dZ 43.04 Tilt -25.30
r: -68.354
c4: -1.078e-03 c5: -6.913e-04 c9: 1.195e-06
c10: -7.415e-06 c11: 2.048e-08 c12: 2.542e-08
c13: -1.032e-07 c19: -1.570e-09 c20: 1.335e-09
c21: -3.330e-09 c22: -9.492e-12 c23: 1.165e-10
c24: -5.147e-11 c25: 4.571e-11

4 dY -58.87 dZ 36.35 Tilt -4.71
r: -409.214
c4: -5.343e-04 c5: -3.548e-04 c9: -3.484e-07
c10: -1.992e-06 c11: 2.842e-08 c12: 1.201e-09
c13: -2.100e-09 c19: -1.693e-11 c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10 c22: -2.539e-12 c23: -2.553e-13
c24: 1.075e-13 c25: -2.137e-13

5 dY 15.27 dZ 50.91 Tilt 49.20
r: -144.671
c4: 1.554e-02 c5: -5.979e-03 c9: 8.308e-05
c10: -3.968e-04 c11: -1.261e-05 c12: -1.234e-05
c13: 2.239e-06 c19: -1.520e-07 c20: 1.719e-07
c21: 1.028e-07 c22: 0.000e + 00 c23: 0.000e + 00
c24: 0.000e + 00 c25: 0.000e + 00

6 dY 21.16 dZ 44.09 Tilt 46.51
6 r: ∞ d: 3.68 n: 1.0000
7 r: ∞ d: 1.10 n: 1.5160
8 r: ∞ d: 0.00 n: 1.0000

図13は、数値実施例1の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸はパネル上の辺の長さを示しており、実線はパネル中心を通る長辺方向の直線上の照度分布、点線はパネル中心を通る短辺方向の直線上の照度分布、縦軸は照度の相対値を示している。   FIG. 13 is a diagram illustrating the illuminance distribution on the panel in the illumination system of the numerical value example 1. FIG. The horizontal axis shows the length of the side on the panel, the solid line is the illuminance distribution on the straight line in the long side direction passing through the panel center, the dotted line is the illuminance distribution on the straight line in the short side direction passing through the panel center, and the vertical axis is The relative value of illuminance is shown.

また、図14及び図15はそれぞれ、数値実施例1の観察光学系における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。   14 and 15 are a lateral aberration diagram and a distortion diagram in the observation optical system of Numerical Example 1, respectively, and the lateral aberration diagram shows aberration in the x direction and aberration in the y direction.

図16は、数値実施例2の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図13と同様である。   FIG. 16 is a diagram illustrating the illuminance distribution on the panel in the illumination system of the numerical value example 2. The horizontal and vertical axes are the same as in FIG.

また、図17及び図18はそれぞれ、数値実施例2の観察光学系における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。   FIGS. 17 and 18 are a lateral aberration diagram and a distortion diagram in the observation optical system of Numerical Example 2, respectively, and the lateral aberration diagram shows aberration in the x direction and aberration in the y direction.

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、楕円鏡以外に拡散性を持たせた実施形態である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is an embodiment in which diffusivity is given in addition to the elliptical mirror.

図19は、実施例7の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は楕円鏡、20は拡散板、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 19 is a diagram illustrating the configuration of the seventh embodiment. 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror, 20 is a diffusion plate, 3 is a first polarizing plate, 4 is a light shielding member, and 5 is a light shielding member. An illumination prism, 6 is a panel as an image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an observer's eye. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、楕円鏡2の反射面に入射し、楕円鏡2の反射面で照明プリズム5側に向けて反射され、拡散板20に入射し、透過・拡散して第1の偏光板3を透過したあと、一部の光は遮光部材4で遮光され、その他の光は照明プリズム5に第1の面10から入射する。照明プリズム5に入射した光は、第3の面11でパネル6に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is incident on the reflecting surface of the elliptical mirror 2, reflected by the reflecting surface of the elliptical mirror 2 toward the illumination prism 5, is incident on the diffusion plate 20, is transmitted and diffused, and is first. After passing through the polarizing plate 3, some of the light is blocked by the light blocking member 4, and the other light enters the illumination prism 5 from the first surface 10. The light incident on the illumination prism 5 is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14,15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

図20は、光源1から射出される光を、パネル6側に導く楕円鏡2及び拡散板20の効果について説明する図である。楕円鏡2の第1焦点位置に配置された光源1から射出された光は、楕円鏡2の反射面によりパネル6側に反射され、拡散板20を透過・拡散し、照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11でパネル6側に向けて全反射され、第2の面12を透過して、パネル6に導かれる。   FIG. 20 is a diagram for explaining the effects of the elliptical mirror 2 and the diffusion plate 20 that guide the light emitted from the light source 1 to the panel 6 side. The light emitted from the light source 1 disposed at the first focal position of the elliptical mirror 2 is reflected to the panel 6 side by the reflecting surface of the elliptical mirror 2, is transmitted and diffused through the diffusion plate 20, and is first incident on the illumination prism 5. Is incident from the surface 10, is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6.

ここで、図21に示すように、拡散板20と照明プリズム5の間に配置された遮光部材4により、照明プリズム5内を多重反射してパネル6を照明する不要光や、照明プリズム5の第3の面11を全反射せずに透過してプリズムレンズに至り、観察者の眼に入射してしまう不要光がカットされている。   Here, as shown in FIG. 21, unnecessary light that illuminates the panel 6 by multiple reflection in the illumination prism 5 by the light shielding member 4 disposed between the diffuser plate 20 and the illumination prism 5, and the illumination prism 5 Unnecessary light that passes through the third surface 11 without being totally reflected and reaches the prism lens and enters the eyes of the observer is cut off.

ここで、拡散板20の拡散性は、該拡散板の垂直方向と平行に光線を入射させたときに射出される光の垂直方向からの成す角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をcosθとしたとき、
1≦n≦15 …(2)
を満足するようにしている。図22は、拡散板20の拡散性を示した図であり、nが1のように小さいときには拡散性が非常に高く、また、nが20のように大きいときには拡散性が非常に低くなっている。nが式(2)の下限値を下回るとき、拡散板20の拡散性は高くなり、そのためパネル6を均一に照明することはできるが、光源1がパネル6を照明する照明効率が低くなり、画像が全体的に暗くなってしまう。また、nが式(2)の上限値を上回るとき、拡散板20の拡散性が弱いため画像中心が非常に明るくなる一方、画像端が非常に暗くなってパネル6上の照度ムラが大きくなってしまう。
Here, the diffusibility of the diffuser plate 20 is defined as the angle formed from the vertical direction of light emitted when a light beam is incident in parallel with the vertical direction of the diffuser plate, and θ representing the intensity of the emitted light with respect to the incident light. When the ratio is cos n θ,
1 ≦ n ≦ 15 (2)
To be satisfied. FIG. 22 is a diagram showing the diffusivity of the diffusing plate 20. When n is as small as 1, the diffusibility is very high, and when n is as large as 20, the diffusivity is very low. Yes. When n is less than the lower limit of the formula (2), the diffusibility of the diffuser plate 20 is increased, so that the panel 6 can be illuminated uniformly, but the illumination efficiency with which the light source 1 illuminates the panel 6 is reduced, The image becomes dark overall. Further, when n exceeds the upper limit value of the expression (2), the diffusivity of the diffusion plate 20 is weak, so that the center of the image becomes very bright, while the image edge becomes very dark and the illuminance unevenness on the panel 6 becomes large. End up.

また、このとき光源1としてRGBの各色光に対応したLEDを順次発光するカラーシーケンシャル方式を用いており、各色のLEDは0.53mmだけ離れて配置されているため、拡散性が弱いと各色の光源像が観察者の瞳上で分離してしまい、画像を見るときに画像の箇所によって赤色の領域、緑色の領域、青色の領域が存在してしまう。   Further, at this time, a color sequential method is used in which the LED corresponding to each color light of RGB is sequentially emitted as the light source 1, and the LEDs of each color are arranged apart by 0.53 mm. The light source image is separated on the observer's pupil, and when the image is viewed, a red region, a green region, and a blue region exist depending on the location of the image.

また、図19に示すように、照明プリズム5の第1の面10には遮光部材4を配置して、パネル6を照明しない不要な光を遮光したほうが良い。   In addition, as shown in FIG. 19, it is preferable to dispose unnecessary light that does not illuminate the panel 6 by disposing the light shielding member 4 on the first surface 10 of the illumination prism 5.

図23は、実施例8の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、2は楕円鏡、21は楕円鏡2側の面を拡散面21aとした凸レンズ、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 23 is a diagram illustrating the configuration of the eighth embodiment, where 1 is a light source that emits RGB light, 2 is an elliptical mirror, 21 is a convex lens having a surface on the elliptical mirror 2 side as a diffusion surface 21a, and 3 is a first lens. 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a panel as an image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、楕円鏡2の反射面に入射し、楕円鏡2の反射面で照明プリズム5側に向けて反射され、拡散面21aを有する凸レンズ21に入射し、透過・拡散して第1の偏光板3を透過したあと、一部の光は遮光部材4で遮光され、その他の光は照明プリズム5に第1の面10から入射する。照明プリズム5に入射した光は、第3の面11でパネル6に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 enters the reflecting surface of the elliptical mirror 2, is reflected toward the illumination prism 5 by the reflecting surface of the elliptical mirror 2, enters the convex lens 21 having the diffusion surface 21a, and is transmitted and diffused. Then, after passing through the first polarizing plate 3, some light is blocked by the light blocking member 4, and other light enters the illumination prism 5 from the first surface 10. The light incident on the illumination prism 5 is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

図24は、光源1から射出される光を、パネル6側に導く楕円鏡2及び拡散面21aを有する凸レンズ21の効果について説明する図である。楕円鏡2の第1焦点位置に配置された光源1から射出された光は、楕円鏡2の反射面によりパネル6側に反射され、拡散面21aを有する凸レンズ21に入射し、拡散面21aにより拡散されるとともに、凸レンズ21の正屈折力によりパネル6の中心に向けて屈折し、照明プリズム5側に導かれる。照明プリズム5側に導かれた光は、照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11でパネル6側に向けて全反射され、第2の面12を透過して、パネル6に導かれる。   FIG. 24 is a diagram for explaining the effect of the convex lens 21 having the elliptical mirror 2 and the diffusing surface 21a for guiding the light emitted from the light source 1 to the panel 6 side. The light emitted from the light source 1 arranged at the first focal position of the elliptical mirror 2 is reflected to the panel 6 side by the reflection surface of the elliptical mirror 2, enters the convex lens 21 having the diffusion surface 21a, and is reflected by the diffusion surface 21a. While being diffused, it is refracted toward the center of the panel 6 by the positive refractive power of the convex lens 21 and guided to the illumination prism 5 side. The light guided to the illumination prism 5 side enters the illumination prism 5 from the first surface 10, is totally reflected toward the panel 6 side by the third surface 11, passes through the second surface 12, Guided to panel 6.

ここで、凸レンズ21の拡散面21aの拡散性は、凸レンズ21の光軸に沿って光線を入射させたときに射出される光の光軸からの成す角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をcosθとするとき、式(2)を満足するようにしている。 Here, the diffusibility of the diffusing surface 21a of the convex lens 21 is defined as θ, which is an angle formed from the optical axis of light emitted when a light beam is incident along the optical axis of the convex lens 21, and the emitted light with respect to the incident light. When the intensity ratio is cos n θ, Equation (2) is satisfied.

また、遮光部材の配置については、実施例7と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the seventh embodiment.

図25は、実施例9の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、24は凸レンズ、25は光源側と反対の面25aを拡散面とした凸レンズ、26は平面ミラー、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 25 is a diagram illustrating the configuration of the ninth embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 24 is a convex lens, 25 is a convex lens with a surface 25a opposite to the light source side as a diffusion surface, 26 is a plane mirror, 3 is a first polarizing plate, 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a panel as an image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、凸レンズ24によって平行光とされ、拡散性を有する凸レンズ25に入射し、透過・拡散したあと平面ミラー26によってパネル6側に向けて反射される。パネル6側に向けて反射された光は、第1の偏光板3を透過し、一部は遮光部材4によって遮光され、その他の光は照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11でパネル6に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the convex lens 24, is incident on the convex lens 25 having diffusibility, is transmitted and diffused, and is reflected toward the panel 6 by the flat mirror 26. The light reflected toward the panel 6 is transmitted through the first polarizing plate 3, part of the light is blocked by the light blocking member 4, and the other light enters the illumination prism 5 from the first surface 10, The third surface 11 is totally reflected toward the panel 6, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

ここで、凸レンズ25の拡散面25aの拡散性は、実施例8と同様である。   Here, the diffusibility of the diffusing surface 25a of the convex lens 25 is the same as that of the eighth embodiment.

また、遮光部材の配置については、実施例7と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the seventh embodiment.

図26は、実施例10の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、24は凸レンズ、26は平面ミラー、25は光源側の面25aを拡散面とした凸レンズ、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 26 is a diagram illustrating the configuration of the tenth embodiment. 1 is a light source that emits RGB light, 24 is a convex lens, 26 is a plane mirror, 25 is a convex lens having a light source side surface 25a as a diffusing surface, The first polarizing plate, 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a panel as image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、凸レンズ24によって平行光とされ、平面ミラー26に入射し、平面ミラー26によってパネル6側に反射され、拡散性を有する凸レンズ25に入射し、透過・拡散したあと第1の偏光板3を透過して照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11でパネル6に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the convex lens 24, is incident on the plane mirror 26, is reflected on the panel 6 side by the plane mirror 26, is incident on the convex lens 25 having diffusivity, and is transmitted and diffused. The light passes through the first polarizing plate 3, enters the illumination prism 5 from the first surface 10, is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 6, passes through the second surface 12, and passes through the panel 6. Led. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面12を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 12 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

ここで、凸レンズ25の拡散面25aの拡散性は、実施例8と同様である。   Here, the diffusibility of the diffusing surface 25a of the convex lens 25 is the same as that of the eighth embodiment.

また、遮光部材の配置については、実施例7と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the seventh embodiment.

図27は、実施例11の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、24は第1の凸レンズ、26は反射面26aに拡散性を施した平面ミラー、25は第2の凸レンズ、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 27 is a diagram for explaining the configuration of the eleventh embodiment, in which 1 is a light source that emits RGB light, 24 is a first convex lens, 26 is a plane mirror in which a reflecting surface 26a is diffused, and 25 is a second mirror. 3 is a first polarizing plate, 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a panel as an image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. is there. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、凸レンズ24によって平行光とされ、平面ミラー26の拡散面26aによってパネル6側に向けて反射・拡散され、第2の凸レンズ25に入射し、パネル6の中心に向けて屈折し、第1の偏光板3を透過し、照明プリズム5に第1の面10から入射する。照明プリズム5に入射した光は、第3の面11でパネル5に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the convex lens 24, reflected and diffused toward the panel 6 side by the diffusion surface 26 a of the flat mirror 26, enters the second convex lens 25, and enters the center of the panel 6. The light is refracted, passes through the first polarizing plate 3, and enters the illumination prism 5 from the first surface 10. The light incident on the illumination prism 5 is totally reflected by the third surface 11 toward the panel 5, passes through the second surface 12, and is guided to the panel 6. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

ここで、平面ミラー26の拡散面26aの拡散性は、実施例8と同様である。   Here, the diffusibility of the diffusing surface 26a of the flat mirror 26 is the same as in the eighth embodiment.

また、遮光部材の配置については、実施例7と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the seventh embodiment.

図28は、実施例12の構成を説明する図であり、1はRGBの光を発する光源、24は凸レンズ、25は光源1側の面25aを拡散面とした凸レンズ、27は球面ミラー、3は第1の偏光板、4は遮光部材、5は照明プリズム、6は画像表示手段としてのパネル、7は第2の偏光板、8はプリズムレンズ、9は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。   FIG. 28 is a diagram for explaining the configuration of the twelfth embodiment, wherein 1 is a light source that emits RGB light, 24 is a convex lens, 25 is a convex lens with a surface 25a on the light source 1 side as a diffusing surface, 27 is a spherical mirror, 3 Is a first polarizing plate, 4 is a light shielding member, 5 is an illumination prism, 6 is a panel as image display means, 7 is a second polarizing plate, 8 is a prism lens, and 9 is an eye of an observer. The dotted line in the figure is a view seen from the direction of the arrow in the figure.

光源1から発せられた光は、凸レンズ24によって平行光とされ、拡散面を有する凸レンズ25に入射し、透過・拡散して射出し、球面ミラー27に入射し、パネル6側に向けて反射される。パネル6側に向けて反射された光は、第1の偏光板3を透過し、照明プリズム5に第1の面10から入射し、第3の面11でパネル5に向けて全反射され、第2の面12を透過し、パネル6に導かれる。パネル6に導かれた光は、パネル6で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム5に第2の面12から入射し、第3の面11を透過したあと、第2の偏光板7を透過してプリズムレンズ8に至る。   The light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the convex lens 24, is incident on the convex lens 25 having a diffusing surface, is transmitted and diffused, is emitted, is incident on the spherical mirror 27, and is reflected toward the panel 6 side. The The light reflected toward the panel 6 side passes through the first polarizing plate 3, enters the illumination prism 5 from the first surface 10, and is totally reflected toward the panel 5 on the third surface 11, The light passes through the second surface 12 and is guided to the panel 6. The light guided to the panel 6 is image-modulated and reflected by the panel 6, enters the illumination prism 5 again as image light from the second surface 12, passes through the third surface 11, and then passes through the second surface 11. The light passes through the polarizing plate 7 and reaches the prism lens 8.

照明プリズム5は、プリズムレンズ8とパネル6の間に配置され、プリズムレンズ8側の第3の面11とパネル6側の第2の面12が所定の角度に構成されている。この照明プリズム5において、面11と12の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。   The illumination prism 5 is disposed between the prism lens 8 and the panel 6, and the third surface 11 on the prism lens 8 side and the second surface 12 on the panel 6 side are configured at a predetermined angle. In this illumination prism 5, the illumination light and the image light partially pass through the same region between the surfaces 11 and 12.

本実施例のプリズムレンズ8は、3つの面から成り、パネル6で反射され照明プリズム5を透過した光は、プリズムレンズ8の第1の面13を透過し、第2、第3の面14、15で反射し、第2の面14を透過した後観察者の眼9に至る。   The prism lens 8 of the present embodiment has three surfaces, and the light reflected by the panel 6 and transmitted through the illumination prism 5 is transmitted through the first surface 13 of the prism lens 8, and the second and third surfaces 14. , 15, and after passing through the second surface 14, reaches the observer's eye 9.

ここで、凸レンズ25の拡散面25aの拡散性は、実施例8と同様である。   Here, the diffusibility of the diffusing surface 25a of the convex lens 25 is the same as that of the eighth embodiment.

また、遮光部材の配置については、実施例7と同様である。   Further, the arrangement of the light shielding member is the same as that of the seventh embodiment.

次に第2の実施形態の数値実施例を示す。   Next, numerical examples of the second embodiment will be described.

(数値実施例3)
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
a=13.300mm
b=10.407mm
α=28°
θ=96.587°
Δt1=0.600mm
Δt2=0.600mm
拡散板の拡散性
式(2)の数値:1≦13(=n)≦15

観察光学系の数値実施例
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(プリズムレンズの屈折率)=1.571

S1 r :∞ d :31.61 n : 1.0000

S2 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY -5.89 dZ 37.23 Tilt -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 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY 8.08 dZ 46.89 Tilt 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 dY 12.95 dZ 42.02 Tilt -62.17
S6 r :∞ d : 0.20 n : 1.0000

S7 dY 13.13 dZ 41.92 Tilt 66.50
S7 r :∞ d : 6.00 n : 1.6968

S8 dY 18.43 dZ 39.12 Tilt 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
(Numerical Example 3)
Numerical examples of illumination system Elliptical mirror shape and position a = 13.300 mm
b = 10.407 mm
α = 28 °
θ = 96.587 °
Δt1 = 0.600mm
Δt2 = 0.600mm
Diffusibility of diffusion plate Numerical value of formula (2): 1 ≦ 13 (= n) ≦ 15

Numerical Example of Observation Optical System fx (focal length in X direction) = 19.118 mm
fy (focal length in Y direction) = 19.376 mm
wx (half angle of view in X direction) = 14.6 °
wy (half angle of view in Y direction) = 11.1 °
prism n (refractive index of prism lens) = 1.571

S1 r: ∞ d: 31.61 n: 1.0000

S2 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY -5.89 dZ 37.23 Tilt -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 dY -61.22 dZ 31.61 Tilt -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 dY 8.08 dZ 46.89 Tilt 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 dY 12.95 dZ 42.02 Tilt -62.17
S6 r: ∞ d: 0.20 n: 1.0000

S7 dY 13.13 dZ 41.92 Tilt 66.50
S7 r: ∞ d: 6.00 n: 1.6968

S8 dY 18.43 dZ 39.12 Tilt 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

(数値実施例4)
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
a=13.300mm
b=10.407mm
α=28°
θ=96.587°
Δt1=0.600mm
Δt2=0.600mm
凸レンズの形状
楕円鏡側の曲率半径:7.0mm
パネル側の曲率半径:7.0mm
肉厚 :1.25mm
硝材 :S−BSL7(OHARA)
有効径 :5.0mm
凸レンズの拡散面の拡散性
式(2)の数値:1≦2(=n)≦15

観察光学系の数値実施例
fx(X方向の焦点距離)=17.778mm
fy(Y方向の焦点距離)=19.011mm
wx (X方向の半画角)=15.0°
wy(Y方向の半画角)=11.2°
prism n(プリズムレンズの屈折率)=1.571

S1 r :∞ d :24.44 n : 1.0000

S2 dY -66.11 dZ 24.44 Tilt -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 dY -2.25 dZ 36.72 Tilt -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 dY -66.11 dZ 24.44 Tilt -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 dY 10.37 dZ 42.98 Tilt 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 dY 16.94 dZ 37.28 Tilt 48.13
S6 r :∞ d :-1.78 n : 1.0000

S7 dY 15.61 dZ 36.09 Tilt 64.39
S7 r :∞ d : 3.34 n : 1.5163

S8 dY 18.10 dZ 38.32 Tilt 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
(Numerical example 4)
Numerical examples of illumination system Elliptical mirror shape and position a = 13.300 mm
b = 10.407 mm
α = 28 °
θ = 96.587 °
Δt1 = 0.600mm
Δt2 = 0.600mm
Convex lens shape Radius of curvature on the elliptical mirror side: 7.0mm
Panel side curvature radius: 7.0mm
Wall thickness: 1.25mm
Glass material: S-BSL7 (OHARA)
Effective diameter: 5.0mm
Diffusivity of diffusing surface of convex lens Numerical value of formula (2): 1 ≦ 2 (= n) ≦ 15

Numerical Example of Observation Optical System fx (focal length in X direction) = 17.778 mm
fy (focal length in Y direction) = 19.011 mm
wx (half angle of view in X direction) = 15.0 °
wy (half angle of view in Y direction) = 11.2 °
prism n (refractive index of prism lens) = 1.571

S1 r: ∞ d: 24.44 n: 1.0000

S2 dY -66.11 dZ 24.44 Tilt -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 dY -2.25 dZ 36.72 Tilt -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 dY -66.11 dZ 24.44 Tilt -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 dY 10.37 dZ 42.98 Tilt 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 dY 16.94 dZ 37.28 Tilt 48.13
S6 r: ∞ d: -1.78 n: 1.0000

S7 dY 15.61 dZ 36.09 Tilt 64.39
S7 r: ∞ d: 3.34 n: 1.5163

S8 dY 18.10 dZ 38.32 Tilt 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

図29は、数値実施例3の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図13と同様である。   FIG. 29 is a diagram showing the illuminance distribution on the panel in the illumination system of the numerical value example 3. The horizontal and vertical axes are the same as in FIG.

また、図30及び図31はそれぞれ、数値実施例3の観察光学系における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。   30 and 31 are a lateral aberration diagram and a distortion diagram in the observation optical system of Numerical Example 3, respectively, and the lateral aberration diagram shows aberration in the x direction and aberration in the y direction.

図32は、数値実施例4の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図13と同様である。   FIG. 32 is a diagram illustrating the illuminance distribution on the panel in the illumination system of the numerical value example 4. The horizontal and vertical axes are the same as in FIG.

また、図33及び図34はそれぞれ、数値実施例2の観察光学系における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。   33 and 34 are a lateral aberration diagram and a distortion diagram, respectively, in the observation optical system of Numerical Example 2. The lateral aberration diagram shows the aberration in the x direction and the aberration in the y direction.

実施例1の観察光学系の構成図である。1 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 1. FIG. 実施例1の拡散性を有する楕円鏡の光学作用の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical action of the elliptical mirror having diffusibility according to the first embodiment. 実施例1の拡散性を有する楕円鏡の作用の説明図である。It is explanatory drawing of an effect | action of the elliptical mirror which has a diffusivity of Example 1. FIG. 楕円鏡の反射面に施す拡散性の説明図である。It is explanatory drawing of the diffusivity given to the reflective surface of an elliptical mirror. 実施例2の観察光学系の構成図である。6 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 2. FIG. 実施例2における凸レンズと拡散性を有する楕円鏡の光学作用の説明図である。It is explanatory drawing of the optical effect | action of the convex lens in Example 2, and the elliptical mirror which has a diffusivity. 実施例3の観察光学系の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 3. 実施例4の観察光学系の構成図である。6 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 4. FIG. 実施例5の観察光学系の構成図である。10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 5. FIG. 実施例6の観察光学系の構成図である。10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 6. FIG. 楕円鏡形状と光源位置の説明図である。It is explanatory drawing of an elliptical mirror shape and a light source position. 観察光学系の絶対座標系とローカル座標系の説明図である。It is explanatory drawing of the absolute coordinate system of an observation optical system, and a local coordinate system. 数値実施例1の照明系のパネル上の照度分布図である。3 is an illuminance distribution diagram on a panel of an illumination system of Numerical Example 1. FIG. 数値実施例1の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。FIG. 6 is a lateral aberration diagram on the panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system in Numerical Example 1. 数値実施例1の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。FIG. 6 is a distortion diagram of an image on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system of Numerical Example 1. 数値実施例2の照明系のパネル上の照度分布図である。It is an illuminance distribution diagram on the panel of the illumination system of Numerical Example 2. 数値実施例2の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。FIG. 12 is a lateral aberration diagram on the panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system in Numerical Example 2. 数値実施例2の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。FIG. 10 is a distortion diagram of an image on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system of Numerical Example 2. 実施例7の観察光学系の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 7. 実施例7の楕円鏡と拡散板の光学作用の説明図である。It is explanatory drawing of the optical effect | action of the elliptical mirror of Example 7, and a diffusion plate. 実施例7の楕円鏡と拡散板の光学作用の説明図である。It is explanatory drawing of the optical effect | action of the elliptical mirror of Example 7, and a diffusion plate. 拡散板の拡散性の説明図である。It is explanatory drawing of the diffusivity of a diffusion plate. 実施例8の観察光学系の構成図である。10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 8. FIG. 実施例8の楕円鏡と拡散面を有する凸レンズの光学作用の説明図である。It is explanatory drawing of the optical effect | action of the elliptical mirror of Example 8, and the convex lens which has a diffusion surface. 実施例9の観察光学系の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 9. 実施例10の観察光学系の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 10. 実施例11の観察光学系の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 11. 実施例12の観察光学系の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an observation optical system of Example 12. 数値実施例3の照明系のパネル上の照度分布図である。It is an illuminance distribution diagram on the panel of the illumination system of Numerical Example 3. 数値実施例3の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。FIG. 10 is a transverse aberration diagram on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system in Numerical Example 3. 数値実施例3の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。FIG. 10 is a distortion diagram of an image on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system of Numerical Example 3. 数値実施例4の照明系のパネル上の照度分布図である。It is an illuminance distribution diagram on the panel of the illumination system of Numerical Example 4. 数値実施例4の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。FIG. 10 is a transverse aberration diagram on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system in Numerical Example 4. 数値実施例4の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。FIG. 10 is a distortion diagram of an image on a panel when reverse tracing is performed from the observer's eye of the observation optical system of Numerical Example 4.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 楕円鏡
3 第1の偏光板
4 遮光部材
5 照明プリズム
6 パネル
7 第2の偏光板
8 プリズムレンズ
9 観察者の眼
20 拡散板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Elliptical mirror 3 1st polarizing plate 4 Light-shielding member 5 Illumination prism 6 Panel 7 2nd polarizing plate 8 Prism lens 9 Eye of observer 20 Diffusion plate

Claims (11)

光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を該画像表示素子側に向けて反射する反射部材と、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、該反射部材の反射面が拡散性を持つことを特徴とする画像表示系。   A light source, an image display element, a reflecting member that reflects light emitted from the light source toward the image display element, and observation optics that guides light modulated by the image display element to the eyes of an observer An image display system, wherein the reflecting surface of the reflecting member has diffusivity. 前記反射部材の拡散性は、反射面の垂直方向から光線を入射させたときに反射される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する反射光の強度の比をcosθとするとき、
1≦n≦20
なる条件を満足することを特徴とする請求項1の画像表示系。
Regarding the diffusibility of the reflecting member, the angle formed from the vertical direction of light reflected when a light beam is incident from the vertical direction of the reflecting surface is θ, and the ratio of the intensity of the reflected light to the incident light is cos n θ. and when,
1 ≦ n ≦ 20
The image display system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記反射部材は楕円鏡であり、該楕円鏡の第1焦点位置は前記光源の位置に設定され、該楕円鏡の第2焦点位置は前記画像表示素子の中心と光学的に等価な位置に設定されることを特徴とする請求項1又は2の画像表示系。   The reflecting member is an elliptical mirror, the first focal position of the elliptical mirror is set to the position of the light source, and the second focal position of the elliptical mirror is set to a position optically equivalent to the center of the image display element. The image display system according to claim 1 or 2, wherein 前記楕円鏡の拡散性は、反射面の領域によって異なることを特徴とする請求項2又は3の画像表示系。   4. The image display system according to claim 2, wherein the diffusivity of the elliptical mirror varies depending on the area of the reflecting surface. 前記楕円鏡の反射面の拡散性は、反射面のうち前記光源から遠い領域の拡散性が、近い領域の拡散性よりも高いことを特徴とする請求項4の画像表示系。   5. The image display system according to claim 4, wherein the diffusivity of the reflecting surface of the elliptical mirror is such that the diffusivity of the region far from the light source in the reflecting surface is higher than the diffusivity of the near region. 光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を該画像表示素子側に向けて反射する楕円鏡と、該楕円鏡で反射した光を拡散させる拡散部材と、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、該光源が、該楕円鏡の第1焦点位置に配置されていることを特徴とする画像表示系。   A light source, an image display element, an elliptical mirror that reflects light emitted from the light source toward the image display element, a diffusion member that diffuses the light reflected by the elliptical mirror, and an image by the image display element An image display system comprising: an observation optical system that guides modulated light to an eye of an observer, and the light source is disposed at a first focal position of the elliptical mirror. 前記拡散部材の拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をcosθとするとき、
1≦n≦15
なる条件を満足することを特徴とする請求項7の画像表示系。
The diffusibility of the diffusing member is such that the angle formed from the vertical direction of light emitted when light is incident parallel to the vertical direction of the diffusing member is θ, and the ratio of the intensity of the emitted light to the incident light is cos. where n θ is
1 ≦ n ≦ 15
The image display system according to claim 7, wherein the following condition is satisfied.
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を平行光にする第1の凸レンズと、該平行光を拡散するとともに該画像表示素子側に導く拡散性を持つ第2の凸レンズと、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴とする画像表示系。   A light source, an image display element, a first convex lens that converts light emitted from the light source into parallel light, a second convex lens that diffuses the parallel light and guides it toward the image display element, An image display system comprising: an observation optical system that guides light that has undergone image modulation by the image display element to the eyes of an observer. 前記第2の凸レンズの拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をcosθとするとき、
1≦n≦15
なる条件を満足することを特徴とする請求項8の画像表示系。
The diffusibility of the second convex lens is the ratio of the intensity of the emitted light to the incident light, where θ is the angle formed from the vertical direction of the light emitted when the light is incident parallel to the vertical direction of the diffusing member. Is cos n θ,
1 ≦ n ≦ 15
The image display system according to claim 8, wherein the following condition is satisfied.
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を平行光にする第1の凸レンズと、該平行光を該画像表示素子に向けて拡散及び反射させる反射部材と、該反射部材で反射された光を該画像表示素子に集光する第2の凸レンズと、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴とする画像表示系。   A light source, an image display element, a first convex lens that collimates light emitted from the light source, a reflecting member that diffuses and reflects the parallel light toward the image display element, and is reflected by the reflecting member An image display system comprising: a second convex lens for condensing the emitted light on the image display element; and an observation optical system for guiding the light modulated by the image display element to the eyes of the observer . 前記反射部材の拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をcosθとするとき、
1≦n≦15
なる条件を満足することを特徴とする請求項10の画像表示系。
The diffusivity of the reflecting member is defined as θ being the angle formed from the vertical direction of light emitted when light is incident parallel to the vertical direction of the diffusing member, and the ratio of the intensity of the emitted light to the incident light is cos. where n θ is
1 ≦ n ≦ 15
The image display system according to claim 10, wherein the following condition is satisfied.
JP2004191633A 2004-06-29 2004-06-29 Image display system Withdrawn JP2006011272A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004191633A JP2006011272A (en) 2004-06-29 2004-06-29 Image display system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004191633A JP2006011272A (en) 2004-06-29 2004-06-29 Image display system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006011272A true JP2006011272A (en) 2006-01-12

Family

ID=35778584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004191633A Withdrawn JP2006011272A (en) 2004-06-29 2004-06-29 Image display system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006011272A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010072151A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Konica Minolta Holdings Inc Video display apparatus and head mount display
WO2013150752A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 オリンパス株式会社 Video display device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010072151A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Konica Minolta Holdings Inc Video display apparatus and head mount display
WO2013150752A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-10 オリンパス株式会社 Video display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6535456B2 (en) Image projection apparatus and head mounted display
JP5280628B2 (en) Back lighting system for liquid crystal display screen and corresponding display device
CN110832377B (en) Image display device and projection optical system
US7507003B2 (en) Light collective optical system
JP5017817B2 (en) Virtual image optical device
JP4874692B2 (en) Projection lens and projection display device using the same
JP4720694B2 (en) Vehicle display device
JP4529850B2 (en) Video display device
JP2009229552A (en) Projection optical system and headup display device
US10690963B2 (en) Liquid crystal illumination device, head up display, and illumination method
CA2381300A1 (en) Method and apparatus for reduction of trapezoidal distortion and improvement of image sharpness in an optical image capturing system
JP2007171976A5 (en)
US9039189B2 (en) Projection apparatus
JP2002118799A (en) Image display device, image display system and image display element
JP4437675B2 (en) Lighting device
KR100550409B1 (en) Light source unit and projection type display device using thereof
EP1150155A2 (en) Image display apparatus and optical system
JP2008066152A (en) Surface illumination device
JP5167873B2 (en) Projector device
JP2006019027A (en) Lighting system
US20080024740A1 (en) Illumination device, and projection system including the same
JP2006011272A (en) Image display system
JP2010145780A (en) Integrator, lighting system having the same, and microscope apparatus having the lighting system
JP2010008496A (en) Wide angle lens, illumination optical system and surface light emitting device
JP4921081B2 (en) Image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070904