JP2009128649A - Combiner optical system and loading type display apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combiner optical system which can prevent the degradation of appearance caused by a polarizing beam splitter looking dark, and to provide a loading type display apparatus using the same. <P>SOLUTION: The combiner optical system 11 includes the polarizing beam splitter 16 which transmits p-polarized light components and reflects s-polarized light components, a reflection member 17 which reflects the p-polarized light components passed through the polarizing beam splitter toward the polarizing beam splitter and a quarter wavelength plate 18 which is arranged between the reflection member and the polarizing beam splitter 16. Reflectivity of the s-polarized light components by the polarizing beam splitter 16 is ≥0.2 and ≤0.8. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像表示面から射出した光束を外界から入射する光束に重畳させて観察者の眼に照射することにより画像表示面に表示された画像と共に外界を観察者に見せることができるコンバイナ光学系及びそれを用いた装着型表示装置に関する。   The present invention relates to a combiner optical that can show an external environment together with an image displayed on an image display surface by superimposing a light beam emitted from an image display surface on a light beam incident from the outside and irradiating the eyes of the observer. The present invention relates to a system and a wearable display device using the same.

従来、例えば観察者の頭部に装着される装着型表示装置に用いられるコンバイナ光学系が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, a combiner optical system used in, for example, a wearable display device that is worn on the head of an observer is known (see, for example, Patent Document 1).

このようなコンバイナ光学系は、画像表示部から射出した光束のp偏光成分を透過し且つs偏光成分を反射させる偏光分離素子である偏光ビームスプリッタ(以下、PBSと称す。)を備える。更に、コンバイナ光学系は、PBSを透過した光をPBSに向けて反射させるための反射部材と、該反射部材とPBSとの間に配置された1/4波長板とを備える。PBSは、反射部材からの反射光を観察者の眼に向けて反射させるように配置されている。PBSによるs偏光成分の反射率Rsは、ほぼ1である。   Such a combiner optical system includes a polarization beam splitter (hereinafter referred to as PBS) that is a polarization separation element that transmits the p-polarized component of the light beam emitted from the image display unit and reflects the s-polarized component. Further, the combiner optical system includes a reflecting member for reflecting the light transmitted through the PBS toward the PBS, and a quarter wavelength plate disposed between the reflecting member and the PBS. PBS is arrange | positioned so that the reflected light from a reflection member may be reflected toward an observer's eyes. The reflectance Rs of the s-polarized component by PBS is approximately 1.

画像表示部から射出してPBSを透過した光束のp偏光成分は、1/4波長板を透過することにより円偏光に変換され、反射部材で反射した後、1/4波長板に再度入射することによりs偏光成分に変換される。その後、1/4波長板から射出したs偏光成分は、PBSに入射する。このとき、PBSによるs偏光成分の反射率Rsがほぼ1であることから、PBSに入射したs偏光成分は、ほぼ全てPBSで反射し、観察者の眼に入射する。   The p-polarized component of the light beam emitted from the image display unit and transmitted through the PBS is converted to circularly polarized light by transmitting through the quarter-wave plate, reflected by the reflecting member, and then incident on the quarter-wave plate again. As a result, it is converted into an s-polarized component. Thereafter, the s-polarized component emitted from the quarter-wave plate enters the PBS. At this time, since the reflectance Rs of the s-polarized component by PBS is approximately 1, almost all of the s-polarized component incident on PBS is reflected by PBS and enters the observer's eyes.

また、外界からPBSに入射する光束のs偏光成分の大部分はPBSで反射されるが、その光束のp偏光成分の大部分はPBSを透過して観察者の眼に入射する。   Further, most of the s-polarized component of the light beam incident on the PBS from the outside is reflected by the PBS, but most of the p-polarized component of the light beam passes through the PBS and enters the observer's eye.

これにより、装着型表示装置を装用した観察者は、画像表示部に表示された画像を外界像と重畳させて見ることができる。
特許第3260867号
Thereby, the observer wearing the wearable display device can see the image displayed on the image display unit superimposed on the external image.
Japanese Patent No. 3260867

しかしながら、PBSに入射する光束のs偏光成分がほぼ全てPBSで反射されることから、例えばPBSに観察者側から外界側に向けて光が入射したとき、p偏光成分のみが透過するPBSの光量が、p偏光成分及びs偏光成分の両成分が透過する周囲の光量のほぼ半分になる。従って、装着型表示装置を外界から見たとき、PBSの明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えるため、PBSが目立ち、見栄えが悪い。   However, since almost all of the s-polarized component of the light beam incident on the PBS is reflected by the PBS, for example, when light is incident on the PBS from the observer side toward the outside, only the p-polarized component is transmitted. However, it becomes almost half of the ambient light amount through which both the p-polarized component and the s-polarized component are transmitted. Therefore, when the wearable display device is viewed from the outside, the brightness of the PBS looks darker than the surrounding brightness, so that the PBS is conspicuous and poor in appearance.

そこで、本発明の目的は、PBSのような偏光分離素子が暗く見えることによる見栄えの悪化を防止することができるコンバイナ光学系及び装着型表示装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a combiner optical system and a wearable display device that can prevent deterioration in appearance due to a polarization separation element such as PBS appearing dark.

上記課題を解決するために、本発明に係るコンバイナ光学系は、入射する光束のp偏光成分を透過させ且つ前記光束のs偏光成分を反射させる偏光分離素子と、該偏光分離素子を透過した光を前記偏光分離素子に向けて反射させるための反射部材と、該反射部材と前記偏光分離素子との間に配置される1/4波長板とを備え、前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率は0.2以上であり且つ0.8以下であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a combiner optical system according to the present invention transmits a p-polarized component of an incident light beam and reflects a s-polarized component of the light beam, and light transmitted through the polarized light separation device. And a quarter wave plate disposed between the reflecting member and the polarization separation element, the s-polarized component of the s-polarization component by the polarization separation element The reflectance is 0.2 or more and 0.8 or less.

本発明によれば、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が0.2以上であり且つ0.8以下であることから、例えば偏光分離素子によりs偏光成分の反射率が0.5である場合、偏光分離素子に入射するs偏光成分の50%は偏光分離素子を透過する。   According to the present invention, since the reflectance of the s-polarized component by the polarization separation element is 0.2 or more and 0.8 or less, for example, the reflectance of the s-polarization component is 0.5 by the polarization separation element. In this case, 50% of the s-polarized light component incident on the polarization separation element is transmitted through the polarization separation element.

このことから、例えば偏光分離素子によるs偏光成分の反射方向の反対側へ向けて光が入射するとき、該光のs偏光成分の一部が偏光分離素子を透過する。これにより、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が従来のように1である場合に比べて、偏光分離素子を透過した光束の単位面積当たりの光量とその周囲を透過した光束の単位面積当たりの光量との差が小さくなる。すなわち、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が1である場合に比べて、偏光分離素子とその周囲とのコントラストが小さくなる。   For this reason, for example, when light is incident toward the side opposite to the reflection direction of the s-polarized component by the polarization separation element, a part of the s-polarization component of the light is transmitted through the polarization separation element. As a result, compared with the conventional case where the reflectance of the s-polarized light component by the polarization separation element is 1, the light amount per unit area of the light beam transmitted through the polarization separation element and the unit area of the light beam transmitted through the periphery thereof. The difference with the amount of light becomes smaller. That is, the contrast between the polarized light separating element and its surroundings is smaller than when the reflectance of the s-polarized light component by the polarized light separating element is 1.

従って、本発明に係るコンバイナ光学系を例えば観察者の頭部に装着される装着型表示装置に偏光分離素子が観察者に向けてs偏光成分を反射するように用いた場合に、装着型表示装置を外界から見たとき、偏光分離素子の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることが抑制される。   Therefore, when the combiner optical system according to the present invention is used in, for example, a wearable display device worn on the observer's head so that the polarization separation element reflects the s-polarized light component toward the observer, the wearable display. When the apparatus is viewed from the outside, it is possible to prevent the polarization separation element from appearing darker than the surrounding brightness.

また、上記課題を解決するために、本発明に係る装着型表示装置は、観察者の眼に呈示する画像が表示される画像表示部と、該画像表示部から射出した光束のp偏光成分を透過させ且つ前記光束のs偏光成分を反射させる偏光分離素子と、該偏光分離素子を透過した光を前記偏光分離素子に向けて反射させるための反射部材と、該反射部材と前記偏光分離素子との間に配置される1/4波長板とを備え、前記偏光分離素子は、前記s偏光成分を前記眼に向けて反射させるように配置されており、前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率は0.2以上であり且つ0.8以下であることを特徴とする。   In order to solve the above problem, the wearable display device according to the present invention includes an image display unit on which an image to be presented to an observer's eye is displayed, and a p-polarized component of a light beam emitted from the image display unit. A polarization separation element that transmits and reflects the s-polarized light component of the light beam, a reflection member that reflects light transmitted through the polarization separation element toward the polarization separation element, the reflection member, and the polarization separation element; A quarter-wave plate disposed between the polarization separation element and the polarization separation element so as to reflect the s-polarization component toward the eye. The reflectance is 0.2 or more and 0.8 or less.

本発明によれば、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が0.2以上であり且つ0.8以下であることから、例えば偏光分離素子によりs偏光成分の反射率が0.8である場合、偏光分離素子に入射するs偏光成分の20%は偏光分離素子を透過する。   According to the present invention, since the reflectance of the s-polarized component by the polarization separation element is 0.2 or more and 0.8 or less, for example, the reflectance of the s-polarization component is 0.8 by the polarization separation element. In this case, 20% of the s-polarized component incident on the polarization separation element is transmitted through the polarization separation element.

このことから、例えば偏光分離素子の観察者側から外界側に向けて光が入射したとき、該光のs偏光成分の一部が偏光分離素子を透過する。これにより、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が従来のように1である場合に比べて、偏光分離素子を透過した光束の単位面積当たりの光量とその周囲を透過した光束の単位面積当たりの光量との差が小さくなる。すなわち、偏光分離素子によるs偏光成分の反射率が1である場合に比べて、偏光分離素子とその周囲とのコントラストが小さくなる。   From this, for example, when light is incident from the observer side of the polarization separation element toward the outside, a part of the s-polarized component of the light is transmitted through the polarization separation element. As a result, compared with the conventional case where the reflectance of the s-polarized light component by the polarization separation element is 1, the light amount per unit area of the light beam transmitted through the polarization separation element and the unit area of the light beam transmitted through the periphery thereof. The difference with the amount of light becomes smaller. That is, the contrast between the polarized light separating element and its surroundings is smaller than when the reflectance of the s-polarized light component by the polarized light separating element is 1.

従って、装着型表示装置を外界から見たとき、偏光分離素子の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることが抑制される。   Therefore, when the wearable display device is viewed from the outside, it is possible to prevent the polarization separation element from appearing darker than the surrounding brightness.

本発明によれば、偏光分離素子が暗く見えることによる従来のような見栄えの悪さを確実に抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bad appearance like the past by the polarization splitting element appearing dark can be suppressed reliably.

以下、本発明を図示の実施例に沿って説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments.

本発明に係る装着型表示装置10は、図1に示すように、コンバイナ光学系11と、画像表示部12とを備える。装着型表示装置10は、画像表示部12から出力される画像を観察者にコンバイナ光学系11を介して呈示すべく図示しない観察者の頭部に装着される。   As shown in FIG. 1, the wearable display device 10 according to the present invention includes a combiner optical system 11 and an image display unit 12. The wearable display device 10 is worn on an observer's head (not shown) in order to present the image output from the image display unit 12 to the observer via the combiner optical system 11.

画像表示部12は、図2に示すように、観察者に呈示する画像が表示される表示画面13と、該表示画面をその背面側から照明するための光源14と、表示画面13及び光源14を収納するハウジング15とを有する。   As shown in FIG. 2, the image display unit 12 includes a display screen 13 on which an image to be presented to an observer is displayed, a light source 14 for illuminating the display screen from the back side, a display screen 13 and a light source 14. And a housing 15 for storing the.

表示画面13は、図示の例では、液晶パネルで構成されている。光源14は、図示の例では、LEDで構成されている。光源14により照明された表示画面13から射出される光束の波長は所定の波長に設定されている。また、表示画面13からの光束は偏光しており、その偏光方向は、図2の紙面に対して平行な平面内に振動面を有するp偏光になるように設定されている。   The display screen 13 is composed of a liquid crystal panel in the illustrated example. The light source 14 is composed of an LED in the illustrated example. The wavelength of the light beam emitted from the display screen 13 illuminated by the light source 14 is set to a predetermined wavelength. Further, the light flux from the display screen 13 is polarized, and the polarization direction is set to be p-polarized light having a vibration surface in a plane parallel to the paper surface of FIG.

コンバイナ光学系11は、偏光分離素子16と、反射部材17と、1/4波長板18とを備える。更に、コンバイナ光学系11は、図示の例では、観察者の左眼19の前方に配置される導光プリズム20と、該導光プリズムの前方(図2で見て導光プリズム20の上方である。)に配置される板状の左眼用偏光板21とを備える。   The combiner optical system 11 includes a polarization separation element 16, a reflection member 17, and a quarter wavelength plate 18. Further, the combiner optical system 11 includes, in the illustrated example, a light guide prism 20 disposed in front of the left eye 19 of the observer, and a front of the light guide prism (above the light guide prism 20 as viewed in FIG. 2). And a plate-shaped polarizing plate 21 for the left eye arranged in the above.

導光プリズム20は、全体に直方体形状をなしており、装着型表示装置10の左右方向(図2で見て左右方向であり、観察者の頭部の左右方向である。)に沿って伸びるように配置されている。また、導光プリズム20は、図示の例では、その長手方向の一端部20aで画像表示部12のハウジング15に連結されている。導光プリズム20のd線(波長587nm)における屈折率ndは、図示の例では、nd=1.804である。   The light guide prism 20 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, and extends along the left-right direction of the wearable display device 10 (the left-right direction as viewed in FIG. 2 and the left-right direction of the observer's head). Are arranged as follows. In the illustrated example, the light guide prism 20 is coupled to the housing 15 of the image display unit 12 at one end 20a in the longitudinal direction. The refractive index nd of the light guide prism 20 at the d-line (wavelength 587 nm) is nd = 1.804 in the illustrated example.

導光プリズム20の一端部20aの端面には、表示画面13からの光束の入射を受ける入射面20bが形成されている。入射面20bは、表示画面13からの光束の主光線が入射面20bにほぼ垂直になり且つ前記光束が導光プリズム20の前後方向で互いに対向する一対の平行な側面のうち前方側に位置する側面である前方面20cに入射するように、導光プリズム20の内方へ向けて所定の角度で傾斜している。入射面20bの傾斜角度は、表示画面13からの光束が前方面20cに入射するときの入射角が臨界角よりも大きくなるように設定されており、図示の例では、78°である。これにより、前方面20cに入射した光束は、該前方面で全反射する。すなわち、前方面20cは、入射面20bを経て導光プリズム20内に入射した光束をPBS16に向けて全反射させる反射面を構成する。   On the end surface of the one end portion 20 a of the light guide prism 20, an incident surface 20 b that receives light from the display screen 13 is formed. The incident surface 20b is positioned on the front side of a pair of parallel side surfaces in which the principal ray of the light beam from the display screen 13 is substantially perpendicular to the incident surface 20b and the light beam faces each other in the front-rear direction of the light guide prism 20. It is inclined at a predetermined angle toward the inside of the light guide prism 20 so as to enter the front surface 20c which is a side surface. The inclination angle of the incident surface 20b is set so that the incident angle when the light beam from the display screen 13 is incident on the front surface 20c is larger than the critical angle, and is 78 ° in the illustrated example. Thereby, the light beam incident on the front surface 20c is totally reflected on the front surface. That is, the front surface 20c constitutes a reflection surface that totally reflects the light beam that has entered the light guide prism 20 through the incident surface 20b toward the PBS 16.

また、導光プリズム20は、協働して直方体をなすように互いに接合された二つのプリズム20e,20fからなる。一方のプリズム20eの接合面20gには、誘電体が多層膜状に真空蒸着されることにより、偏光分離素子16が形成されている。すなわち、偏光分離素子16は、導光プリズム20の内部に設けられている。また、前記一方のプリズム20eは、その接合面20gと反対側に位置する端面に出射面20hを有する。   The light guide prism 20 is composed of two prisms 20e and 20f that are joined together so as to form a rectangular parallelepiped. A polarization separating element 16 is formed on the joint surface 20g of one prism 20e by vacuum-depositing a dielectric in the form of a multilayer film. That is, the polarization separation element 16 is provided inside the light guide prism 20. Further, the one prism 20e has an emission surface 20h on an end surface located on the opposite side to the joint surface 20g.

偏光分離素子16は、図示の例では、偏光ブームスプリッタ16(以下、PBSと称す。)で構成されている。PBS16は、光束のp偏光成分を透過させ、図2の紙面に対して垂直な平面内に振動面を有するs偏光成分を反射させる。PBS16は、その後方側の縁部16aが前方側の縁部16bよりも導光プリズム20の内方側に位置するように、導光プリズム20の前方面20c及び後方面20dに対して傾斜している。PBS16の傾斜角度は、図示の例では、前方面20cで全反射した光束がPBS16に入射するときの入射角が39°になるように設定されている。PBS16への光束の入射角の大きさは、PBS16の偏光分離機能を確実に発揮させるために、PBS16の反射性能に応じて規定されている。   In the illustrated example, the polarization separation element 16 is configured by a polarization boom splitter 16 (hereinafter referred to as PBS). The PBS 16 transmits the p-polarized component of the light beam and reflects the s-polarized component having a vibration surface in a plane perpendicular to the paper surface of FIG. The PBS 16 is inclined with respect to the front surface 20c and the rear surface 20d of the light guide prism 20 so that the rear edge 16a is located on the inner side of the light guide prism 20 with respect to the front edge 16b. ing. In the illustrated example, the inclination angle of the PBS 16 is set such that the incident angle when the light beam totally reflected by the front surface 20c enters the PBS 16 is 39 °. The magnitude of the incident angle of the light beam on the PBS 16 is defined in accordance with the reflection performance of the PBS 16 in order to surely exhibit the polarization separation function of the PBS 16.

本発明に係るPBS16によるs偏光成分の反射率Rsは、0.2以上であり且つ0.8以下である。PBS16の反射率Rsの調節は、例えば前記一方のプリズム20eの接合面20gに真空蒸着される誘電体膜の積層数を変化させたり、各誘電体膜に設定された屈折率を変化させたりすることにより行われる。   The reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 according to the present invention is 0.2 or more and 0.8 or less. The adjustment of the reflectance Rs of the PBS 16 is performed by, for example, changing the number of stacked dielectric films vacuum-deposited on the joint surface 20g of the one prism 20e, or changing the refractive index set for each dielectric film. Is done.

図3は、本実施例に係るPBS16によるs偏光成分及びp偏光成分のそれぞれの波長と、PBS16によるs偏光成分の反射率Rs及びp偏光成分の反射率Rpとの関係を示すグラフである。図8のグラフの縦軸は反射率Rs,Rpを示し、横軸は波長を示す。図3に示すように、反射率Rpは、p偏光成分の波長の値に拘らずほぼ0%である。他方、反射率Rsは、s偏光成分の波長の値に拘らずほぼ50%すなわち0.5である。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the wavelengths of the s-polarized component and the p-polarized component by the PBS 16 and the reflectance Rs of the s-polarized component and the reflectance Rp of the p-polarized component by the PBS 16 according to this embodiment. The vertical axis of the graph in FIG. 8 indicates the reflectances Rs and Rp, and the horizontal axis indicates the wavelength. As shown in FIG. 3, the reflectance Rp is almost 0% regardless of the value of the wavelength of the p-polarized component. On the other hand, the reflectance Rs is approximately 50%, that is, 0.5 regardless of the value of the wavelength of the s-polarized component.

1/4波長板18は、図2に示すように、前記一方のプリズム20eの出射面20hに設けられている。1/4波長板18は、従来よく知られているように、該1/4波長板に入射する光束に位相差を生じさせる。例えば1/4波長板18を透過する光束が直線偏光である場合には、該光束は円偏光に変換され、1/4波長板18を透過する光束が円偏光である場合には、該光束は直線偏光に変換される。   As shown in FIG. 2, the quarter-wave plate 18 is provided on the emission surface 20h of the one prism 20e. As is well known in the art, the quarter-wave plate 18 causes a phase difference in the light beam incident on the quarter-wave plate. For example, when the light beam transmitted through the quarter-wave plate 18 is linearly polarized light, the light beam is converted into circularly polarized light, and when the light beam transmitted through the quarter-wave plate 18 is circularly polarized light, the light beam Is converted to linearly polarized light.

反射部材17は、一方の面に凸面を有するガラス板からなる。また、反射部材17は、他方の面である平面が1/4波長板18に対向するように配置されており、1/4波長板18を介して前記一方のプリズム20eに固定されている。反射部材17の前記凸面には、例えば金属蒸着が施されることにより凹面鏡17aが形成されている。1/4波長板18を経た光束は、前記平面を経て反射部材17内に入射し、凹面鏡17aで反射する。すなわち、反射部材17は従来よく知られた裏面鏡である。反射部材17は、凹面鏡17aに反射部材17内から照射された光束がPBS16に向けて反射し更に該PBSで後述するように観察者の左眼19に照射される角度で傾斜している。   The reflecting member 17 is made of a glass plate having a convex surface on one surface. The reflecting member 17 is disposed such that the other plane is opposed to the quarter-wave plate 18, and is fixed to the one prism 20 e via the quarter-wave plate 18. A concave mirror 17a is formed on the convex surface of the reflecting member 17 by, for example, metal deposition. The light beam that has passed through the quarter-wave plate 18 enters the reflecting member 17 through the plane and is reflected by the concave mirror 17a. That is, the reflecting member 17 is a well-known back mirror. The reflecting member 17 is inclined at an angle at which the light beam irradiated on the concave mirror 17a from the reflecting member 17 is reflected toward the PBS 16 and further irradiated to the left eye 19 of the observer as will be described later.

左眼用偏光板21は、導光プリズム20にほぼ平行に配置されている。また、左眼用偏光板21は、図1に示すように、観察者の図示しない右眼の前方に配置される右眼用偏光板22に隣接して配置されており、該右眼用偏光板に連結されている。左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22には、それぞれ装着型表示装置10を観察者の頭部に装着するための装着具23が取り付けられている。左眼用偏光板21に取り付けられた装着具23に画像表示部12が固定されている。左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22の偏光軸の方向は、それぞれPBS16に対するs偏光成分の偏光方向と同一である。従って、各偏光板21,22は、それぞれs偏光成分の透過を許し、p偏光成分の透過を阻止する。   The left-eye polarizing plate 21 is disposed substantially parallel to the light guide prism 20. Further, as shown in FIG. 1, the left-eye polarizing plate 21 is disposed adjacent to the right-eye polarizing plate 22 disposed in front of the right eye (not shown) of the observer. Connected to the board. Each of the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 is provided with a mounting tool 23 for mounting the mounting type display device 10 on the observer's head. The image display unit 12 is fixed to a mounting tool 23 attached to the left-eye polarizing plate 21. The directions of the polarization axes of the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 are the same as the polarization directions of the s-polarized components with respect to the PBS 16, respectively. Accordingly, each of the polarizing plates 21 and 22 allows transmission of the s-polarized component and blocks transmission of the p-polarized component.

更に、図示の例では、導光プリズム20と画像表示部12との間に、収差を補正するための接合凸レンズ24が配置されている。接合凸レンズ24は、図示の例では、両凸レンズと平凹レンズとを互いに接合することにより形成されている。   Further, in the illustrated example, a cemented convex lens 24 for correcting aberration is disposed between the light guide prism 20 and the image display unit 12. In the illustrated example, the cemented convex lens 24 is formed by cementing a biconvex lens and a plano-concave lens.

画像表示部12の表示画面13から射出されたp偏光成分は、接合凸レンズ24を透過することにより集光され、導光プリズム20の入射面20bに入射する。このとき、前記したように、表示画面13からのp偏光成分が入射面20bに垂直に入射することから、光線の結像に対して非対称な要素が発生することが防止される。   The p-polarized component emitted from the display screen 13 of the image display unit 12 is collected by passing through the cemented convex lens 24 and is incident on the incident surface 20 b of the light guide prism 20. At this time, as described above, the p-polarized component from the display screen 13 is incident on the incident surface 20b perpendicularly, so that an asymmetric element with respect to image formation of the light beam is prevented.

入射面20を経て導光プリズム20内に入射したp偏光成分は、導光プリズム20の前方面20cでPBS16に向けて全反射する。このとき、p偏光成分は全反射することから、前方面20cでのp偏光成分の反射によるp偏光成分の光学的エネルギーの損失は生じない。p偏光成分は、前方面20cで全反射した後、PBS16に入射する。このとき、前記したように、PBS16はp偏光成分の透過を許すことから、PBS16に入射したp偏光成分はPBS16を透過する。   The p-polarized light component that has entered the light guide prism 20 through the incident surface 20 is totally reflected by the front surface 20 c of the light guide prism 20 toward the PBS 16. At this time, since the p-polarized component is totally reflected, the optical energy loss of the p-polarized component due to the reflection of the p-polarized component on the front surface 20c does not occur. The p-polarized component is totally reflected by the front surface 20c and then enters the PBS 16. At this time, as described above, since the PBS 16 allows the transmission of the p-polarized component, the p-polarized component incident on the PBS 16 transmits the PBS 16.

PBS16を透過したp偏光成分は、1/4波長板18を透過することにより円偏光成分に変換された後、凹面鏡17aに集光され、該凹面鏡で反射することによりほぼ平行光になる。すなわち、凹面鏡17aは、凸レンズとしての従来よく知られた役割を担う。   The p-polarized light component that has passed through the PBS 16 is converted into a circularly-polarized light component by passing through the quarter-wave plate 18, and then condensed on the concave mirror 17 a and reflected by the concave mirror to become substantially parallel light. That is, the concave mirror 17a plays a well-known role as a convex lens.

凹面鏡17aで反射した円偏光成分は、1/4波長板18を透過することによりs偏光成分に変換された後、PBS16に再度入射する。このとき、前記したように、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsがほぼ50%であることから、PBS16に入射したs偏光成分のほぼ半分はPBS16で反射し、s偏光成分の残りのほぼ半分はPBS16を透過する。   The circularly polarized light component reflected by the concave mirror 17a is converted into the s-polarized light component by passing through the quarter wavelength plate 18, and then enters the PBS 16 again. At this time, since the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is approximately 50% as described above, almost half of the s-polarized component incident on the PBS 16 is reflected by the PBS 16 and almost half of the remaining s-polarized component. Passes through the PBS 16.

PBS16で反射したs偏光成分は、導光プリズム20の後方側に位置する側面である後方面20dを経て観察者の左眼19に照射される。このとき、凹面鏡17aで反射した円偏光成分が平行光であることから、観察者の左眼19には、画像表示部12の表示画面13に表示された画像が左眼19から遠く離れた位置に表示されているように見える。   The s-polarized light component reflected by the PBS 16 is irradiated to the left eye 19 of the observer through a rear surface 20d that is a side surface located on the rear side of the light guide prism 20. At this time, since the circularly polarized light component reflected by the concave mirror 17 a is parallel light, the image displayed on the display screen 13 of the image display unit 12 is far from the left eye 19 in the left eye 19 of the observer. Appears to be displayed.

また、装着型表示装置10の外方から該装着型表示装置に照射される自然光は、先ず、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22に入射する。   Natural light emitted from the outside of the wearable display device 10 to the wearable display device first enters the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22.

一般的に、無偏光状態にある自然光が地面及び水面等で反射すると、反射光は地面及び水面への入射面に対して垂直方向に偏光する。この反射光の偏光方向は、装着型表示装置10のPBS16に入射する光束のp偏光成分の偏光方向に一致する。前記したように、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22の偏光軸の方向は、s偏光成分の偏光方向と同一である。   In general, when natural light in a non-polarized state is reflected by the ground and the water surface, the reflected light is polarized in a direction perpendicular to the incident surfaces on the ground and the water surface. The polarization direction of the reflected light coincides with the polarization direction of the p-polarized component of the light beam incident on the PBS 16 of the wearable display device 10. As described above, the directions of the polarization axes of the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 are the same as the polarization direction of the s-polarized component.

従って、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22の偏光軸の方向をs偏光成分の偏光方向にすることにより、p偏光成分である反射光が左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22により遮断されるので、反射光が観察者の眼に照射されることが防止される。   Therefore, by making the direction of the polarization axis of the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 to be the polarization direction of the s-polarized component, the reflected light as the p-polarized component is changed to the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 21. Since the light is blocked by the polarizing plate 22, the reflected light is prevented from being irradiated to the eyes of the observer.

これにより、反射光が観察者による外界の視認の妨げになることが防止されるので、観察者は外界をより明確に見ることができる。また、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22によってp偏光成分が遮断されることにより観察者から見た外界の明るさが半減するので、外界の光度に対する画像表示部12の表示画面13に表示された画像の光度が上がる。これにより、観察者は、画像表示部12の表示画面13に表示された画像をより明確に視認することができる。   This prevents the reflected light from hindering the viewer from seeing the outside world, so the observer can see the outside world more clearly. Further, since the brightness of the outside world viewed from the observer is halved by blocking the p-polarized light component by the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22, the display screen of the image display unit 12 with respect to the brightness of the outside world The brightness of the image displayed at 13 is increased. Thereby, the observer can visually recognize the image displayed on the display screen 13 of the image display unit 12 more clearly.

他方、左眼用偏光板21を透過した自然光のs偏光成分は、PBS16に入射する。このとき、PBS16によるs偏光成分の反射率がほぼ0.5であることから、左眼用偏光板21を透過した自然光のs偏光成分のほぼ半分はPBS16で画像表示部12に向けて装着型表示装置10の左右方向に沿って反射し、自然光のs偏光成分の残りのほぼ半分はPBS16を透過する。   On the other hand, the s-polarized component of natural light transmitted through the left-eye polarizing plate 21 enters the PBS 16. At this time, since the reflectance of the s-polarized component by the PBS 16 is approximately 0.5, almost half of the s-polarized component of the natural light transmitted through the left-eye polarizing plate 21 is attached to the image display unit 12 by the PBS 16. Reflected along the left-right direction of the display device 10, the remaining half of the s-polarized component of natural light passes through the PBS 16.

これにより、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsが100%すなわち1である場合に比べて、観察者がPBS16を通して外界を見たときの外界の明るさが明るくなるので、観察者は、PBS16を通しての外界の視認がし易くなる。   As a result, the brightness of the outside world when the observer sees the outside world through the PBS 16 becomes brighter than when the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is 100%, that is, 1. It becomes easy to visually recognize the outside world.

従って、装着型表示装置10を装用した観察者は、画像表示部12の表示画面13に表示された画像を外界像と重畳させて見ることができる。   Therefore, an observer wearing the wearable display device 10 can see the image displayed on the display screen 13 of the image display unit 12 superimposed on the external image.

また、光束が導光プリズム20にその観察者側から入射したとき、導光プリズム20の後方面20dの領域のうちPBS13に対応する領域以外の領域に照射された光束の大部分は、導光プリズム20をその左眼用偏光板21側に透過する。導光プリズム20を透過した光束は、左眼用偏光板21に照射される。このとき、光束のうちs偏光成分は左眼用偏光板21の透過が許され、p偏光成分は左眼用偏光板21の透過が阻止される。従って、導光プリズム20に入射した光束のs偏光成分のみが左眼用偏光板21から装着型表示装置10の前方に射出される。   When the light beam enters the light guide prism 20 from the observer side, most of the light beam irradiated to the region other than the region corresponding to the PBS 13 in the region of the rear surface 20d of the light guide prism 20 is guided. The prism 20 is transmitted to the left-eye polarizing plate 21 side. The light beam that has passed through the light guide prism 20 is irradiated to the polarizing plate 21 for the left eye. At this time, the s-polarized component of the light beam is allowed to pass through the left-eye polarizing plate 21, and the p-polarized component is blocked from passing through the left-eye polarizing plate 21. Accordingly, only the s-polarized component of the light beam incident on the light guide prism 20 is emitted from the left-eye polarizing plate 21 to the front of the wearable display device 10.

他方、導光プリズム20の前方面20cの領域のうちPBS16に対応する領域に照射された光束は、導光プリズム20内に入射した後、PBS16に照射される。このとき、前記光束のp偏光成分の大部分はPBS16を透過し、更に、前記光束のs偏光成分の半分がPBS16を透過する。PBS16を透過したp偏光成分及びs偏光成分は、それぞれ導光プリズム20を透過した後、左眼用偏光板21に照射され、s偏光成分のみが左眼用偏光板21を透過し、該左眼用偏光板から装着型表示装置10の前方に射出される。   On the other hand, the light beam irradiated to the region corresponding to the PBS 16 in the region of the front surface 20 c of the light guide prism 20 is incident on the light guide prism 20 and then irradiated to the PBS 16. At this time, most of the p-polarized component of the luminous flux is transmitted through the PBS 16, and half of the s-polarized component of the luminous flux is transmitted through the PBS 16. The p-polarized light component and the s-polarized light component transmitted through the PBS 16 are transmitted through the light guide prism 20 and then irradiated to the left-eye polarizing plate 21, and only the s-polarized light component is transmitted through the left-eye polarizing plate 21. The light is emitted from the ophthalmic polarizing plate to the front of the wearable display device 10.

これにより、PBS16を透過したs偏光成分が外界に射出されることから、光束が導光プリズム20にその観察者側から入射したとき、反射率Rsがほぼ1である場合にようにPBS16に照射された光のs偏光成分がほぼ全て装着型表示装置10の前方に射出されない場合に比べて、導光プリズム20のPBS16に対応する領域から外界に射出される光束の単位面積当たりの光量が多くなる。   As a result, since the s-polarized component transmitted through the PBS 16 is emitted to the outside, when the light beam enters the light guide prism 20 from the observer side, the PBS 16 is irradiated as if the reflectance Rs is approximately 1. Compared to the case where almost all of the s-polarized light component of the emitted light is not emitted in front of the wearable display device 10, the amount of light per unit area of the light beam emitted from the region corresponding to the PBS 16 of the light guide prism 20 to the outside is large. Become.

従って、反射率Rsがほぼ1である場合に比べて、PBS16を透過した光束の単位面積当たりの光量とその周囲を透過した光束の単位面積当たりの光量との差が小さくなる。これにより、PBS16とその周囲とのコントラストが小さくなるので、装着型表示装置10を外界から見たとき、PBS16の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることが抑制される。   Therefore, the difference between the light amount per unit area of the light beam that has passed through the PBS 16 and the light amount per unit area of the light beam that has passed through the periphery thereof is smaller than when the reflectance Rs is approximately 1. As a result, the contrast between the PBS 16 and its surroundings is reduced, so that when the wearable display device 10 is viewed from the outside, it is suppressed that the brightness of the PBS 16 looks darker than the surrounding brightness.

これに対し、PBS16による反射率Rsがほぼ1である場合、s偏光成分のみの透過を許す左眼用偏光板21を導光プリズム20の前方に配置すると、光束が導光プリズム20にその観察者側から入射したときに、導光プリズム20のPBS16に対応する領域からはs偏光成分及びp偏光成分が共に外界に射出されないため、前記領域における光量はほぼ0になる。このため、左眼用偏光板21が配置されない場合すなわちp偏光成分が導光プリズム20の前記領域及び該領域の周囲の領域から外界に射出される場合に比べて、PBS16を透過した光束の単位面積当たりの光量とその周囲を透過した光束の単位面積当たりの光量との差が大きくなる。従って、装着型表示装置10を外界から見たとき、左眼用偏光板21が配置されない場合に比べて、PBS16の明るさがその周囲の明るさよりもより暗く見えてしまう。   On the other hand, when the reflectance Rs by the PBS 16 is approximately 1, if the left-eye polarizing plate 21 that allows transmission of only the s-polarized component is disposed in front of the light guide prism 20, the light flux is observed in the light guide prism 20. When the light is incident from the person side, neither the s-polarized component nor the p-polarized component is emitted from the region corresponding to the PBS 16 of the light guide prism 20 to the outside. For this reason, the unit of the light beam transmitted through the PBS 16 is compared with the case where the left-eye polarizing plate 21 is not disposed, that is, when the p-polarized component is emitted from the region of the light guide prism 20 and the region around the region to the outside. The difference between the amount of light per area and the amount of light per unit area of the light beam that has passed around the area is increased. Therefore, when the wearable display device 10 is viewed from the outside, the brightness of the PBS 16 appears darker than the surrounding brightness as compared with the case where the left-eye polarizing plate 21 is not disposed.

本実施例によれば、前記したように、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsを0.5にすることにより、装着型表示装置10を外界から見たときのPBS16の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることが抑制される。これにより、s偏光成分のみの透過を許す左眼用偏光板21が導光プリズム20の前方に配置されている場合でも、PBS16が暗く見えることによる装着型表示装置10の従来のような見栄えの悪さを確実に抑制することができる。   According to the present embodiment, as described above, the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is set to 0.5, so that the brightness of the PBS 16 when the wearable display device 10 is viewed from the outside is It is suppressed that it looks dark compared to the brightness. Thereby, even when the left-eye polarizing plate 21 that allows transmission of only the s-polarized component is disposed in front of the light guide prism 20, the appearance of the wearable display device 10 by the fact that the PBS 16 looks dark is improved. Badness can be reliably suppressed.

PBS16による反射率Rsの値が0.2よりも小さい場合、前記した見栄えの悪さをより確実に抑制することができるが、凹面鏡17aで反射したs偏光成分の大部分がPBS16を透過するため、観察者の左眼19に照射されるs偏光成分の光量が減る。このため、コンバイナ光学系11による観察者への画像呈示性能が低下してしまう。   When the value of the reflectance Rs by the PBS 16 is smaller than 0.2, the above-mentioned poor appearance can be more reliably suppressed, but since most of the s-polarized component reflected by the concave mirror 17a passes through the PBS 16, The light quantity of the s-polarized component irradiated to the left eye 19 of the observer is reduced. For this reason, the image presentation performance to the observer by the combiner optical system 11 is deteriorated.

PBS16による反射率Rsの値が0.8よりも大きい場合、反射率Rsの値を小さくすることによる前記した見栄え悪化抑制効果を発揮することができない。   When the value of the reflectance Rs by the PBS 16 is larger than 0.8, the above-described appearance deterioration suppressing effect by reducing the reflectance Rs cannot be exhibited.

これに対し、本実施例によれば、前記したように、PBS16による反射率Rsが0.2以上であり且つ0.8以下であることから、画像呈示性能の低下を招くことなく、装着型表示装置10の見栄えの悪さを確実に抑制することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, as described above, the reflectance Rs by the PBS 16 is 0.2 or more and 0.8 or less, so that the wearable type is not caused without deteriorating the image presentation performance. The poor appearance of the display device 10 can be reliably suppressed.

また、本実施例によれば、前記したように、凹面鏡17aに凸レンズとしての機能を担わせることにより、画像表示部12の表示画面13に表示された画像が眼から遠く離れた位置に表示されているように観察者の眼に見せることができる。これにより、表示画面13に表示される画像を単に平面な鏡で反射させることにより観察者に呈示する場合のように表示画面13に表示された画像を眼の近くで表示させる場合に比べて、観察者の眼に画像を視認させ易くすることができる。   In addition, according to the present embodiment, as described above, by causing the concave mirror 17a to function as a convex lens, the image displayed on the display screen 13 of the image display unit 12 is displayed at a position far from the eye. Can be seen by the observer's eyes. Thereby, compared with the case where the image displayed on the display screen 13 is displayed near the eye as in the case where the image displayed on the display screen 13 is presented to the observer by simply reflecting it with a flat mirror, It is possible to make the image easily visible to the eyes of the observer.

更に、本実施例によれば、前記したように、画像表示部12の表示画面13から射出した光束を導光プリズム20のその前方側に位置する前方面20cでPBS16に向けて全反射させる。このことから、表示画面13からPBS16への光束の光路を、表示画面13からの光束をPBS16に直接入射させる場合の光路に対して光束の入射面内で導光プリズム20の前方へ傾けることができる。これにより、導光プリズム20の前方面20c及び後方面20dに対するPBS16の勾配が緩くなる方向へ該PBSを前記光路の傾斜角に相当する角度で更に傾斜させることができる。これにより、導光プリズム20内に確保すべきPBS16の配置スペースを導光プリズム20の前後方向に小さくすることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, as described above, the light beam emitted from the display screen 13 of the image display unit 12 is totally reflected toward the PBS 16 by the front surface 20c located on the front side of the light guide prism 20. Therefore, the optical path of the light beam from the display screen 13 to the PBS 16 can be tilted forward of the light guide prism 20 within the light incident surface with respect to the optical path when the light beam from the display screen 13 is directly incident on the PBS 16. it can. Thereby, the PBS can be further inclined at an angle corresponding to the inclination angle of the optical path in a direction in which the gradient of the PBS 16 with respect to the front surface 20c and the rear surface 20d of the light guide prism 20 becomes gentle. Thereby, the arrangement space of the PBS 16 to be secured in the light guide prism 20 can be reduced in the front-rear direction of the light guide prism 20.

従って、入射面20bを経て入射した光束を全反射させることなくPBS16に直接照射させる場合に比べて、導光プリズム20の薄型化を図ることができる。   Therefore, it is possible to reduce the thickness of the light guide prism 20 as compared with the case where the light beam incident through the incident surface 20b is directly irradiated on the PBS 16 without being totally reflected.

これにより、コンバイナ光学系11が用いられた装着型表示装置10の重量が軽くなるので、観察者が装着型表示装置10を装用したときの該装着型表示装置の姿勢の安定感を確実に向上させることができる。また、観察者が装着型表示装置10を装用したときに導光プリズム20が装用の邪魔になることを確実に抑制することができる。従って、装着型表示装置10の使用性を確実に向上させることができる。   As a result, the weight of the wearable display device 10 using the combiner optical system 11 is reduced, so that the stability of the posture of the wearable display device when the observer wears the wearable display device 10 is reliably improved. Can be made. In addition, when the observer wears the wearable display device 10, it is possible to reliably suppress the light guide prism 20 from interfering with wearing. Therefore, the usability of the wearable display device 10 can be improved with certainty.

実施例1において、PBS16に照射された光束のp偏光成分の一部がPBS16を透過せずに反射することを考慮した場合、以下に示す反射特性をPBS16に設定することができる。   In Example 1, when it is considered that a part of the p-polarized component of the light beam irradiated to the PBS 16 is reflected without passing through the PBS 16, the following reflection characteristics can be set in the PBS 16.

実施例1では、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsの上限は0.8であり、反射率Rpは0すなわちp偏光成分がPBS16を透過する透過率が1である。   In Example 1, the upper limit of the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is 0.8, and the reflectance Rp is 0, that is, the transmittance for the p-polarized component to pass through the PBS 16 is 1.

ここで、s偏光成分及びp偏光成分は、それぞれ自然光全体の半分である。従って、Rs=0.8である場合、自然光全体に対するs偏光成分の反射率Rstは、Rst=Rs×0.5=0.8×0.5=0.4となり、自然光全体に対するp偏光成分の反射率Rptは、Rpt=Rp×0.5=0×0.5=0となる。   Here, each of the s-polarized component and the p-polarized component is half of the whole natural light. Therefore, when Rs = 0.8, the reflectance Rst of the s-polarized component with respect to the whole natural light is Rst = Rs × 0.5 = 0.8 × 0.5 = 0.4, and the p-polarized component with respect to the whole natural light The reflectance Rpt is Rpt = Rp × 0.5 = 0 × 0.5 = 0.

従って、PBS16における自然光全体の反射率RはR=Rst+Rpt=0.4+0=0.4となり、PBS16が暗く見えることを抑制するためには、反射率R≦0.4という関係を満たす必要がある。   Therefore, the reflectance R of the whole natural light in the PBS 16 is R = Rst + Rpt = 0.4 + 0 = 0.4. In order to suppress the PBS 16 from appearing dark, it is necessary to satisfy the relationship of reflectance R ≦ 0.4. .

以上のことから、本実施例のようにp偏光成分がPBS16で反射する場合でも、反射率Rs、RpはそれぞれR=Rst+Rpt=Rs×0.5+Rp×0.5≦0.4という関係を満たす必要がある。このため、PBS16の反射特性は、反射率Rsの値と反射率Rpの値との和「Rs+Rp」がRs+Rp≦0.8という関係を満たすように設定される。   From the above, even when the p-polarized component is reflected by the PBS 16 as in the present embodiment, the reflectances Rs and Rp satisfy the relationship R = Rst + Rpt = Rs × 0.5 + Rp × 0.5 ≦ 0.4, respectively. There is a need. Therefore, the reflection characteristic of the PBS 16 is set so that the sum “Rs + Rp” of the value of the reflectance Rs and the value of the reflectance Rp satisfies the relationship of Rs + Rp ≦ 0.8.

従って、例えば、反射率Rsの値が0.6の場合、Rpの値は、0≦Rp≦0.2の範囲内で設定される。   Therefore, for example, when the value of the reflectance Rs is 0.6, the value of Rp is set within a range of 0 ≦ Rp ≦ 0.2.

本実施例によれば、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsの値とp偏光成分の反射率Rpの値との和を0.8以下にすることにより、p偏光成分の一部がPBS16で反射する場合でも、PBS16が暗く見えることによる装着型表示装置10の見栄えの悪化を確実に抑制することができる。   According to the present embodiment, by setting the sum of the reflectance Rs of the s-polarized component and the reflectance Rp of the p-polarized component by PBS 16 to 0.8 or less, a part of the p-polarized component is PBS 16. Even in the case of reflection, deterioration of the appearance of the wearable display device 10 due to the PBS 16 appearing dark can be reliably suppressed.

実施例1及び実施例2において、PBS16と左眼用偏光板21との間に、図4に示すように、該左眼用偏光板21をPBS16に向けて透過した光束の互いに直交する二つの偏光成分に光路差を与えるための波長板25を配置することができる。   In Example 1 and Example 2, between the PBS 16 and the left-eye polarizing plate 21, as shown in FIG. 4, two light beams transmitted through the left-eye polarizing plate 21 toward the PBS 16 are orthogonal to each other. A wave plate 25 for giving an optical path difference to the polarization component can be arranged.

波長板25は、図示の例では、左眼用偏光板21を導光プリズム20に向けて透過した光束のs偏光成分の偏光方向に対して遅相軸が10°傾斜するように、導光プリズム20と左眼用偏光板21との間に配置されている。波長板25の一面25aは、導光プリズム20の前方面20cに接合されており、波長板25の他面25bは、左眼用偏光板21の導光プリズム20側に位置する面に接合されている。   In the illustrated example, the wave plate 25 guides the light so that the slow axis is inclined by 10 ° with respect to the polarization direction of the s-polarized component of the light beam transmitted through the left-eye polarizing plate 21 toward the light guide prism 20. It arrange | positions between the prism 20 and the polarizing plate 21 for left eyes. One surface 25a of the wave plate 25 is bonded to the front surface 20c of the light guide prism 20, and the other surface 25b of the wave plate 25 is bonded to a surface located on the light guide prism 20 side of the left-eye polarizing plate 21. ing.

波長板25が各偏光成分に与える光路差dの値は、図示の例では、光束の波長をλとすると、0.5λに設定されている。すなわち、波長板25は、1/2波長板としての機能を担う。   In the example shown in the figure, the value of the optical path difference d given to each polarization component by the wave plate 25 is set to 0.5λ. That is, the wave plate 25 functions as a half-wave plate.

左眼用偏光板21を導光プリズム20に向けて透過した自然光のs偏光成分は、左眼用偏光板21から射出すると同時に波長板25に入射する。このとき、波長板25の遅相軸が、前記したように、s偏光成分の偏光方向に対して10°傾斜していることから、波長板25に入射したs偏光成分は、波長板25を透過することにより、遅相軸から−10°回転した直線偏光に変換される。波長板25から射出された直線偏光は、該波長板の一面25a及び導光プリズム20の前方面20cを経て導光プリズム20内に入射する。導光プリズム20内に入射した光束のうちPBS16に入射した直線偏光は、該PBSによってs偏光成分とp偏光成分とに分けられる。p偏光成分は、PBS16を透過した後、後方面20dを経て導光プリズム20内から観察者に向けて射出する。s偏光成分の半分はPBS16で装着型表示装置10の左右方向に沿って画像表示部12に向けて反射し、s偏光成分の残りの半分はPBS16を透過した後、導光プリズム20内から観察者に向けて射出する。   The s-polarized component of natural light transmitted through the left-eye polarizing plate 21 toward the light guide prism 20 exits from the left-eye polarizing plate 21 and enters the wave plate 25 at the same time. At this time, since the slow axis of the wave plate 25 is inclined by 10 ° with respect to the polarization direction of the s-polarized component as described above, the s-polarized component incident on the wave plate 25 By transmitting, it is converted into linearly polarized light rotated by −10 ° from the slow axis. The linearly polarized light emitted from the wave plate 25 enters the light guide prism 20 through one surface 25 a of the wave plate and the front surface 20 c of the light guide prism 20. Of the light flux that has entered the light guide prism 20, linearly polarized light that has entered the PBS 16 is divided into an s-polarized component and a p-polarized component by the PBS. The p-polarized light component passes through the PBS 16 and then exits from the light guide prism 20 toward the observer via the rear surface 20d. Half of the s-polarized component is reflected by PBS 16 toward the image display unit 12 along the left-right direction of the wearable display device 10, and the remaining half of the s-polarized component is transmitted through PBS 16 and then observed from within the light guide prism 20. Ejaculate towards the person.

これにより、PBS16によるs偏光成分の反射率が1である場合に比べて、観察者がPBS16を通して外界を見たときの外界の明るさが明るくなる。   Thereby, compared with the case where the reflectance of the s-polarized component by the PBS 16 is 1, the brightness of the outside world when the observer sees the outside world through the PBS 16 becomes brighter.

また、光束が導光プリズム20にその観察者側から入射したとき、導光プリズム20に入射した光束のうちPBS16に照射された光束は、該PBSによりp偏光成分とs偏光成分とに分けられた後、p偏光成分とs偏光成分の半分とがPBS16を透過して波長板25に入射する。導光プリズム20に入射した光束のうちPBS16に照射されない残りの光束は、導光プリズム20を透過した後、波長板25に入射する。   Further, when the light beam enters the light guide prism 20 from the observer side, the light beam applied to the PBS 16 among the light beams incident on the light guide prism 20 is divided into a p-polarized component and an s-polarized component by the PBS. After that, the p-polarized component and half of the s-polarized component pass through the PBS 16 and enter the wave plate 25. Of the light flux incident on the light guide prism 20, the remaining light flux that is not irradiated on the PBS 16 passes through the light guide prism 20 and then enters the wave plate 25.

このとき、光束のp偏光成分及びs偏光成分は、それぞれs偏光成分の偏光方向とは異なる偏光方向を有する直線偏光に波長板25によって変換されるので、波長板25を透過したp偏光成分及びs偏光成分のいずれも、s偏光成分のみの透過を許す左眼用偏光板21を透過することができない。このため、導光プリズム20に入射した光束は左眼用偏光板21から装着型表示装置10の前方に射出されない。これにより、左眼用偏光板21の前方でのPBS16における光度とその周囲における光度との間に差がなくなる。従って、装着型表示装置10を外界から見たとき、左眼用偏光板21を配置することによってPBS16の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることを、より確実に防止することができる。   At this time, the p-polarized component and the s-polarized component of the light beam are converted by the wave plate 25 into linearly polarized light having a polarization direction different from the polarization direction of the s-polarized component. None of the s-polarized components can pass through the left-eye polarizing plate 21 that allows transmission of only the s-polarized component. For this reason, the light beam incident on the light guide prism 20 is not emitted from the left-eye polarizing plate 21 to the front of the wearable display device 10. Thereby, there is no difference between the luminous intensity in the PBS 16 in front of the left-eye polarizing plate 21 and the luminous intensity in the vicinity thereof. Therefore, when the wearable display device 10 is viewed from the outside, it is possible to more reliably prevent the brightness of the PBS 16 from appearing darker than the surrounding brightness by arranging the polarizing plate 21 for the left eye. it can.

実施例3では、波長板25はその遅相軸が入射光束の偏光方向に対して10°傾斜するように配置された例を示したが、これに代えて、遅相軸が入射光束の偏光方向に対して10°以外の角度で傾斜するように波長板25を配置することができる。   In the third embodiment, the wave plate 25 is arranged such that the slow axis is inclined by 10 ° with respect to the polarization direction of the incident light beam. Instead, the slow axis is the polarization of the incident light beam. The wave plate 25 can be arranged so as to be inclined at an angle other than 10 ° with respect to the direction.

例えば、波長板25の遅相軸を入射光束の偏光方向に対して45°傾斜させた場合、左眼用偏光板21を透過した自然光のs偏光成分は、波長板25を透過することにより遅相軸から−45°回転した直線偏光すなわちp偏光成分に変換される。波長板25から射出したp偏光成分の一部は、導光プリズム20内に入射した後、PBS16を透過して導光プリズム20内から観察者に向けて射出する。また、波長板25から射出したp偏光成分の一部は、導光プリズム20内に入射した後、PBS16に入射することなく導光プリズム20内から観察者に向けて射出する。   For example, when the slow axis of the wave plate 25 is inclined by 45 ° with respect to the polarization direction of the incident light beam, the s-polarized component of the natural light transmitted through the left-eye polarizing plate 21 is delayed by being transmitted through the wave plate 25. It is converted into linearly polarized light that is rotated by −45 ° from the phase axis, that is, p-polarized light component. A part of the p-polarized component emitted from the wave plate 25 is incident on the light guide prism 20, then passes through the PBS 16 and is emitted from the light guide prism 20 toward the observer. A part of the p-polarized component emitted from the wave plate 25 enters the light guide prism 20 and then exits from the light guide prism 20 toward the observer without entering the PBS 16.

これにより、外界からPBS16に入射した光束が全て観察者の左眼19に照射されるので、PBS16によるs偏光成分の反射率が1である場合に比べて、観察者がPBS16を通して外界を見たときの外界の明るさをより明るくすることができる。   As a result, all the light beams incident on the PBS 16 from the outside are irradiated to the left eye 19 of the observer, so that the observer has seen the outside through the PBS 16 as compared with the case where the reflectance of the s-polarized component by the PBS 16 is 1. When the brightness of the outside world can be made brighter.

また、入射光束の偏光方向に対する遅相軸の傾斜角度が45°である場合、導光プリズム20にその観察者側から入射してPBS16を透過したp偏光成分及びs偏光成分と、導光プリズム20に入射した光束のうちPBS16に照射されない残りの光束のp偏光成分及びs偏光成分とは、波長板25を透過することにより、それぞれs偏光成分及びp偏光成分に変換される。   Further, when the tilt angle of the slow axis with respect to the polarization direction of the incident light beam is 45 °, the p-polarized component and the s-polarized component incident on the light guide prism 20 from the observer side and transmitted through the PBS 16, and the light guide prism The remaining p-polarized light component and s-polarized light component of the light beam incident on 20 that are not irradiated to the PBS 16 are converted to the s-polarized light component and the p-polarized light component by passing through the wave plate 25.

その後、s偏光成分及びp偏光成分はそれぞれ左眼用偏光板21に入射する。このとき、波長板25によりp偏光成分に変換されたs偏光成分はその左眼用偏光板21の透過が阻止され、s偏光成分に変換されたp偏光成分はその左眼用偏光板21の透過が許される。   Thereafter, each of the s-polarized component and the p-polarized component enters the left-eye polarizing plate 21. At this time, the s-polarized component converted into the p-polarized component by the wave plate 25 is blocked from being transmitted through the left-eye polarizing plate 21, and the p-polarized component converted into the s-polarized component is transmitted to the left-eye polarizing plate 21. Permeation is allowed.

これにより、PBS16を透過した光束のうち左眼用偏光板21を透過して外界に射出する光束の単位面積当たりの光量と、PBS16を経ることなく導光プリズム20を透過した光束のうち左眼用偏光板21を透過して外界に射出する単位面積当たりの光量とが、ほぼ等しくなる。   As a result, the light quantity per unit area of the light beam that has passed through the PBS 16 and passes through the left-eye polarizing plate 21 and is emitted to the outside, and the left eye of the light beam that has passed through the light guide prism 20 without passing through the PBS 16. The amount of light per unit area that passes through the polarizing plate 21 and exits to the outside is approximately equal.

従って、装着型表示装置10を外界から見たとき、PBS16の明るさがその周囲の明るさとほぼ等しくなるので、導光プリズム20の前方にs偏光成分のみの透過を許す偏光板21を配置することによってPBS16の明るさがその周囲の明るさに比べてより暗く見えることを、より確実に防止することができる。   Accordingly, when the wearable display device 10 is viewed from the outside, the brightness of the PBS 16 is substantially equal to the brightness of the surroundings thereof, and therefore, a polarizing plate 21 that allows transmission of only the s-polarized component is disposed in front of the light guide prism 20. As a result, it is possible to more reliably prevent the PBS 16 from appearing darker than the surrounding brightness.

また、実施例3では、波長板25が入射光束の各偏光成分に与える光路差dが0.5λである例を示したが、これに代えて、0.5λ以外の光路差dを入射光束の各偏光成分に与える波長板25を本発明に適用することができる。   In the third embodiment, an example is shown in which the optical path difference d given to each polarization component of the incident light beam by the wave plate 25 is 0.5λ. Instead, an optical path difference d other than 0.5λ is used as the incident light beam. The wave plate 25 given to each of the polarization components can be applied to the present invention.

この場合、波長板25が入射光束の各偏光成分に与える光路差dを、0.1λ≦d≦0.6λの範囲内で設定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the optical path difference d given to each polarization component of the incident light beam by the wave plate 25 is set within a range of 0.1λ ≦ d ≦ 0.6λ.

波長板25が入射光束の各偏光成分に与える光路差dの値が0.1λよりも小さい場合、入射光束のs偏光成分及びp偏光成分をそれぞれ他の偏光に変換するという機能を波長板25に十分に発揮させることができない。また、波長板25が入射光束の各偏光成分に与える光路差dが0.6λよりも大きい場合、反射光の光干渉による所謂色付きが目立ってしまう。   When the value of the optical path difference d given to each polarization component of the incident light beam by the wave plate 25 is smaller than 0.1λ, the function of converting the s-polarized component and the p-polarized component of the incident light beam into other polarized light, respectively. Cannot be fully utilized. Further, when the optical path difference d given to each polarization component of the incident light beam by the wave plate 25 is larger than 0.6λ, so-called coloring due to optical interference of reflected light becomes conspicuous.

これに対し、波長板25が入射光束の各偏光成分に与える光路差dの値を0.1λ≦d≦0.6λの範囲内で設定することにより、波長板25としての前記した機能を十分に発揮させることができ且つ色付きを防止することができる。   On the other hand, by setting the value of the optical path difference d given to each polarization component of the incident light beam by the wave plate 25 within the range of 0.1λ ≦ d ≦ 0.6λ, the above function as the wave plate 25 is sufficiently obtained. And can prevent coloring.

上記した各実施例では、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsが0.5である例を示したが、これに代えて、例えば図5に示すように、反射率Rsを0.7に設定することができる。   In each of the above-described embodiments, the example in which the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is 0.5 is shown. Instead, for example, as shown in FIG. 5, the reflectance Rs is set to 0.7. can do.

また、上記した各実施例では、PBS16が、互いに接合された二つのプリズム20e,20fの一方のプリズム20eの接合面20gに誘電体が多層膜状に真空蒸着されることにより形成される例を示したが、これに代えて、入射する光束のp偏光成分の透過を許し且つ光束のs偏光成分を反射させる機能を有する板状部材でPBS16を構成することができる。この場合、前記板状部材を二つのプリズム20e,20f間に挟持することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the PBS 16 is formed by vacuum-depositing a dielectric on the joint surface 20g of one prism 20e of the two prisms 20e and 20f joined together. Although shown, instead of this, the PBS 16 can be constituted by a plate-like member having a function of allowing the p-polarized component of the incident light beam to pass and reflecting the s-polarized component of the light beam. In this case, the plate-like member can be sandwiched between the two prisms 20e and 20f.

更に、上記した各実施例では、偏光分離素子16がPBS16で構成された例を示したが、これに代えて、入射する光束のp偏光成分の透過を許し且つ光束のs偏光成分を反射させることができれば、PBS16以外の部材で偏光分離素子16を構成することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the polarization separation element 16 is configured by the PBS 16 has been described. Instead, the p-polarized component of the incident light beam is allowed to pass and the s-polarized component of the light beam is reflected. If possible, the polarization separation element 16 can be configured by a member other than the PBS 16.

また、上記した各実施例では、反射部材17が凹面鏡17aを有する例を示したが、これに代えて、偏光分離素子16を透過したp偏光成分を偏光分離素子16に向けて反射させることができれば、凹面鏡17aを有する反射部材17以外の反射部材を本発明に適用することができる。   In each of the above-described embodiments, the example in which the reflecting member 17 has the concave mirror 17a has been described. Instead of this, the p-polarized component transmitted through the polarization separation element 16 may be reflected toward the polarization separation element 16. If possible, a reflecting member other than the reflecting member 17 having the concave mirror 17a can be applied to the present invention.

更に、上記した各実施例では、導光プリズム20への入射光束は、前方面20cで一回全反射する例を示したが、これに代えて、導光プリズム20内への入射光束を、前方面20cで後方面20dに向けて全反射させ、後方面20cでPBS16に向けて更に全反射させることができ、又は、入射光束を前方面20cと後方面20dとで交互に複数回全反射させた後、入射光束をPBS16に照射させることができる。この場合、導光プリズム20の入射面20bの傾斜方向を適宜変更することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the incident light beam to the light guide prism 20 is totally reflected once by the front surface 20c, but instead, the incident light beam to the light guide prism 20 is changed to The front surface 20c can be totally reflected toward the rear surface 20d, and the rear surface 20c can be further totally reflected toward the PBS 16, or the incident light beam can be totally reflected several times alternately on the front surface 20c and the rear surface 20d. Then, the incident light beam can be irradiated to the PBS 16. In this case, the inclination direction of the incident surface 20b of the light guide prism 20 can be changed as appropriate.

また、上記した各実施例では、表示画面13からの光束が導光プリズム20の前方面20cで全反射した後にPBS16に入射する例を示したが、これに代えて、表示画面13からの光束を導光プリズム20内で全反射させることなくPBS16に直接照射することができる。この場合、導光プリズム20を不要とし、更に、PBS16に前記したような板状のPBSを用いることができる。   In each of the above-described embodiments, the example in which the light flux from the display screen 13 is totally reflected by the front surface 20c of the light guide prism 20 and then enters the PBS 16 is shown. Instead, the light flux from the display screen 13 is shown. Can be directly irradiated to the PBS 16 without being totally reflected in the light guide prism 20. In this case, the light guide prism 20 is not required, and the plate-like PBS as described above can be used as the PBS 16.

更に、上記した各実施例において、左右の眼の視力を矯正すべく屈折力を有する眼鏡レンズを備える既存の眼鏡に、本発明に係るコンバイナ光学系11を用いることができる。   Further, in each of the above-described embodiments, the combiner optical system 11 according to the present invention can be used for existing spectacles including a spectacle lens having refractive power so as to correct the visual acuity of the left and right eyes.

この場合、前記左右の眼鏡レンズにそれぞれ左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22の役割を担わせることができ、又は、前記左右の眼鏡レンズとは別に、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22を設けることができる。   In this case, the left and right eyeglass lenses can each play the role of the left eye polarizing plate 21 and the right eye polarizing plate 22, or separately from the left and right eyeglass lenses, the left eye polarizing plate 21 and A right-eye polarizing plate 22 can be provided.

また、上記した各実施例では、コンバイナ光学系11が左眼用偏光板21を備え、該左眼用偏光板に隣接して右眼用偏光板22が配置された例を示したが、これに代えて、左眼用偏光板21及び右眼用偏光板22をそれぞれ不要とすることができる。   In each of the above-described examples, the combiner optical system 11 includes the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 is disposed adjacent to the left-eye polarizing plate. Instead, the left-eye polarizing plate 21 and the right-eye polarizing plate 22 can be dispensed with.

この場合、装着型表示装置10の外界から自然光がPBS16に入射したとき、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsが0.5である場合、自然光のp偏光成分とs偏光成分の半分とがPBS16を透過する。   In this case, when natural light is incident on the PBS 16 from the outside of the wearable display device 10, when the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is 0.5, the p-polarized component and half of the s-polarized component of the natural light are PBS 16. Transparent.

これにより、左眼用偏光板21が配置された場合と同様に、PBS16によるs偏光成分の反射率Rsが1である場合に比べて、観察者がPBS16を通して外界を見たときの外界の明るさが明るくなる。従って、観察者は、PBS16を通して外界を視認し易くなる。   As a result, as in the case where the left-eye polarizing plate 21 is arranged, the brightness of the external environment when the observer sees the external environment through the PBS 16 as compared with the case where the reflectance Rs of the s-polarized component by the PBS 16 is 1. Becomes brighter. Therefore, it becomes easy for the observer to visually recognize the outside world through the PBS 16.

また、光束が導光プリズム20にその観察者側から入射したとき、導光プリズム20の後方面20dの領域のうちPBS13に対応する領域以外の領域に照射された光束は、導光プリズム20内から装着型表示装置10の前方に射出される。   Further, when the light beam enters the light guide prism 20 from the observer side, the light beam applied to the region other than the region corresponding to the PBS 13 in the region of the rear surface 20 d of the light guide prism 20 is reflected in the light guide prism 20. To the front of the wearable display device 10.

他方、導光プリズム20の前方面20cの領域のうちPBS16に対応する領域に照射された光束は、PBS16に照射されたときにp偏光成分とs偏光成分とに分けられる。p偏光成分及びs偏光成分の半分は、PBS16を透過した後、導光プリズム20内から装着型表示装置10の前方に射出される。すなわち、PBS16に照射されたp偏光成分に加えてs偏光成分の半分が外界に射出される。   On the other hand, the light beam irradiated to the region corresponding to the PBS 16 in the region of the front surface 20 c of the light guide prism 20 is divided into a p-polarized component and an s-polarized component when irradiated to the PBS 16. Half of the p-polarized component and the s-polarized component are transmitted through the PBS 16 and then emitted from the light guide prism 20 to the front of the wearable display device 10. That is, in addition to the p-polarized component irradiated to the PBS 16, half of the s-polarized component is emitted to the outside.

これにより、導光プリズム20の領域のうちPBS13に対応する領域以外の領域から射出された光束の単位面積当たりの光量を1とすると、PBS16に対応する領域から射出された光束の単位面積当たりの光量が0.75となる。   Thus, if the light amount per unit area of the light beam emitted from the region other than the region corresponding to the PBS 13 in the region of the light guide prism 20 is 1, the light amount per unit area of the light beam emitted from the region corresponding to the PBS 16 The amount of light is 0.75.

従って、PBS16とその周囲とのコントラストが小さくなるので、装着型表示装置10を外界から見たとき、PBS16の明るさがその周囲の明るさに比べて暗く見えることを確実に抑制することができる。   Accordingly, since the contrast between the PBS 16 and its surroundings becomes small, it is possible to reliably suppress that the brightness of the PBS 16 looks darker than the surrounding brightness when the wearable display device 10 is viewed from the outside. .

本発明に係る装着型表示装置を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a wearable display device according to the present invention. 本発明に係るコンバイン光学系を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematically the combine optical system which concerns on this invention. 本発明に係る偏光ビームスプリッタによるs偏光成分の反射率Rs及びp偏光成分の反射率Rpとs偏光成分及びp偏光成分のそれぞれの波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reflectance Rs of the s-polarized component by the polarizing beam splitter which concerns on this invention, and the reflectance Rp of the p-polarized component, and each wavelength of s-polarized component and p-polarized component. 本発明に係る導光プリズムと左眼用偏光板との間に波長板が配置されたコンバイン光学系を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows roughly the combine optical system by which the wavelength plate is arrange | positioned between the light guide prism which concerns on this invention, and the polarizing plate for left eyes. 図3に示す例とは別の実施例に係る偏光ビームスプリッタによるs偏光成分の反射率Rs及びp偏光成分の反射率Rpとs偏光成分及びp偏光成分のそれぞれの波長との関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between the reflectance Rs of the s-polarized component and the reflectance Rp of the p-polarized component and the respective wavelengths of the s-polarized component and the p-polarized component by a polarizing beam splitter according to an embodiment different from the example shown in FIG. It is.

符号の説明Explanation of symbols

10 装着型表示装置
11 コンバイナ光学系
12 画像表示部
16 偏光分離素子(偏光ビームスプリッタ)
17 反射部材
17a 凹面鏡
18 1/4波長板
20 導光プリズム
20b 入射面
20c 反射面(前方面)
21 偏光部材(左眼用偏光板)
25 波長板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wearable display apparatus 11 Combiner optical system 12 Image display part 16 Polarization separation element (polarization beam splitter)
17 Reflective member 17a Concave mirror 18 1/4 wavelength plate 20 Light guide prism 20b Incident surface 20c Reflective surface (front surface)
21 Polarizing member (Left-eye polarizing plate)
25 wave plate

Claims (14)

入射する光束のp偏光成分を透過させ且つ前記光束のs偏光成分を反射させる偏光分離素子と、該偏光分離素子を透過した光を前記偏光分離素子に向けて反射させるための反射部材と、該反射部材と前記偏光分離素子との間に配置される1/4波長板とを備え、前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率は0.2以上であり且つ0.8以下であることを特徴とするコンバイナ光学系。   A polarization separation element that transmits the p-polarization component of the incident light beam and reflects the s-polarization component of the light beam, a reflection member that reflects the light transmitted through the polarization separation element toward the polarization separation element, and A quarter-wave plate disposed between a reflecting member and the polarization separation element, and the reflectance of the s-polarized component by the polarization separation element is 0.2 or more and 0.8 or less. Combiner optical system. 前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率の値と前記p偏光成分の反射率の値との和が0.8以下であることを特徴とする請求項1に記載のコンバイナ光学系。   The combiner optical system according to claim 1, wherein the sum of the reflectance value of the s-polarized component and the reflectance value of the p-polarized component by the polarization separation element is 0.8 or less. 前記偏光分離素子による光の反射方向の反対側には偏光部材が配置されており、該偏光部材の偏光軸の方向は、前記s偏光成分の偏光方向と同一であることを特徴とする請求項1又は2に記載のコンバイナ光学系。   The polarizing member is disposed on the opposite side of the light reflection direction by the polarization separation element, and the direction of the polarization axis of the polarizing member is the same as the polarization direction of the s-polarized component. The combiner optical system according to 1 or 2. 前記偏光分離素子と前記偏光部材との間には、該偏光部材を前記偏光分離素子に向けて透過した光束の互いに直交する二つの偏光成分に光路差を与えるための波長板が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のコンバイナ光学系。   Between the polarization separation element and the polarization member, a wave plate for providing an optical path difference between two polarization components orthogonal to each other of a light beam transmitted through the polarization member toward the polarization separation element is disposed. The combiner optical system according to claim 3. 前記波長板が前記光束に与える光路差の値は、0.1λ以上であり且つ0.6λ以下であることを特徴とする請求項4に記載のコンバイナ光学系。   5. The combiner optical system according to claim 4, wherein a value of an optical path difference given to the light flux by the wave plate is 0.1λ or more and 0.6λ or less. 前記反射部材は、前記偏光分離素子に凹面を向けた凹面鏡を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のコンバイナ光学系。   The combiner optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflecting member includes a concave mirror having a concave surface directed to the polarization separation element. 前記光束が入射する入射面を一端面に有し、他端面に前記反射部材が設けられる導光プリズムを更に備え、前記偏光分離素子は前記導光プリズム内に設けられており、該導光プリズムは、前記入射面を経て前記導光プリズム内に入射した光束を前記偏光分離素子に向けて少なくとも一回全反射させる反射面を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のコンバイナ光学系。   The light guide prism further includes a light guide prism having an incident surface on one end surface on which the light beam is incident and the reflection member provided on the other end surface, and the polarization separation element is provided in the light guide prism. 7. The method according to claim 1, further comprising a reflecting surface that totally reflects the light beam incident on the light guide prism through the incident surface toward the polarization separation element at least once. The combiner optical system described. 観察者の眼に呈示する画像が表示される画像表示部と、該画像表示部から射出した光束のp偏光成分を透過させ且つ前記光束のs偏光成分を反射させる偏光分離素子と、該偏光分離素子を透過した光を前記偏光分離素子に向けて反射させるための反射部材と、該反射部材と前記偏光分離素子との間に配置される1/4波長板とを備え、前記偏光分離素子は、前記s偏光成分を前記眼に向けて反射させるように配置されており、前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率は0.2以上であり且つ0.8以下であることを特徴とする装着型表示装置。   An image display unit on which an image to be presented to an observer's eye is displayed, a polarization separation element that transmits a p-polarized component of a light beam emitted from the image display unit and reflects an s-polarized component of the light beam, and the polarization separation A reflection member for reflecting the light transmitted through the element toward the polarization separation element; and a quarter-wave plate disposed between the reflection member and the polarization separation element. The s-polarized component is arranged to be reflected toward the eye, and the reflectance of the s-polarized component by the polarization separation element is 0.2 or more and 0.8 or less. Wearable display device. 前記偏光分離素子による前記s偏光成分の反射率の値と前記p偏光成分の反射率の値との和が0.8以下であることを特徴とする請求項8に記載の装着型表示装置。   9. The wearable display device according to claim 8, wherein a sum of a reflectance value of the s-polarized component and a reflectance value of the p-polarized component by the polarization separation element is 0.8 or less. 前記偏光分離素子の前記観察者側と反対側には偏光部材が配置されており、該偏光部材の偏光軸の方向は、前記s偏光成分の偏光方向と同一であることを特徴とする請求項8又は9に記載の装着型表示装置。   The polarizing member is disposed on a side opposite to the observer side of the polarization separating element, and the direction of the polarization axis of the polarizing member is the same as the polarization direction of the s-polarized component. The wearable display device according to 8 or 9. 前記偏光分離素子と前記偏光部材との間には、該偏光部材を前記偏光分離素子に向けて透過した光束の互いに直交する二つの偏光成分に光路差を与えるための波長板が配置されていることを特徴とする請求項10に記載の装着型表示装置。   Between the polarization separation element and the polarization member, a wave plate for providing an optical path difference between two polarization components orthogonal to each other of a light beam transmitted through the polarization member toward the polarization separation element is disposed. The wearable display device according to claim 10. 前記波長板が前記光束に与える光路差の値は、0.1λ以上であり且つ0.6λ以下であることを特徴とする請求項11に記載の装着型表示装置。   12. The wearable display device according to claim 11, wherein a value of an optical path difference given to the light flux by the wave plate is 0.1λ or more and 0.6λ or less. 前記反射部材は、前記偏光分離素子に凹面を向けた凹面鏡を有することを特徴とする請求項8乃至12のいずれか一項に記載の装着型表示装置。   The wearable display device according to any one of claims 8 to 12, wherein the reflection member includes a concave mirror having a concave surface directed to the polarization separation element. 前記画像表示部から射出した光束が入射する入射面を一端面に有し、他端面に前記反射部材が設けられる導光プリズムを更に備え、前記偏光分離素子は前記導光プリズム内に設けられており、該導光プリズムは、前記入射面を経て前記導光プリズム内に入射した光束を前記偏光分離素子に向けて少なくとも一回全反射させる反射面を有することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか一項に記載の装着型表示装置。   A light guide prism having an incident surface on one end surface on which the light beam emitted from the image display unit is incident and having the reflection member provided on the other end surface; and the polarization separation element is provided in the light guide prism. The light guide prism has a reflection surface that totally reflects the light beam incident on the light guide prism through the incident surface at least once toward the polarization separation element. The wearable display device according to any one of the above.
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