JP2024041349A - image display device - Google Patents

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勇樹 前田
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Abstract

To provide an image display device which is small and can realize high light usage efficiency.SOLUTION: An image display device includes: an image display element; light control means having an angle separation surface which reflects a light flux from a light source to the image display element and transmits a light flux from the image display element; and a light guide plate for guiding a light flux from the light control means. An angle at which a main light beam of a light flux from the light source enters the angle separation surface and an angle at which a main light beam of a light flux from the image display element enters the angle separation surface are adequately set.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像を観察者に観察させる画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device that allows an observer to view an image.

従来、導光板を備える画像表示装置が知られている。図10は、従来例の画像表示装置において、導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。画像生成素子からの光束は、第1偏向手段1に入射し、偏向された後、導光板3の内部を全反射により伝搬される。第2偏向手段2に入射した光束の一部は、偏向され、観察者の瞳SPに向かい、他の一部は、反射され、導光板3の内部を全反射により伝搬され、第2偏向手段2に入射する。このような構成により、複数の光束が第2偏向手段2から射出され、観察者が光束を観察できる領域が拡大する。特許文献1には、画像表示装置の小型化のために、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と導光板との間にPBS(偏光ビームスプリッタ)を配置する構成が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, image display devices including a light guide plate are known. FIG. 10 is a conceptual diagram of a light beam propagating inside a light guide plate in a conventional image display device. The light beam from the image generating element enters the first deflection means 1, is deflected, and then propagated inside the light guide plate 3 by total reflection. A part of the light beam incident on the second deflection means 2 is deflected and directed toward the observer's pupil SP, and the other part is reflected and propagated inside the light guide plate 3 by total reflection, and 2. With this configuration, a plurality of light beams are emitted from the second deflection means 2, and the area in which the observer can observe the light beams is expanded. Patent Document 1 discloses a configuration in which a PBS (polarizing beam splitter) is disposed between MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) and a light guide plate in order to downsize an image display device.

米国特許出願公開第2021/0072542号明細書US Patent Application Publication No. 2021/0072542

しかしながら、特許文献1の構成では、偏光光をPBSに導く必要があるため、偏光板等の光学素子を配置する必要があり、光利用効率が低下する。また、MEMSとPBSとの間に位相板を配置する必要があり、導光板とMEMSとの距離が長くなる。更に、PBSを透過する偏光はP偏光であるため、回折格子の回折効率の高い偏光方向に一致させるためにPBSの射出側に位相板を配置する必要があり、画像表示装置が大型化する可能性がある。 However, in the configuration of Patent Document 1, since it is necessary to guide the polarized light to the PBS, it is necessary to arrange an optical element such as a polarizing plate, and the light utilization efficiency decreases. Furthermore, it is necessary to arrange a phase plate between the MEMS and the PBS, which increases the distance between the light guide plate and the MEMS. Furthermore, since the polarized light transmitted through the PBS is P-polarized light, it is necessary to place a phase plate on the exit side of the PBS in order to match the polarization direction with high diffraction efficiency of the diffraction grating, which may increase the size of the image display device. There is sex.

本発明は、小型で、高い光利用効率を実現することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image display device that is compact and can realize high light utilization efficiency.

本発明の一側面としての画像表示装置は、画像表示素子と、光源からの光束を画像表示素子に反射し、画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、光源からの光束の主光線の角度分離面に対する入射角をθ1[°]、画像表示素子からの光束の主光線の角度分離面に対する入射角をθ2[°]とするとき、
θ1≧θ2+10
なる条件式を満足することを特徴とする。
An image display device according to one aspect of the present invention includes an image display element, a light control means including an angular separation surface that reflects a light flux from a light source to the image display element and transmits a light flux from the image display element, and a light guide plate that guides the light flux from the means, the incident angle of the principal ray of the light flux from the light source on the angle separation plane is θ1 [°], and the incidence angle of the principal ray of the light flux from the image display element on the angle separation plane. When the angle is θ2 [°],
θ1≧θ2+10
It is characterized by satisfying the following conditional expression.

本発明によれば、小型で、高い光利用効率を実現することが可能な画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image display device that is small and can realize high light utilization efficiency.

実施例1の画像表示装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an image display device of Example 1. FIG. 実施例1の画像表示装置における光路の説明図である。3 is an explanatory diagram of an optical path in the image display device of Example 1. FIG. 光源の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a light source. 光制御手段が備える角度分離面の特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of an angle separation surface included in the light control means. 実施例2の画像表示装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an image display device according to a second embodiment. 実施例3の画像表示装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an image display device according to a third embodiment. 実施例4の画像表示装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an image display device according to a fourth embodiment. 実施例5の画像表示装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an image display device according to a fifth embodiment. 実施例6の画像表示装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an image display device according to a sixth embodiment. 従来例の導光板の内部を伝搬する光束の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a light beam propagating inside a conventional light guide plate.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate explanations will be omitted.

図1は、本実施例の画像表示装置100の構成図である。図2は、画像表示装置100における光路の説明図である。画像表示装置100は、導光板10、光源11、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)12、光制御手段13、入射偏向手段14、及び射出偏向手段15を有する。MEMS12は、揺動可能なミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS12を用いるが、他の素子を用いてもよい。入射偏向手段14と射出偏向手段15は、同一面で導光板10に結合されている。 FIG. 1 is a configuration diagram of an image display device 100 of this embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of the optical path in the image display device 100. The image display device 100 includes a light guide plate 10, a light source 11, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 12, a light control means 13, an incident deflection means 14, and an exit deflection means 15. The MEMS 12 is a raster scan two-dimensional type that includes a swingable mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x- and y-axes. Note that in this embodiment, the MEMS 12 is used as an example of the image display element, but other elements may be used. The entrance deflection means 14 and the exit deflection means 15 are coupled to the light guide plate 10 on the same plane.

光源11から射出された光束は、光制御手段13に入射する。光制御手段13で反射された光は、MEMS12に入射する。MEMS12で反射された光束は、光制御手段13を透過し、入射偏向手段14に入射する。入射偏向手段14に入射した光束は、入射偏向手段14で偏向され、導光板10の内部を全反射により伝搬される。導光板10に設けられた光束分割偏向手段10aに入射した光束は、x軸方向に分割されながら偏向され、射出偏向手段15に導かれる。射出偏向手段15に入射した光束は、y軸方向に分割されながら偏向され、射出面から瞳SPに射出される。なお、入射偏向手段14、光束分割偏向手段10a、及び射出偏向手段15は本実施例では、回折格子であるが、ホログラムや分割ミラーであってもよい。 The light beam emitted from the light source 11 enters the light control means 13. The light reflected by the light control means 13 enters the MEMS 12. The light beam reflected by the MEMS 12 passes through the light control means 13 and enters the incident deflection means 14. The light beam incident on the incident deflection means 14 is deflected by the incident deflection means 14 and propagated inside the light guide plate 10 by total reflection. The light beam incident on the light beam splitting/deflecting means 10a provided on the light guide plate 10 is divided and deflected in the x-axis direction and guided to the exit deflecting means 15. The light beam incident on the exit deflection means 15 is divided and deflected in the y-axis direction, and exits from the exit surface to the pupil SP. Incidentally, although the entrance deflection means 14, the beam splitting/deflecting means 10a, and the exit deflecting means 15 are a diffraction grating in this embodiment, they may be a hologram or a splitting mirror.

図3(a)は、光源11の構成図である。図3(b)は、光源11から射出される光束の分布イメージを示す図である。光源11は、発光部16及びコリメータレンズ17を備える。発光部16の発光面からの拡散光束はコリメータレンズ17でコリメートされ、光源11は図3(b)に示されるように短軸がz軸方向に平行な楕円分布のコリメート光束を射出する。なお、光源11から射出される光束は、本実施例では半導体レーザーからの波長532nmのコリメート光束であるが、赤・緑・青の半導体レーザーから光束を合成したコリメート光束であってもよい。また、半導体レーザーの代わりにフォトニクス結晶レーザーや発光ダイオードを用いてもよい。 FIG. 3(a) is a configuration diagram of the light source 11. FIG. 3(b) is a diagram showing a distribution image of the light flux emitted from the light source 11. The light source 11 includes a light emitting section 16 and a collimator lens 17. The diffused light beam from the light emitting surface of the light emitting unit 16 is collimated by the collimator lens 17, and the light source 11 emits a collimated light beam having an elliptical distribution with the minor axis parallel to the z-axis direction, as shown in FIG. 3(b). In this embodiment, the light beam emitted from the light source 11 is a collimated light beam with a wavelength of 532 nm from a semiconductor laser, but it may be a collimated light beam that is a combination of light beams from red, green, and blue semiconductor lasers. Furthermore, a photonic crystal laser or a light emitting diode may be used instead of a semiconductor laser.

光制御手段13は、第1の角度分離面13aと第2の角度分離面13bとを備え、角度分離面に入射する光束の入射角度に応じて、光束を透過させたり反射させたりする特性を有する。なお、本実施例では、角度分離面には、誘電体の多層膜が蒸着されている。 The light control means 13 includes a first angle separation surface 13a and a second angle separation surface 13b, and has a characteristic of transmitting or reflecting the light beam depending on the incident angle of the light beam incident on the angle separation surface. have In this embodiment, a dielectric multilayer film is deposited on the angle separation surface.

本実施例では、光源11から射出され、各角度分離面に入射する光束の主光線の入射角度は45°、MEMS12で反射され、各角度分離面に入射する光束の主光線(MEMS12の振れ角度が0°である場合の主光線)の入射角度は0°である。 In this embodiment, the incident angle of the principal ray of the light beam emitted from the light source 11 and incident on each angle separation surface is 45 degrees, and the principal ray of the light beam reflected by MEMS 12 and incident on each angle separation surface (deflection angle of MEMS 12 The angle of incidence of the principal ray (when is 0°) is 0°.

図4は、光制御手段13が備える角度分離面の特性を示す図である。図4(a)は、第1の角度分離面13aの各入射角度に対する波長と透過率との関係を示している。図4(b)は、第2の角度分離面13bの各入射角度に対する波長と反射率との関係を示している。 FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the angle separation surface included in the light control means 13. FIG. 4(a) shows the relationship between wavelength and transmittance for each incident angle of the first angle separation surface 13a. FIG. 4(b) shows the relationship between wavelength and reflectance for each incident angle of the second angle separation surface 13b.

本実施例では、第1の角度分離面13aは、光制御手段13に入射した光束のうち50%の光束を透過させ、50%の光束を反射する。第2の角度分離面13bは、第1の角度分離面13aを透過した全ての光束を反射する。第1の角度分離面13aと第2の角度分離面13bのいずれかで反射された光束は、MEMS12に導かれる。したがって、x軸方向の光束径を約2倍に拡大しつつ、MEMS12に光束を導くことができる。同じサイズ(例えばx軸方向の光束径が1.0mm)の光束をMEMS12に導く場合、光制御手段13に入射させる光束の径を約半分(例えばz軸方向の光束径が0.5mm)にすることができる。そのため、光制御手段13のz軸方向のサイズを約半分にすることができる。本実施例では、z軸方向が光源11から射出されるコリメート光束の楕円分布の短軸に平行な方向であるため、MEMS12と導光板10との間隔を狭くすることができる。入射偏向手段14に入射する光束の広がりを抑えることができるため、小型な構成でありながら高効率化を実現することができる。光束が広がると、入射偏向手段14を大きくする必要がある。入射偏向手段14を大きくすると、入射偏向手段14に入射した光束が対向する面で全反射された後に再度、入射偏向手段14に入射し、不要光として入射偏向手段14から射出され、光利用効率が低下する。 In this embodiment, the first angular separation surface 13a transmits 50% of the luminous flux incident on the light control means 13, and reflects 50% of the luminous flux. The second angle separation surface 13b reflects all the light beams that have passed through the first angle separation surface 13a. The light beam reflected by either the first angle separation surface 13a or the second angle separation surface 13b is guided to the MEMS 12. Therefore, the light beam can be guided to the MEMS 12 while the diameter of the light beam in the x-axis direction is approximately doubled. When guiding a light beam of the same size (for example, a light beam diameter in the x-axis direction is 1.0 mm) to the MEMS 12, the diameter of the light beam incident on the light control means 13 is reduced to approximately half (for example, a light beam diameter in the z-axis direction is 0.5 mm). can do. Therefore, the size of the light control means 13 in the z-axis direction can be approximately halved. In this embodiment, since the z-axis direction is parallel to the short axis of the elliptical distribution of the collimated light beam emitted from the light source 11, the distance between the MEMS 12 and the light guide plate 10 can be narrowed. Since the spread of the light beam incident on the incident deflection means 14 can be suppressed, high efficiency can be achieved with a compact configuration. When the light beam spreads, it is necessary to increase the size of the incident deflection means 14. When the incident deflection means 14 is made large, the light beam incident on the incident deflection means 14 is totally reflected on the opposing surface, then enters the incident deflection means 14 again, and is emitted from the incident deflection means 14 as unnecessary light, which improves the light utilization efficiency. decreases.

図5は、本実施例の画像表示装置200の構成図である。画像表示装置200は、光源21、MEMS22、光制御手段23、及び導光板24を有する。MEMS22は、ミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。光制御手段23は、第1の角度分離面23aと第2の角度分離面23bとを備え、角度分離面に入射する光束の入射角度に応じて、光束を透過させたり反射させたりする特性を有する。導光板24には、光制御手段23からの光束が入射する入射部24iが形成されている。入射部24iは、光制御手段23からの光束を全反射する2面(第1面と第2面)に接続された面(第3面)に形成されている。第3面は、第1面と第2面とに直交する。ここで、直交とは、厳密に直交する場合だけでなく、実質的に直交する場合も含む。入射部24iは、本実施例では光制御手段23に接着されているが、光制御手段23から離れ、反射防止膜が蒸着されてもよい。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS22を用いるが、他の素子を用いてもよい。 FIG. 5 is a configuration diagram of the image display device 200 of this embodiment. The image display device 200 includes a light source 21, a MEMS 22, a light control means 23, and a light guide plate 24. The MEMS 22 is a raster scan two-dimensional type that includes a mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x-axis and the y-axis. The light control means 23 includes a first angle separation surface 23a and a second angle separation surface 23b, and has a characteristic of transmitting or reflecting the light beam depending on the incident angle of the light beam incident on the angle separation surface. have The light guide plate 24 is formed with an incident portion 24i into which the light beam from the light control means 23 is incident. The incident part 24i is formed on a surface (third surface) connected to two surfaces (first surface and second surface) that totally reflect the light beam from the light control means 23. The third surface is perpendicular to the first and second surfaces. Here, orthogonal includes not only strictly orthogonal cases but also substantially orthogonal cases. Although the incident part 24i is bonded to the light control means 23 in this embodiment, it may be separated from the light control means 23 and an antireflection film may be deposited thereon. Note that in this embodiment, the MEMS 22 is used as an example of the image display element, but other elements may be used.

光源21から射出された光束は、光制御手段23に入射する。光制御手段23で反射された光束は、MEMS22に入射する。MEMS22で反射された光は、光制御手段23を透過し、入射部24iから導光板24に入射する。導光板24に入射した光束は、導光板24の内部を全反射により伝搬され、不図示の光分割偏向手段に偏向されて射出され、不図示の瞳に導かれる。 The light beam emitted from the light source 21 enters the light control means 23. The light beam reflected by the light control means 23 enters the MEMS 22 . The light reflected by the MEMS 22 passes through the light control means 23 and enters the light guide plate 24 from the incident section 24i. The light beam incident on the light guide plate 24 is propagated through the interior of the light guide plate 24 by total reflection, is deflected by a light splitting/deflecting means (not shown), is emitted, and is guided to a pupil (not shown).

本実施例は、実施例1で説明した入射偏向手段を設ける必要がなく、光利用効率を更に向上させることが可能である。 In this embodiment, there is no need to provide the incident deflection means described in the first embodiment, and it is possible to further improve the light utilization efficiency.

図6は、本実施例の画像表示装置300の構成図である。画像表示装置300は、光源31、MEMS32、光制御手段33、及び導光板34を有する。MEMS32は、ミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS32を用いるが、他の素子を用いてもよい。 FIG. 6 is a configuration diagram of the image display device 300 of this embodiment. The image display device 300 includes a light source 31, a MEMS 32, a light control means 33, and a light guide plate 34. The MEMS 32 is a raster scan two-dimensional type that includes a mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x-axis and the y-axis. Note that in this embodiment, the MEMS 32 is used as an example of the image display element, but other elements may be used.

光源31から射出された光束は、光制御手段33に入射する。光制御手段33で反射された光束は、MEMS32に入射する。MEMS32で反射された光は、光制御手段33を透過し、導光板34に入射する。導光板34に入射した光束は、斜面34aで偏向反射され、導光板24の内部を全反射により伝搬され、不図示の光分割偏向手段に偏向されて射出され、不図示の瞳に導かれる。 The light beam emitted from the light source 31 enters the light control means 33. The light beam reflected by the light control means 33 enters the MEMS 32. The light reflected by the MEMS 32 passes through the light control means 33 and enters the light guide plate 34. The light beam incident on the light guide plate 34 is deflected and reflected by the slope 34a, propagated through the interior of the light guide plate 24 by total reflection, deflected by a light splitting/deflecting means (not shown) and emitted, and guided to a pupil (not shown).

図7は、本実施例の画像表示装置400の構成図である。画像表示装置400は、導光板(不図示)、光源41、MEMS42、光制御手段43、入射偏向手段(不図示)、及び射出偏向手段(不図示)を有する。MEMS42は、ミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS42を用いるが、他の素子を用いてもよい。入射偏向手段と射出偏向手段は、同一面で導光板に結合されている。 FIG. 7 is a configuration diagram of the image display device 400 of this embodiment. The image display device 400 includes a light guide plate (not shown), a light source 41, a MEMS 42, a light control means 43, an incident deflection means (not shown), and an exit deflection means (not shown). The MEMS 42 is a raster scan two-dimensional type that includes a mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x-axis and the y-axis. Note that in this embodiment, the MEMS 42 is used as an example of the image display element, but other elements may be used. The entrance deflection means and the exit deflection means are coupled to the light guide plate in the same plane.

光源41から射出された光束は、光制御手段43に入射する。光制御手段43で反射された光は、MEMS42に入射する。MEMS42で反射された光束は、光制御手段93を透過し、入射偏向手段に入射する。 The light beam emitted from the light source 41 enters the light control means 43. The light reflected by the light control means 43 enters the MEMS 42. The light beam reflected by the MEMS 42 passes through the light control means 93 and enters the incident deflection means.

光制御手段43は、第1の角度分離面43aと第2の角度分離面43bと第3の角度分離面43cと第4の角度分離面43dとを備え、角度分離面に入射する光束の入射角度に応じて、光束を透過させたり反射させたりする特性を有する。 The light control means 43 includes a first angle separation surface 43a, a second angle separation surface 43b, a third angle separation surface 43c, and a fourth angle separation surface 43d, and controls the incidence of the light beam incident on the angle separation surface. It has the property of transmitting or reflecting light depending on the angle.

第1の角度分離面43aは、光制御手段43に入射した光束のうち75%の光束を透過させ、25%の光束を反射する。第2の角度分離面43bは、第1の角度分離面43aを透過した光束のうち67%の光束を透過させ、33%の光束を反射する。第3の角度分離面43cは、第2の角度分離面43bを透過した光束のうち50%の光束を透過させ、50%の光束を反射する。第4の角度分離面43dは、第3の角度分離面43cを透過した全ての光束を反射する。 The first angular separation surface 43a transmits 75% of the luminous flux incident on the light control means 43 and reflects 25% of the luminous flux. The second angle separation surface 43b transmits 67% of the light beam that has passed through the first angle separation surface 43a, and reflects 33% of the light beam. The third angle separation surface 43c transmits 50% of the light beam that has passed through the second angle separation surface 43b, and reflects 50% of the light beam. The fourth angle separation surface 43d reflects all the light beams that have passed through the third angle separation surface 43c.

光制御手段43が備える角度分離面に上記特性を持たせることにより、入射偏向手段に導かれる第1乃至第4の角度分離面43a-43dのそれぞれを透過した光束L1-L4の強度をほぼ同じに設定することができる。 By giving the above-mentioned characteristics to the angular separation surface provided in the light control means 43, the intensities of the light beams L1 to L4 transmitted through each of the first to fourth angular separation surfaces 43a to 43d guided to the incident deflection means can be made almost the same. Can be set to .

光制御手段43に入射させる光束の径を約1/4にすることができるため、MEMS42と導光板との間隔を実施例1よりも狭くすることができる。 Since the diameter of the light beam incident on the light control means 43 can be reduced to about 1/4, the distance between the MEMS 42 and the light guide plate can be made narrower than in the first embodiment.

光制御手段43は、本実施例では4つの角度分離面を備えるが、複数の角度分離面を備えていれば本発明の効果を得ることができる。 Although the light control means 43 includes four angular separation surfaces in this embodiment, the effects of the present invention can be obtained if it is provided with a plurality of angular separation surfaces.

以下、本実施例の画像表示装置400について、満足することが好ましい構成について説明する。 The following describes the configuration of the image display device 400 of this embodiment that is preferably satisfied.

光制御手段43がnつ(nは2以上の整数)の角度分離面を備え、光源41の側から数えてm番目(mは正の整数)に設けられた角度分離面の反射率をR(m)とするとき、少なくともいずれかの連続する角度分離面配下の条件式を満足することが好ましい。 The light control means 43 is equipped with n angle separation surfaces (n is an integer of 2 or more), and the reflectance of the angle separation surface provided at the m-th (m is a positive integer) counting from the light source 41 side is R. (m), it is preferable that at least one of the following conditional expressions under the angle separation plane be satisfied.

R(m+1)/R(m)>1.0
全ての角度分離面が上記条件式を満足しない場合、MEMS42から射出される光束の光制御手段43に入射する側の強度が強くなり、輝度ムラが発生し、インプット画像の画質が損なわれる。
R(m+1)/R(m)>1.0
If all the angular separation surfaces do not satisfy the above conditional expression, the intensity of the light beam emitted from the MEMS 42 on the side where it enters the light control means 43 becomes strong, uneven brightness occurs, and the quality of the input image is impaired.

なお、少なくともいずれかの連続する角度分離面は、以下の条件式を満足することがより好ましい。 In addition, it is more preferable that at least one of the continuous angle separation surfaces satisfies the following conditional expression.

R(m+1)/R(m)≧(n+1)/n
光制御手段43がnつ(nは2以上の整数)の角度分離面を備える場合、複数の角度分離面のうち少なくとも2つは以下の条件式を満足することが好ましい。
R(m+1)/R(m)≧(n+1)/n
When the light control means 43 includes n angle separation surfaces (n is an integer of 2 or more), it is preferable that at least two of the plurality of angle separation surfaces satisfy the following conditional expression.

T(m)≧0.8
ここで、T(m)は、光源41の側から数えてm番目(mは正の整数)に設けられた角度分離面の、MEMS42からm番目に設けられた角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する透過率である。θ2は、MEMS42で反射され、角度分離面に入射する光束の主光線(MEMS42の振れ角度が0°である場合の主光線)の入射角度である。
T(m)≧0.8
Here, T(m) is the incident angle at an angle θ2 on the m-th angular separation surface from the MEMS 42, which is the m-th angular separation surface (m is a positive integer) counting from the light source 41 side. This is the transmittance for the luminous flux. θ2 is the incident angle of the principal ray of the light beam reflected by the MEMS 42 and incident on the angle separation surface (the principal ray when the deflection angle of the MEMS 42 is 0°).

なお、複数の角度分離面のうち少なくとも2つは、以下の条件式を満足することがより好ましい。 Note that it is more preferable that at least two of the plurality of angle separation surfaces satisfy the following conditional expression.

T(m)≧0.9 T(m)≧0.9

図8は、本実施例の画像表示装置500の構成図である。画像表示装置500は、光源51、MEMS52、三角プリズム53、及び導光板54を有する。MEMS52は、ミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS52を用いるが、他の素子を用いてもよい。 FIG. 8 is a configuration diagram of an image display device 500 of this embodiment. The image display device 500 includes a light source 51, a MEMS 52, a triangular prism 53, and a light guide plate 54. The MEMS 52 is a raster scan two-dimensional type that includes a mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x-axis and the y-axis. Note that in this embodiment, the MEMS 52 is used as an example of the image display element, but other elements may be used.

光源51から射出された光束は、三角プリズム53に入射する。三角プリズム53の斜面53aで反射された光束は、MEMS52に入射する。MEMS52で反射された光は、三角プリズム53の斜面53aを透過し、導光板54の斜面54aから導光板54に入射する。すなわち、本実施例では、斜面53aが角度分離面として機能する。三角プリズム53の斜面53aと導光板54の斜面54aは、所定の空気間隔だけ離れ、略平行である。所定の空気間隔は、大きくなりすぎるとMEMS52から反射された光束に非点収差が発生するので、100μm以下であることが好ましい。30μm以下であることがより好ましい。導光板54に入射した光束は、導光板54の内部を全反射により伝搬され、不図示の光分割偏向手段に偏向されて射出され、不図示の瞳に導かれる。 The light beam emitted from the light source 51 enters the triangular prism 53. The light beam reflected by the slope 53a of the triangular prism 53 enters the MEMS 52. The light reflected by the MEMS 52 passes through the slope 53 a of the triangular prism 53 and enters the light guide plate 54 from the slope 54 a of the light guide plate 54 . That is, in this embodiment, the slope 53a functions as an angle separation surface. The slope 53a of the triangular prism 53 and the slope 54a of the light guide plate 54 are separated by a predetermined air interval and are substantially parallel to each other. If the predetermined air gap becomes too large, astigmatism will occur in the light beam reflected from the MEMS 52, so it is preferable that the predetermined air gap is 100 μm or less. More preferably, it is 30 μm or less. The light flux incident on the light guide plate 54 is propagated through the interior of the light guide plate 54 by total reflection, is deflected by a light splitting/deflecting means (not shown), is emitted, and is guided to a pupil (not shown).

図9は、本実施例の画像表示装置600の構成図である。画像表示装置600は、光源61、MEMS62、第1の三角プリズム63、第2の三角プリズム64、導光板65、入射偏向手段66、及び射出偏向手段(不図示)を有する。MEMS62は、ミラーを備え、x軸及びy軸回りのミラーの振れ角度が5°(光学的な振れ角度が10°)のラスタースキャンの二次元タイプである。第1の三角プリズム63と第2の三角プリズム64により内部全反射プリズムが構成される。なお、本実施例では、画像表示素子の一例としてMEMS62を用いるが、他の素子を用いてもよい。入射偏向手段66と射出偏向手段は、同一面で導光板65に結合されている。 FIG. 9 is a configuration diagram of an image display device 600 of this embodiment. The image display device 600 includes a light source 61, a MEMS 62, a first triangular prism 63, a second triangular prism 64, a light guide plate 65, an incident deflection means 66, and an exit deflection means (not shown). The MEMS 62 is a raster scan two-dimensional type that includes a mirror and has a mirror deflection angle of 5 degrees (optical deflection angle of 10 degrees) around the x- and y-axes. The first triangular prism 63 and the second triangular prism 64 constitute a total internal reflection prism. Note that in this embodiment, the MEMS 62 is used as an example of the image display element, but other elements may be used. The entrance deflection means 66 and the exit deflection means are coupled to the light guide plate 65 on the same plane.

光源61から射出された光束は、第1の三角プリズム63に入射する。第1の三角プリズム63の斜面63aで反射された光束は、MEMS62に入射する。MEMS62で反射された光は、第1の三角プリズム63の斜面63a及び第2の三角プリズム64を透過し、入射偏向手段66に入射する。第1の三角プリズム63の斜面63aと第2の三角プリズム64の斜面64aは、所定の空気間隔だけ離れ、略平行である。所定の空気間隔は、100μm以下であることが好ましい。30μm以下であることがより好ましい。導光板65に入射した光束は、導光板65の内部を全反射により伝搬され、不図示の光分割偏向手段に偏向されて射出され、不図示の瞳に導かれる。 The light beam emitted from the light source 61 enters the first triangular prism 63. The light beam reflected by the slope 63a of the first triangular prism 63 enters the MEMS 62. The light reflected by the MEMS 62 passes through the slope 63a of the first triangular prism 63 and the second triangular prism 64, and enters the incident deflection means 66. The slope 63a of the first triangular prism 63 and the slope 64a of the second triangular prism 64 are separated by a predetermined air gap and are substantially parallel. Preferably, the predetermined air spacing is 100 μm or less. More preferably, it is 30 μm or less. The light beam incident on the light guide plate 65 is propagated through the interior of the light guide plate 65 by total reflection, is deflected by a light splitting/deflecting means (not shown), is emitted, and is guided to a pupil (not shown).

以下、各実施例の画像表示装置における特徴的な構成について述べる。 The characteristic configuration of the image display device of each embodiment will be described below.

各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(1)を満足する。 The image display device of each example satisfies the following conditional expression (1).

θ1≧θ2+10 (1)
ここで、θ1は、光源からの光束の主光線が角度分離面に入射する角度である。θ2は、画像表示素子からの光束の主光線が角度分離面に入射する角度である。各実施例では、画像表示素子としてMEMSが使用されているが、この場合、θ2はMEMSで反射され、各角度分離面に入射する光束の主光線(MEMSの振れ角度が0°である場合の主光線)の入射角度である。条件式(1)を満足しない場合、所定の性能で透過と反射を分離する誘電体多層膜の設計が困難になるため、光利用効率が低下する。
θ1≧θ2+10 (1)
Here, θ1 is the angle at which the chief ray of the light beam from the light source is incident on the angle separation surface. θ2 is the angle at which the chief ray of the light beam from the image display element is incident on the angle separation surface. In each example, a MEMS is used as an image display element. In this case, θ2 is the principal ray of the light beam reflected by the MEMS and incident on each angle separation surface (when the deflection angle of the MEMS is 0°). is the angle of incidence of the chief ray). If conditional expression (1) is not satisfied, it becomes difficult to design a dielectric multilayer film that separates transmission and reflection with a predetermined performance, resulting in a decrease in light utilization efficiency.

なお、条件式(1)の数値範囲を以下の条件式(1a)の数値範囲とすることが好ましい。 Note that it is preferable that the numerical range of conditional expression (1) be the numerical range of conditional expression (1a) below.

θ1≧θ2+30 (1a)
また、条件式(1)の数値範囲を以下の条件式(1b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
θ1≧θ2+30 (1a)
Furthermore, it is more preferable that the numerical range of conditional expression (1) be the numerical range of conditional expression (1b) below.

θ1≧θ2+45 (1a)
以下、本実施例の画像表示装置が満足することが好ましい条件について述べる。
θ1≧θ2+45 (1a)
Conditions that are preferably satisfied by the image display device of this example will be described below.

光制御手段が、光制御手段の光源からの光束が入射する面に近い側から順に設けられた、第1の角度分離面、第2の角度分離面を備える場合、各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。 When the light control means includes a first angular separation surface and a second angular separation surface, which are provided in order from the side closer to the surface on which the light beam from the light source of the light control means is incident, the image display device of each embodiment preferably satisfies conditional expression (2) below.

1.00<R2/R1≦5.00 (2)
ここで、R1は、第1の角度分離面の光源からの光束の主波長における反射率である。R2は、第2の角度分離面の光源からの光束の主波長における反射率である
条件式(2)は、第1の角度分離面の光源からの光束の主波長における反射率、及び第2の角度分離面の光源からの光束の主波長における反射率を規定している。条件式(2)の下限値を下回って第2の角度分離面の光源からの光束の主波長における反射率が低くなると、第1の角度分離面での反射光の強さが強くなりすぎ、輝度ムラとなるため好ましくない。条件式(2)の下限値を下回って第2の偏光分離面の光源からの光束の主波長における反射率が高くなると、第1の角度分離面に対して第2の角度分離面での反射光の強さが強くなりすぎるため、瞳での観測に際し、輝度ムラとして見えてしまうため、好ましくない。
1.00<R2/R1≦5.00 (2)
Here, R1 is the reflectance of the first angle separation surface at the dominant wavelength of the light beam from the light source. R2 is the reflectance at the main wavelength of the light flux from the light source on the second angle separation surface. Conditional expression (2) is the reflectance at the main wavelength of the light flux from the light source on the first angle separation surface, and defines the reflectance at the dominant wavelength of the light beam from the light source on the angle separation surface. When the lower limit of conditional expression (2) is exceeded and the reflectance at the main wavelength of the light beam from the light source on the second angle separation surface becomes low, the intensity of the reflected light on the first angle separation surface becomes too strong. This is not preferable because it causes uneven brightness. When the lower limit of conditional expression (2) is exceeded and the reflectance at the main wavelength of the light beam from the light source on the second polarization separation surface increases, the reflection at the second angle separation surface with respect to the first angle separation surface increases. This is undesirable because the intensity of the light becomes too strong and it appears as uneven brightness when observed with the eyes.

なお、条件式(2)の数値範囲を以下の条件式(2a)の数値範囲とすることが好ましい。 Note that it is preferable that the numerical range of conditional expression (2) be the numerical range of conditional expression (2a) below.

1.00<R2/R1≦3.50 (2a)
また、条件式(2)の数値範囲を以下の条件式(2b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
1.00<R2/R1≦3.50 (2a)
It is further preferable that the numerical range of conditional expression (2) be the numerical range of the following conditional expression (2b).

1.10≦R2/R1≦2.50 (2b)
光制御手段が、第1の角度分離面と第2の角度分離面を備える場合、各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(3),(4)を満足することが好ましい。
1.10≦R2/R1≦2.50 (2b)
When the light control means includes a first angular separation surface and a second angular separation surface, it is preferable that the image display device of each embodiment satisfies the following conditional expressions (3) and (4).

T1≧0.8 (3)
T2≧0.8 (4)
ここで、画像表示素子からの光束の主光線が角度分離面に入射する角度をθ2とした場合、T1は、第1の角度分離面の、画像表示素子から第1の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する透過率である。T2は、第2の角度分離面の、画像表示素子から第2の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する透過率である。
T1≧0.8 (3)
T2≧0.8 (4)
Here, if the angle at which the principal ray of the luminous flux from the image display element enters the angle separation surface is θ2, then T1 is the angle θ2 from the image display element to the first angle separation surface of the first angle separation surface. It is the transmittance for the incident light beam. T2 is the transmittance of the second angular separation surface to a light flux that is incident on the second angular separation surface from the image display element at an angle θ2.

なお、条件式(3),(4)の数値範囲を以下の条件式(3a),(4a)の数値範囲とすることが好ましい。 It is preferable that the numerical ranges of conditional expressions (3) and (4) are the numerical ranges of the following conditional expressions (3a) and (4a).

T1≧0.9 (3a)
T2≧0.9 (4a)
また、条件式(3),(4)の数値範囲を以下の条件式(3b),(4b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
T1≧0.9 (3a)
T2≧0.9 (4a)
Furthermore, it is more preferable that the numerical ranges of conditional expressions (3) and (4) be the numerical ranges of conditional expressions (3b) and (4b) below.

T1≧0.95 (3b)
T2≧0.95 (4b)
各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(5)を満足することが好ましい。
T1≧0.95 (3b)
T2≧0.95 (4b)
It is preferable that the image display device of each embodiment satisfies the following conditional expression (5).

0.3<d/m≦2.5 (5)
ここで、mは、画像表示素子の光制御手段からの光束を反射する反射面の径である。各実施例では、画像表示素子の一例としてMEMSが使用されているが、この場合、mはミラーの反射面のx軸方向(角度分離面に入射する光束の主光線の方向)の長さ(楕円ミラーである場合、長軸又は短軸)である。dは、反射面(MEMSである場合、振れ角度0°のミラーの反射面)と導光板の光制御手段からの光束が入射する入射面(入射偏向手段が設けられている場合、入射偏向手段の入射面)との間隔である。条件式(5)の下限値を下回ると、現実的に構造が成り立たなくなるため好ましくない。条件式(5)の上限値を上回ると、導光板の入射面(入射偏向手段が設けられている場合、入射偏向手段の入射面)に入射した光束が再度、不要光として入射面から射出され、光利用効率が低下する。
0.3<d/m≦2.5 (5)
Here, m is the diameter of the reflecting surface that reflects the light flux from the light control means of the image display element. In each embodiment, MEMS is used as an example of the image display element, and in this case, m is the length ( In the case of an elliptical mirror, the long axis or short axis). d is a reflecting surface (in the case of MEMS, the reflecting surface of a mirror with a deflection angle of 0°) and an incident surface on which the light beam from the light control means of the light guide plate enters (in the case where an incident deflecting means is provided, the incident deflecting means) (incident surface). If the value falls below the lower limit of conditional expression (5), the structure will not actually hold, which is not preferable. When the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the light flux that has entered the incident surface of the light guide plate (the incident surface of the incident deflecting means if an incident deflecting means is provided) is emitted from the incident surface again as unnecessary light. , the light utilization efficiency decreases.

なお、条件式(5)の数値範囲を以下の条件式(5a)の数値範囲とすることが好ましい。 Note that it is preferable that the numerical range of conditional expression (5) be the numerical range of conditional expression (5a) below.

0.4≦d/m≦1.8 (5a)
また、条件式(5)の数値範囲を以下の条件式(5b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
0.4≦d/m≦1.8 (5a)
Furthermore, it is more preferable that the numerical range of conditional expression (5) be the numerical range of conditional expression (5b) below.

0.5≦d/m≦1.5 (5b)
各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(6)を満足することが好ましい。
0.5≦d/m≦1.5 (5b)
It is preferable that the image display device of each embodiment satisfies the following conditional expression (6).

0.05<v/u≦0.60 (6)
ここで、u,vはそれぞれ、光源から射出された光束の分布の長軸の長さと短軸の長さである。光束の分布の範囲は、ピーク強度の20%で定義する。条件式(6)の下限値を下回って短軸の長さが短くなると、線光源となるため現実的ではない。条件式(6)の上限値を上回って短軸の長さが長くなると、導光板の入射面(入射偏向手段が設けられている場合、入射偏向手段の入射面)に入射した光束が再度、不要光として入射面から射出され、光利用効率が低下する。
0.05<v/u≦0.60 (6)
Here, u and v are the length of the major axis and the length of the minor axis of the distribution of the luminous flux emitted from the light source, respectively. The range of luminous flux distribution is defined as 20% of the peak intensity. If the short axis becomes shorter than the lower limit of conditional expression (6), it becomes a linear light source, which is not realistic. When the length of the minor axis becomes longer than the upper limit of conditional expression (6), the light beam that has entered the incident surface of the light guide plate (or the incident surface of the incident deflecting means if an incident deflecting means is provided) will again become The light is emitted from the incident surface as unnecessary light, reducing light utilization efficiency.

なお、条件式(6)の数値範囲を以下の条件式(6a)の数値範囲とすることが好ましい。 Note that it is preferable that the numerical range of conditional expression (6) be the numerical range of conditional expression (6a) below.

0.10≦v/u≦0.50 (6a)
また、条件式(6)の数値範囲を以下の条件式(6b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
0.10≦v/u≦0.50 (6a)
Furthermore, it is more preferable that the numerical range of conditional expression (6) be the numerical range of conditional expression (6b) below.

0.20≦v/u≦0.45 (6b)
各実施例の画像表示装置は、以下の条件式(7)を満足することが好ましい。
0.20≦v/u≦0.45 (6b)
It is preferable that the image display device of each embodiment satisfies the following conditional expression (7).

θ1≧θ2+φ/2 (7)
ここで、φは、MEMSのy軸回りのミラーの振れ角度である。条件式(7)を満足しない場合、MEMSで反射された光束の一部が光制御手段13で反射され、光利用効率が低下する。
θ1≧θ2+φ/2 (7)
Here, φ is the deflection angle of the mirror around the y-axis of the MEMS. If conditional expression (7) is not satisfied, a part of the light beam reflected by the MEMS is reflected by the light control means 13, and the light utilization efficiency decreases.

なお、条件式(7)の数値範囲を以下の条件式(7a)の数値範囲とすることが好ましい。 Note that it is preferable that the numerical range of conditional expression (7) be the numerical range of conditional expression (7a) below.

θ1≧θ2+φ (7a)
また、条件式(7)の数値範囲を以下の条件式(7b)の数値範囲とすることが更に好ましい。
θ1≧θ2+φ (7a)
Furthermore, it is more preferable that the numerical range of conditional expression (7) be the numerical range of conditional expression (7b) below.

θ1≧θ2+1.1×φ (7b)
本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
θ1≧θ2+1.1×φ (7b)
The disclosure of this embodiment includes the following configurations.

(構成1)
画像表示素子と、
光源からの光束を前記画像表示素子に反射し、前記画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、
前記光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、
前記光源からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ1[°]、前記画像表示素子からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ2[°]とするとき、
θ1≧θ2+10
なる条件式を満足することを特徴とする画像表示装置。
(構成2)
前記光制御手段は、前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面に近い側から順に設けられた、第1の角度分離面、第2の角度分離面を備え、
前記第1の角度分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率をR1、前記第2の角度分離面の前記主波長における反射率をR2とするとき、
1.00<R2/R1≦5.00
なる条件式を満足することを特徴とする構成1に記載の画像表示装置。
(構成3)
前記光制御手段は、第1の角度分離面、及び第2の角度分離面を備え、
前記第1の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第1の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する前記光源からの主波長における透過率をT1、前記第2の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第2の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する前記主波長における透過率をT2とするとき、
T1≧0.8
T2≧0.8
なる条件式を満足することを構成1又は2に記載の画像表示装置。
(構成4)
前記画像表示素子は、前記光制御手段からの光束を反射する反射面を備え、
前記反射面の径をm、前記反射面と前記導光板の前記光制御手段からの光束が入射する入射面との間隔をdとするとき、
0.3<d/m≦2.5
なる条件式を満足することを特徴とする構成1乃至3の何れか一つの構成に記載の画像表示装置。
(構成5)
前記反射面の径は、前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に平行であることを特徴とする構成4に記載の画像表示装置。
(構成6)
前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、前記光源からの光束の分布の長軸の長さをu、前記光源からの光束の分布の短軸の長さをvとするとき、
0.00<v/u≦0.60
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つの構成に記載の画像表示装置。
(構成7)
前記画像表示素子は、反射面に含まれる方向のうち前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に直交する方向に平行な軸回りに揺動するミラーを備え、
前記ミラーの振れ角度をφ[°]とするとき、
θ1≧θ2+φ/2
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一つの構成に記載の画像表示装置。
(構成8)
前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、
前記光源からの光束の分布の短軸に平行な方向は、前記画像表示素子からの光束が前記導光板に向かう方向と平行であることを特徴とする構成1乃至7の何れか一つの構成に記載の画像表示装置。
(構成9)
前記導光板は、第1面、前記第1面に平行かつ対向する第2面、及び前記第1面と前記第2面とに接続される第3面を備え、
前記光制御手段からの光は、前記第3面から入射し、前記第1面と前記第2面のそれぞれで全反射されることを特徴とする構成1乃至8の何れか一つの構成に記載の画像表示装置。
(構成10)
前記第3面は、前記第1面、又は前記第2面に直交することを特徴とする構成9に記載の画像表示装置。
(構成11)
前記第3面は、前記光制御手段の前記導光板に対して光束を射出する射出面に接着されていることを特徴とする構成9に記載の画像表示装置。
(構成12)
前記光源からの光束は、前記角度分離面により全反射され、画像表示素子に導かれることを特徴とする構成1に記載の画像表示装置。
(構成13)
前記導光板は、第1面、前記第1面に平行かつ対向する第2面、前記第1面に対して傾斜する第3面を備え、
前記光制御手段からの光は、前記第3面から入射し、前記第1面と前記第2面のそれぞれで全反射されることを特徴とする構成12に記載の画像表示装置。
(構成14)
前記角度分離面は、前記第3面に平行かつ対向し、
前記角度分離面と前記第3面との間隔をp[μm]とするとき、
p≦100
なる条件式を満足することを特徴とする構成13に記載の画像表示装置。
(Configuration 1)
an image display element;
a light control means including an angular separation surface that reflects a light flux from a light source to the image display element and transmits a light flux from the image display element;
and a light guide plate that guides the light flux from the light control means,
When the angle of incidence of the principal ray of the light flux from the light source on the angle separation surface is θ1 [°], and the angle of incidence of the principal ray of the light flux from the image display element on the angle separation plane is θ2 [°],
θ1≧θ2+10
An image display device characterized by satisfying the following conditional expression.
(Configuration 2)
The light control means includes a first angle separation surface and a second angle separation surface, which are provided in order from a side of the light control means close to a surface on which the light beam from the light source enters,
When the reflectance of the first angle separation surface at the main wavelength of the light beam from the light source is R1, and the reflectance of the second angle separation surface at the main wavelength is R2,
1.00<R2/R1≦5.00
The image display device according to configuration 1, which satisfies the following conditional expression.
(Configuration 3)
The light control means includes a first angular separation surface and a second angular separation surface,
T1 is the transmittance of the first angle separation surface at the dominant wavelength from the light source for a light beam that enters the first angle separation surface from the image display element at an angle θ2, and the transmittance of the second angle separation surface is T1. When T2 is the transmittance at the main wavelength for a luminous flux incident on the second angular separation surface from the image display element at an angle θ2,
T1≧0.8
T2≧0.8
The image display device according to configuration 1 or 2, which satisfies the following conditional expression.
(Configuration 4)
The image display element includes a reflective surface that reflects the light beam from the light control means,
When the diameter of the reflective surface is m, and the distance between the reflective surface and the incident surface of the light guide plate on which the light beam from the light control means is incident,
0.3<d/m≦2.5
An image display device according to any one of configurations 1 to 3, characterized in that the following conditional expression is satisfied:
(Configuration 5)
4. The image display device according to configuration 4, wherein the diameter of the reflecting surface is parallel to the direction of the principal ray of the light beam incident on the angle separation surface.
(Configuration 6)
The distribution of the luminous flux from the light source has an elliptical shape, where the length of the major axis of the distribution of the luminous flux from the light source is u, and the length of the minor axis of the distribution of the luminous flux from the light source is v,
0.00<v/u≦0.60
6. The image display device according to claim 1, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
(Configuration 7)
The image display element includes a mirror that swings around an axis parallel to a direction perpendicular to a direction of a principal ray of a light beam incident on the angle separation surface among directions included in the reflection surface,
When the deflection angle of the mirror is φ [°],
θ1≧θ2+φ/2
7. The image display device according to claim 1, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
(Configuration 8)
The distribution of the luminous flux from the light source is elliptical,
According to any one of configurations 1 to 7, the direction parallel to the short axis of the distribution of the light flux from the light source is parallel to the direction in which the light flux from the image display element is directed toward the light guide plate. The image display device described.
(Configuration 9)
The light guide plate includes a first surface, a second surface parallel to and opposite to the first surface, and a third surface connected to the first surface and the second surface,
According to any one of configurations 1 to 8, the light from the light control means enters from the third surface and is totally reflected by each of the first surface and the second surface. image display device.
(Configuration 10)
10. The image display device according to configuration 9, wherein the third surface is orthogonal to the first surface or the second surface.
(Configuration 11)
10. The image display device according to configuration 9, wherein the third surface is bonded to an exit surface of the light control means that emits a luminous flux to the light guide plate.
(Configuration 12)
The image display device according to configuration 1, wherein the light beam from the light source is totally reflected by the angle separation surface and guided to an image display element.
(Configuration 13)
The light guide plate includes a first surface, a second surface parallel to and opposite to the first surface, and a third surface inclined with respect to the first surface,
13. The image display device according to configuration 12, wherein the light from the light control means enters from the third surface and is totally reflected by each of the first surface and the second surface.
(Configuration 14)
the angular separation plane is parallel to and opposite to the third plane;
When the distance between the angular separation surface and the third surface is p [μm],
p≦100
The image display device according to configuration 13, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.

10,24,34,54,65 導光板
11,21,31,41,51,61 光源
12,22,32,42,52,62 MEMS(画像表示素子)
13,23,33,43,53,63,64 光制御手段
13a,13b,23a,23b,43a,43b,43c,43d,53a,63a
角度分離面
100,200,300,400,500,600 画像表示装置
10, 24, 34, 54, 65 Light guide plate 11, 21, 31, 41, 51, 61 Light source 12, 22, 32, 42, 52, 62 MEMS (image display element)
13, 23, 33, 43, 53, 63, 64 Light control means 13a, 13b, 23a, 23b, 43a, 43b, 43c, 43d, 53a, 63a
Angle separation plane 100, 200, 300, 400, 500, 600 Image display device

Claims (14)

画像表示素子と、
光源からの光束を前記画像表示素子に反射し、前記画像表示素子からの光束を透過させる角度分離面を備える光制御手段と、
前記光制御手段からの光束を導光する導光板とを有し、
前記光源からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ1[°]、前記画像表示素子からの光束の主光線の前記角度分離面に対する入射角をθ2[°]とするとき、
θ1≧θ2+10
なる条件式を満足することを特徴とする画像表示装置。
an image display element;
a light control means including an angular separation surface that reflects a light flux from a light source to the image display element and transmits a light flux from the image display element;
and a light guide plate that guides the light flux from the light control means,
When the angle of incidence of the principal ray of the light flux from the light source on the angle separation surface is θ1 [°], and the angle of incidence of the principal ray of the light flux from the image display element on the angle separation plane is θ2 [°],
θ1≧θ2+10
An image display device characterized by satisfying the following conditional expression.
前記光制御手段は、前記光制御手段の前記光源からの光束が入射する面に近い側から順に設けられた、第1の角度分離面、第2の角度分離面を備え、
前記第1の角度分離面の前記光源からの光束の主波長における反射率をR1、前記第2の角度分離面の前記主波長における反射率をR2とするとき、
1.00<R2/R1≦5.00
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
The light control means includes a first angle separation surface and a second angle separation surface, which are provided in order from a side of the light control means close to a surface on which the light beam from the light source enters,
When the reflectance of the first angle separation surface at the main wavelength of the light beam from the light source is R1, and the reflectance of the second angle separation surface at the main wavelength is R2,
1.00<R2/R1≦5.00
The image display device according to claim 1, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
前記光制御手段は、第1の角度分離面、及び第2の角度分離面を備え、
前記第1の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第1の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する前記光源からの主波長における透過率をT1、前記第2の角度分離面の、前記画像表示素子から前記第2の角度分離面に角度θ2で入射する光束に対する前記主波長における透過率をT2とするとき、
T1≧0.8
T2≧0.8
なる条件式を満足することを請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The light control means includes a first angular separation surface and a second angular separation surface,
T1 is the transmittance of the first angle separation surface at the dominant wavelength from the light source for a light beam that enters the first angle separation surface from the image display element at an angle θ2, and the transmittance of the second angle separation surface is T1. When T2 is the transmittance at the main wavelength for a luminous flux incident on the second angular separation surface from the image display element at an angle θ2,
T1≧0.8
T2≧0.8
The image display device according to claim 1 or 2, which satisfies the following conditional expression.
前記画像表示素子は、前記光制御手段からの光束を反射する反射面を備え、
前記反射面の径をm、前記反射面と前記導光板の前記光制御手段からの光束が入射する入射面との間隔をdとするとき、
0.3<d/m≦2.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The image display element includes a reflective surface that reflects the light beam from the light control means,
When the diameter of the reflective surface is m, and the distance between the reflective surface and the incident surface of the light guide plate on which the light beam from the light control means is incident,
0.3<d/m≦2.5
The image display device according to claim 1 or 2, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
前記反射面の径は、前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に平行であることを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。 5. The image display device according to claim 4, wherein the diameter of the reflective surface is parallel to the direction of the principal ray of the light beam incident on the angle separation surface. 前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、前記光源からの光束の分布の長軸の長さをu、前記光源からの光束の分布の短軸の長さをvとするとき、
0.05<v/u≦0.60
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The distribution of the luminous flux from the light source has an elliptical shape, where the length of the major axis of the distribution of the luminous flux from the light source is u, and the length of the minor axis of the distribution of the luminous flux from the light source is v,
0.05<v/u≦0.60
The image display device according to claim 1 or 2, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
前記画像表示素子は、反射面に含まれる方向のうち前記角度分離面に入射する光束の主光線の方向に直交する方向に平行な軸回りに揺動するミラーを備え、
前記ミラーの振れ角度をφ[°]とするとき、
θ1≧θ2+φ/2
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The image display element includes a mirror that swings around an axis parallel to a direction perpendicular to a direction of a principal ray of a light beam incident on the angle separation surface among directions included in the reflection surface,
When the deflection angle of the mirror is φ [°],
θ1≧θ2+φ/2
The image display device according to claim 1 or 2, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
前記光源からの光束の分布は、楕円形状であり、
前記光源からの光束の分布の短軸に平行な方向は、前記画像表示素子からの光束が前記導光板に向かう方向と平行であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The distribution of the luminous flux from the light source is elliptical,
The image display device according to claim 1 or 2, wherein a direction parallel to the short axis of the distribution of the light flux from the light source is parallel to a direction in which the light flux from the image display element is directed toward the light guide plate. .
前記導光板は、第1面、前記第1面に平行かつ対向する第2面、及び前記第1面と前記第2面とに接続される第3面を備え、
前記光制御手段からの光は、前記第3面から入射し、前記第1面と前記第2面のそれぞれで全反射されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The light guide plate includes a first surface, a second surface parallel to and opposite to the first surface, and a third surface connected to the first surface and the second surface,
3. The image display device according to claim 1, wherein the light from the light control means enters from the third surface and is totally reflected by each of the first surface and the second surface.
前記第3面は、前記第1面、又は前記第2面に直交することを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 9, wherein the third surface is perpendicular to the first surface or the second surface. 前記第3面は、前記光制御手段の前記導光板に対して光束を射出する射出面に接着されていることを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。 10. The image display device according to claim 9, wherein the third surface is bonded to an exit surface of the light control means that emits a luminous flux to the light guide plate. 前記光源からの光束は、前記角度分離面により全反射され、画像表示素子に導かれることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 1, wherein the light beam from the light source is totally reflected by the angle separation surface and guided to an image display element. 前記導光板は、第1面、前記第1面に平行かつ対向する第2面、前記第1面に対して傾斜する第3面を備え、
前記光制御手段からの光は、前記第3面から入射し、前記第1面と前記第2面のそれぞれで全反射されることを特徴とする請求項12に記載の画像表示装置。
The light guide plate includes a first surface, a second surface parallel to and opposite to the first surface, and a third surface inclined with respect to the first surface,
13. The image display device according to claim 12, wherein the light from the light control means enters from the third surface and is totally reflected by each of the first surface and the second surface.
前記角度分離面は、前記第3面に平行かつ対向し、
前記角度分離面と前記第3面との間隔をp[μm]とするとき、
p≦100
なる条件式を満足することを特徴とする請求項13に記載の画像表示装置。
the angular separation plane is parallel to and opposite to the third plane;
When the distance between the angular separation surface and the third surface is p [μm],
p≦100
The image display device according to claim 13, wherein the image display device satisfies the following conditional expression.
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