JPH11183839A - 光学装置および該光学装置を用いた頭部搭載型ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像のゴーストの軽減、高コントラストを目
的とする偏心光学系を構成する光学装置とこれを用いた
頭部搭載型ディスプレイを提供する。 【解決手段】 バックライト１００から出た光線は液晶
表示素子１０１を通過すると直線偏光となり、１／４波
長板１０４を通過すると円偏光となり、平凸レンズ１１
０の凸面のミラーコーティングで反射される。反射光は
入射時の円偏光と逆回転の円偏光となり、再び１／４波
長板１０４に入射する光線は、液晶表示素子１０１にお
ける偏光板の偏光の透過軸方向と直交する直線偏光とな
り、ここで吸収される。従って、平凸レンズ１１０で反
射し、液晶表示素子１０１に戻る光１２１が使用者の目
Ｅに到達するのを防止でき、正常にシグナル光１２０は
表示像を拡大し投射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に用
いる光学装置、より詳細には、小型軽量の偏心光学系を
用いた光学装置と該光学装置を備えた頭部搭載型ディス
プレイ（Head Mounted Display，以下「ＨＭＤ」とい
う）に関する。

【０００２】

【従来の技術】仮想的現実における視覚情報提示用ディ
スプレイとして、図８に示すような構成のＨＭＤが注目
されている。そして、現実感や臨場感の高い視覚情報を
提示するためには広視野かつ高解像の映像を表示でき、
かつ頭部に装着して用いるためには軽量、小型化したＨ
ＭＤが要求されている。図８のＨＭＤの構成では、全体
はメガネ型ケース１に納められて、頭に装着して使用さ
れるが、そのメガネのレンズに相当する部分に外側から
バックライト２、液晶表示素子（液晶パネル）３、レン
ズ４の順に構成要素が配置されており、この装置を装着
した観賞者Ｐは、液晶表示素子３の拡大された映像を見
ることによって、大画面スクリーンの映像を観賞するの
と同様に映像を観賞することが可能となる。

【０００３】近年では、ＨＭＤは仮想的現実感の研究な
ど産業用としての利用だけでなく、家庭用のゲーム機器
やＡＶ観賞用のディスプレイ、また、携帯情報端末用の
モバイルディスプレイとして、一般に広く普及する可能
性がでてきた。そうなれば、ＨＭＤの小型、軽量化はよ
り一層重要になってくる。近年の液晶ディスプレイの急
速な開発に伴い、ＨＭＤの構成の中でも液晶表示素子に
ついては小型で高画質のものが開発されつつある。しか
し、もう一つの構成要件である光学装置については、小
型、軽量化があまり進んでいない。そこで、ＨＭＤの小
型、軽量化を行なうため、図９に示す偏心光学系を用い
た光学装置が提案されている。以下に、その構造と作用
を説明する。

【０００４】かかる偏心光学系の構成は、光線の入射側
を右側として、バックライト１０、液晶表示素子１１、
凸面にミラーコーティングをした平凸レンズ２０の順に
配置されている。バックライト１０から出た光線は液晶
表示素子１１を通過し、平凸レンズ２０に入射する。平
凸レンズ２０の凸面のミラーコーティングにより光線は
反射され使用者の目Ｅに到達する。以上のような偏心光
学系には、以下の（１）〜（３）の利点がある。 （１）構造が簡単であり、小型・軽量化することが可能
である。 （２）ハーフミラーを使用しないので、低消費電力で高
輝度が得られる。 （３）液晶表示素子とバックライトを使用者側に配置し
てあるので、顔面からの飛び出しが短くなる。

【０００５】この光学系を用いた頭部搭載型ディスプレ
イ（ＨＭＤ）の一例を図１０に示す。図１０の頭部搭載
型ディスプレイは、そのディスプレイを構成する各部品
は、メガネフレーム状のフレーム５０に装着されてい
る。図１０の頭部搭載型ディスプレイは、図９を上から
見た図に相当する。本頭部搭載型ディスプレイは小型軽
量の要求を満足させるものである。また、図１１のよう
に液晶表示素子１１の平凸レンズ２０側の面に回折格子
１２を図９の光学系に付加して配置することにより、低
解像度の液晶表示素子において、そのドットを見えにく
くするような偏心光学系を用いた光学装置も考えられ
る。その光学装置を用いた頭部搭載型ディスプレイの一
例を図１２に示す。

【０００６】図１２の頭部搭載型ディスプレイは、その
ディスプレイを構成する各部品は、メガネフレーム状の
フレーム５０に装置されている。図１２の頭部搭載型デ
ィスプレイは、図１１を上から見た図に相当する。しか
しながら、図９や図１１に示した偏心光学系を用いた場
合に、液晶表示素子１１の面、あるいは回折格子１２に
おいて反射光が発生し、その反射光が平凸レンズ２０の
ミラーコーティング部分により反射され、使用者の目に
到達することによって、映像のゴーストおよびコントラ
スト低下が発生するという問題点がある。特開平８−１
５２５７９号公報に開示される装置では、表示素子の発
する光や外界光によって生じるフレアー光を防止し、高
コントラストの映像を提供する視覚表示装置が提案され
ているが、用いている基本の光学系が本発明で用いてい
る偏心光学系を用いた装置と全く異なるため直接適用で
きない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図９
や図１１に示した偏心光学系を用いた場合に、液晶表示
素子面、あるいは回折格子において反射光が発生し、そ
の反射光が平凸レンズのミラーコーティング部分により
反射され、使用者の目に到達することによって、映像の
ゴーストおよびコントラスト低下が発生するが、この点
について以下に説明する。

【０００８】図１３は、図９に示す偏心光学系について
説明する図である。図１３に示すように、バックライト
１０から出た光線７０は液晶表示素子１１を通過し、平
凸レンズ２０の凸面のミラーコーティング部分で反射さ
れ、光線７０が使用者の目Ｅに到達する。しかし、バッ
クライト１０から出たもう１つの光線７１は液晶表示素
子１１を通過し、平凸レンズ２０の凸面のミラーコーテ
ィング部分で反射された後、もう一度液晶表示素子１１
に戻り、液晶表示素子１１の表面で反射され、それが再
び平凸レンズ２０に入射し、凸面のミラーコーティング
で反射された後、使用者の目３０に到達する。光線７１
のように液晶表示素子面で反射する光が原因の一つとな
り、図９のような偏心光学系を用いた場合、ゴーストお
よび映像のコントラスト低下が発生する。

【０００９】次に、図１４に示すように回折格子１２を
配置した図１１に示す偏心光学系を用いた光学装置で
は、バックライト１０から出た光線７５は液晶表示素子
１１と回折格子１２を通過し、平凸レンズ２０に入射す
る。そして光線７５は凸面のミラーコーティングで反射
され、使用者の目Ｅに到達する。しかし、バックライト
１０から出た光線７６は液晶表示素子１１と回折格子１
２を通過した後、平凸レンズ２０に入射し、凸面のミラ
ーコーティングで反射された後、もう一度回折格子１２
に入射し、その光線７６の一部は回折格子１２で反射さ
れ、光線７７となる。回折格子１２で反射されずに回折
格子１２を通過した光線７８は、液晶表示素子１１で反
射された後、回折格子１２を通過する。それら光線７
７，７８が再び平凸レンズ２０に入射し、凸面のミラー
コーティングで反射され、使用者の目Ｅに到達する。光
線７７や光線７８が原因の１つとなり、図１１のような
偏心光学系を用いた場合、ゴーストおよび映像のコント
ラストの低下が発生する。

【００１０】図１５は、図９および図１１に示す偏心光
学系における不要光をさらに説明する。図１５に示すよ
うに、光線７７，７８のような反射光は、図９および図
１１に示す偏心光学系を用いた場合、紙面上方へ射出す
る光線８１により発生するが、光線８２のように紙面下
方へ射出する光線は使用者の目Ｅには入射しないことが
分かる。

【００１１】上記したように、いずれの偏心光学系によ
る場合も、ノイズとなる不要な反射光が使用者の目に入
り、映像のゴーストおよびコントラストの低下が発生す
る。本発明は、こうした不要反射光を低減するためにな
されたものであり、映像のゴーストを軽減し、コントラ
ストを高くすることを目的とする偏心光学系を構成する
光学装置およびこの光学装置を用いたＨＭＤを提供する
ことを解決すべき課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、バッ
クライトと、液晶表示素子と、ミラーコーティングを有
する反射屈折手段とを構成要素に含み構成される偏心光
学系を用いた光学装置において、前記液晶表示素子と前
記ミラーコーティングを有する反射屈折手段との間に１
／４波長板を配置し、前記液晶表示素子が有する偏光性
により前記バックライトからの光線に与えられる偏光の
透過軸の方向と前記１／４波長板の延伸軸とが４５度の
角度をなすようにしたことを特徴とする光学装置を構成
し、往復１／４波長板の作用を受けるノイズ光が液晶表
示素子の偏光板により液晶表示素子面で吸収されるもの
である。

【００１３】請求項２の発明は、バックライトと、液晶
表示素子と、回折格子と、ミラーコーティングを有する
反射屈折手段とを構成要素に含み構成される偏心光学系
を用いた光学装置において、前記ミラーコーティングを
有する反射屈折手段と前記回折格子との間に偏光板およ
び１／４波長板を配置し、前記液晶表示素子が有する偏
光性により前記バックライトからの光線に与えられる偏
光の透過軸の方向と前記偏光板が有する偏光の透過軸の
方向を同じにし、前記偏光板が有する偏光の透過軸の方
向と前記１／４波長板の延伸軸とが４５度の角度をなす
ようにしたことを特徴とする光学装置を構成し、往復し
て１／４波長板の作用を受けるノイズ光が偏光板により
吸収され、回折格子と液晶表示素子面での光の反射をな
くすようにするものである。

【００１４】請求項３の発明は、バックライトと、液晶
表示素子と、ミラーコーティングを有する反射屈折手段
とを構成要素に含み構成される偏心光学系を用いた光学
装置において、前記バックライトの光出射面と前記液晶
表示素子との間にノコギリ形状のプリズムを設けたプリ
ズムシートを配置し、該プリズムにより前記液晶表示素
子に入射すべく前記バックライトから出射される光線の
中、ノイズ光をもたらす方向の光線をシグナル光の光線
の方向に変向させること特徴とする光学装置をを構成
し、プリズムシートの形状をノコギリ形状とすることに
より、バックライトの射出光線方向を制御し、光学素子
による反射を軽減するものである。

【００１５】請求項４の発明は、バックライトと、液晶
表示素子と、ミラーコーティングを有する反射屈折手段
とを構成要素に含み構成される偏心光学系を用いた光学
装置において、前記バックライトと前記液晶表示素子と
の間にホログラフィックシートを配置し、該ホログラフ
ィックシートにより前記液晶表示素子に入射すべく前記
バックライトから出射される光線の中、ノイズ光をもた
らす方向の光線をシグナル光の光線の方向に変向させる
こと特徴とする光学装置をを構成し、ホログラフィック
シートにより、バックライトの射出光線方向を制御し、
光学素子による反射を軽減するものである。

【００１６】請求項５の発明は、バックライトと、液晶
表示素子と、ミラーコーティングを有する反射屈折手段
とを構成要素に含み構成される偏心光学系を用いた光学
装置において、前記バックライトから前記液晶表示素子
に入射する光線がノイズ光を生じることがない方向に該
光線を出射させるように該バックライトを前記液晶表示
素子に対して傾いて配置することを特徴とする光学装置
を構成し、バックライトの射出光線方向を変えることに
より、光学素子による反射を軽減するものである。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れか１記載の光学装置と該光学装置を頭部へ搭載すべく
用意される支持手段とからなることを特徴とする頭部搭
載型ディスプレイを構成し、偏心光学系としたことの利
点に加えて、高コントラスト、ゴーストの低減を実現し
た頭部搭載型ディスプレイ装置を提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明による光学装置および該光
学装置を用いた頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）の一
実施形態を図１ないし図７にもとづいて以下に説明す
る。まず、以下の説明に用いている座標軸の定義を行
う。図１に示す座標軸は、紙面に垂直で手前に向いてい
る方向をＸ軸、紙面に平行で上向きの方向をＹ軸、Ｘ
軸、Ｙ軸に垂直で紙面に平行で右に向かう方向をＺ軸と
する。

【００１９】請求項１の光学装置の一実施形態を図２に
示す。図２において、入射光線を発するバックライト１
００を図面の右側に配し、液晶表示素子１０１、１／４
波長板１０４、凸面にミラーコーティングをした平凸レ
ンズ１１０の順に、それぞれの光学素子がＸＹ平面に含
まれているように配置されている。また、各素子の置か
れている方向は、図２において座標上にその方向が示さ
れているように、液晶表示素子１０１はその液晶表示素
子１０１の１／４波長板１０４側の面の偏光板による偏
光の透過軸（偏光面）の方向がＸ軸方向になるように置
かれており、１／４波長板１０４は波長板の延伸軸がＹ
軸と４５度をなすように置かれている。バックライト１
００から出た光線は液晶表示素子１０１を通過すると直
線偏光となる。その直線偏光となった光線は１／４波長
板１０４を通過すると円偏光となり、平凸レンズ１１０
に入射し、平凸レンズ１１０の凸面のミラーコーティン
グで反射される。この反射により、前記光線の反射光は
入射時の円偏光と逆回転の円偏光となる。この反射光の
一部は再び１／４波長板１０４に入射し、１／４波長板
１０４に入射した光線は、液晶表示素子１０１の１／４
波長板１０４側の面の偏光板の偏光透過方向と直交する
直線偏光となり、液晶表示素子１０１の１／４波長板側
の面の偏光板で吸収される。

【００２０】従って、平凸レンズ１１０で反射し、液晶
表示素子１０１に戻る光は液晶表示素子１０１の１／４
波長板側の面の偏光板で吸収されるので、液晶表示素子
１０１の１／４波長板側の面での反射光が使用者の目Ｅ
に到達するのを防止できる。図２における光線１２０は
シグナル光線で、光線１２１は液晶表示素子１０１の１
／４波長板側の面の偏光板で吸収される不要光線であ
る。この実施形態における液晶表示素子１０１の偏光の
透過軸方向、および、１／４波長板１０４の延伸軸方向
はそれらの相対的配置方向が重要であり、絶対的配置方
向は限定されない。

【００２１】請求項２の光学装置の一実施形態を図３に
示す。図３において、入射光線を発するバックライト１
００を図面の右側に配し、液晶表示素子１０１、回折格
子１０２、偏光板１０３、１／４波長板１０４、凸面に
ミラーコーティングをした平凸レンズ１１０の順に、そ
れぞれの光学素子がＸＹ平面に含まれているように配置
されている。また、各素子の置かれている方向は、図３
において座標上にその方向が示されるように、液晶表示
素子１０１はその液晶表示素子１０１の回折格子１０２
側の面の偏光の透過軸の方向がＸ軸方向になるように置
かれており、偏光板１０３は偏光の透過軸の方向が液晶
表示素子１０１の回折格子１０２側の面の透過軸の方向
と同じとなるようにＸ軸方向に配置され、１／４波長板
１０４は波長板の延伸軸が液晶表示素子１０１の１／４
波長板１０２側の面の偏光の透過軸の方向と４５度をな
すように置かれている。

【００２２】バックライト１００から出た光線は液晶表
示素子１０１を通過すると直線偏光となり、回折格子１
０２を通過する。回折格子１０２を通過した光線は、偏
光板１０３の偏光透過方向は液晶表示素子１０１の回折
格子１０２側の面の偏光の透過軸方向と同じであるの
で、偏光板１０３を通過し、１／４波長板１０４を通過
する。前記光線が１／４波長板１０４を通過するとその
光線は円偏光となり、平凸レンズ１１０に入射し、平凸
レンズ１１０の凸面のミラーコーティングで反射され
る。この反射により、前記光線の反射光は入射時の円偏
光と逆回転の円偏光となる。この反射光の一部は再び１
／４波長板１０４に入射し、１／４波長板１０４に入射
した光線は、直線偏光となるが、その偏光方向が偏光板
１０３の偏光の透過軸方向と直交する直線偏光となり、
偏光板１０３で吸収される。

【００２３】従って、平凸レンズ１１０で反射し、再び
１／４波長板１０４に戻る光線は偏光板１０３で吸収さ
れるので、回折格子１０２の偏光板１０３側の面での反
射光と、さらに、液晶表示素子１０１の回折格子１０２
側の面での反射光が使用者の目Ｅに到達するのを防止で
きる。図３における光線１２２はシグナル光線で、光線
１２３は偏光板１０３で吸収される不要光線である。こ
の実施形態における液晶表示素子１０１の偏光透過方
向、および、偏光板１０３の偏光の透過軸方向、およ
び、１／４波長板１０４の延伸軸方向はそれらの相対的
配置方向が重要であり、絶対的配置方向は限定されな
い。

【００２４】請求項３の光学装置の一実施形態を図４に
示す。図４において、入射光線を発するバックライト２
００を図面の右側に配し、液晶表示素子１０１、凸面に
ミラーコーティングをした平凸レンズ１１０の順に、そ
れぞれの光学素子がＸＹ平面に含まれているように配置
されている。バックライト２００の構成とその動作を説
明するための図５を参照すると、バックライト２００
は、エッジライト２０１、拡散板２０２、反射板２０
３、プリズムシート２０４（図面ではプリズム要素の一
単位を示し、他は省略）から構成されている。図５にお
いて、エッジライト２０１（例えば、冷陰極管ランプ）
から出た光は、反射板２０３で反射されてから、あるい
は、直接、拡散板２０２を通過し、プリズムシート２０
４に到達する。ここに、エッジライト２０１はバックラ
イト２００の＋Ｙ方向の端にＸ軸と平行に位置してい
る。そして、プリズムシート２０４のプリズム面はノコ
ギリ状になっており、＋Ｙ方向側のプリズム面はＸＹ平
面に直交（拡散板２０２に直交）しており、−Ｙ方向側
の面はＸＹ平面と４５度の角度θをなしている。こうし
たプリズム面をもつノコギリ状のプリズムシート２０４
を図４のように配置することにより、＋Ｙ方向に進行す
る光線２２１をプリズムシート２０４のＸＹ平面と直交
する面で反射し、＋Ｙ方向へ進行する光２２１を軽減
し、−Ｙ方向へ変換する。従って、ゴーストやコントラ
スト低減の原因となる＋Ｙ方向への光線２２が減少し、
ゴーストが軽減され、コントラストも改善できる。

【００２５】請求項４の光学装置の一実施形態を図６に
示す。図６において、入射光線を発するバックライト１
００を図面の右側に配し、液晶表示素子１０１、凸面に
ミラーコーティングをした平凸レンズ１１０の順に、バ
ックライト１００以外は、それぞれの光学素子がＸＹ平
面に含まれているように配置されているが、バックライ
ト１００は−Ｙ方向に向いて光線を照射するように傾け
て配置されてある。図６のようにバックライト１００を
Ｙ軸の−Ｙ方向に向いて光線を照射するように傾けて配
置することにより、映像のゴースト、コントラスト低下
の原因となる＋Ｙ軸方向の光線が少なくなり−Ｙ方向に
転換されるので、ゴースト、コントラスト低下が軽減で
きる。

【００２６】請求項５の光学装置の一実施形態を図７に
示す。図７において、入射光線を発するバックライト１
００を図面の右側に配し、ホログラフィックシート１０
５、液晶表示素子１０１、凸面にミラーコーティングを
した平凸レンズ１１０の順に、それぞれの光学素子がＸ
Ｙ平面に含まれているように配置されている。入射され
た光が予め設計された角度にのみ広がるポリカーボネイ
ト製のホログラフィックシート（商品名ビーム整形ディ
フューザ）をなす拡散板がすでに発表されている。この
ような性質のホログラフィックシートを利用し、＋Ｙ方
向へ進む光線を−Ｙ方向へ変換することにより、＋Ｙ方
向の光線を減少させ、映像のゴースト、コントラスト低
下の原因となる光線を少なくすることができる。なお、
図７における光線１２４はホログラフィックシートによ
り屈折した光線で、光線１２５はホログラフィックシー
トが配置されていない場合の光線を示すものである。

【００２７】上記した各実施形態は、本発明による光学
装置を示すものであったが、これらの光学装置は、人の
頭部へ装着され携帯情報端末用のモバイルディスプレイ
といった表示装置へ応用し得る。そして、人の頭部に装
着するためには、頭部への支持手段を用意する必要があ
る。本発明による光学装置に支持手段を備えてなるかか
る頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）は、基本的に従来
技術として示した、図８，図１０，図１２におけるメガ
ネフレーム状のフレームに光学装置を装備することによ
り構成することが可能である。このようにして構成され
るＨＭＤは、偏心光学系による光学装置を用いたことに
より構造が簡単で小型・軽量化，低消費電力で高輝度の
画面が得られ、また、本発明特有の利点としてゴースト
がなくコントラストの良い画像を観ることも可能とな
る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：本発明に係わ
る偏心光学系を用いた光学装置によると、液晶表示素子
面の偏光板における偏光の透過軸（偏光面）の方向と１
／４波長板の延伸軸が４５度の角度をなすように１／４
波長板が配置され、往復で１／４波長板の作用を受ける
ノイズ光が液晶表示素子面の偏光板で吸収されることに
なり、従来に問題となった液晶表示素子面で反射した光
線が使用者の目に侵入するのを防ぐことができ、映像の
ゴーストを軽減し、コントラストを上げることが可能と
なる。

【００２９】請求項２に対応する効果：本発明に係わる
回折格子を配置している偏心光学系を用いた光学装置に
よると、回折格子の回折面裏側に液晶表示素子から出射
される偏光の透過軸方向と同じ偏光の透過軸方向をなす
ように設定された偏光板と、その偏光板による偏光の透
過軸方向と１／４波長板の延伸軸が４５度の角度をなす
ように１／４波長板が配置されているので、平凸レンズ
のミラーコーティングで反射し往復で１／４波長板の作
用を受けるノイズ光が偏光板により吸収され、回折格子
と液晶表示素子面での光の反射をなくすようになり、従
来に問題となった、回折格子の格子面裏面および液晶表
示素子面で反射した光線が使用者の目に侵入するのを防
ぐことができ、映像のゴーストを軽減し、コントラスト
を上げることが可能となる。

【００３０】請求項３に対応する効果：本発明に係わる
偏心光学系を用いた光学装置によると、バックライトの
光の照射面にノコギリ形状となっているプリズムシート
を配置しているので、拡散する光線の一部の光線の方向
を変換することになり、映像のゴーストおよびコントラ
スト低下の原因となる偏心光学系の偏心方向（図４の上
方（＋Ｙ方向））への光線を制御し軽減でき、不要なノ
イズ反射光が使用者の目に侵入するのを軽減できる。

【００３１】請求項４に対応する効果：本発明に係わる
偏心光学系を用いた光学装置によると、バックライトと
液晶表示素子の間にホログラフィックシートを配置して
いるので、拡散する光線によるホログラフィック再生光
を所定の方向に向け、光線を一定の角度にしか広がらな
いようにできるので、映像のゴーストおよびコントラス
ト低下の原因となる偏心光学系の偏心方向（図６の上方
（＋Ｙ方向））への光線を軽減でき、不要なノイズ反射
光が使用者の目に侵入するのを軽減できる。

【００３２】請求項５に対応する効果：本発明に係わる
偏心光学系を用いた光学装置によると、バックライトを
液晶表示素子に対して傾けて配置しているので、映像の
ゴーストおよびコントラスト低下の原因となる偏心光学
系の偏心方向（図７の上方（＋Ｙ方向））への光線を軽
減でき、不要なノイズ光が使用者の目に侵入するのを軽
減できる。

【００３３】請求項６に対応する効果：本発明に係わる
頭部搭載型ディスプレイは、請求項１から請求項５に係
る光学装置により、偏心光学系を用いたことによる、構
造の簡単化，小型化・軽量化，低消費電力，高輝度画面
という効果に加えて、ゴーストが少なく、高コントラス
トな画像を観ることも可能とする頭部搭載型ディスプレ
イを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いる各座標軸の定義を説明す
るための図である。

【図２】本発明による光学装置の一実施形態における各
光学素子の配置とその動作を説明するための図である。

【図３】本発明による他の光学装置の一実施形態におけ
る各光学素子の配置とその動作を説明するための図であ
る。

【図４】本発明による他の光学装置の一実施形態におけ
る各光学素子の配置とその動作を説明するための図であ
る。

【図５】図４に示された光学装置における一光学素子で
あるバックライトの構成とその動作を説明するための図
である。

【図６】本発明による他の光学装置の一実施形態におけ
る各光学素子の配置とその動作を説明するための図であ
る。

【図７】本発明による他の光学装置の一実施形態におけ
る各光学素子の配置とその動作を説明するための図であ
る。

【図８】従来の光学装置を用いたＨＭＤの一実施形態の
概略図を示す。

【図９】従来の光学装置の一実施形態における各光学素
子の構成を説明するための図である。

【図１０】図９に示す従来の光学装置を用いたＨＭＤの
一実施形態の概略図である。

【図１１】従来の光学装置の一実施形態における各光学
素子の構成を説明するための図である。

【図１２】図１１に示す従来の光学装置を用いたＨＭＤ
の一実施形態の概略図である。

【図１３】図９に示す従来の光学装置を用いたＨＭＤの
一実施形態における不要光を説明するための図である。

【図１４】図１１に示す従来の光学装置を用いたＨＭＤ
の一実施形態における不要光を説明するための図であ
る。

【図１５】図９及び図１１に示す従来の光学装置を用い
たＨＭＤの一実施形態における不要光をさらに説明する
ための図である。

【符号の説明】

１…メガネ型ケース、２…バックライト、３…液晶表示
素子、４…レンズ、１０…バックライト、１１…液晶表
示素子、１２…回折格子、２０…平凸レンズ、５０…メ
ガネ状のフレーム、７０，７５，８０…光線（シグナル
光線）、７１，７６，７７，７８，８１…光線（不要光
線）、８２…光線（使用者の目に入射しない光線）、１
００…バックライト、１０１…液晶表示素子、１０２…
回折格子、１０３…偏光板、１０４…１／４波長板、１
０５…ホログラフィックシート、１１０…平凸レンズ、
１２０，１２２…光線（シグナル光線）、１２１，１２
３…光線（不要光線）、１２４…光線（ホログラフィッ
クシートにより屈折した光線）、１２５…光線（ホログ
ラフィックシートがなかった場合の光線）、２００…バ
ックライト、２０１…エッジライト、２０２…拡散板、
２０３…反射板、２０４…プリズム、２２１…光線（＋
Ｙ方向に進行する光線）、Ｅ…使用者の目、Ｐ…観賞
者。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バックライトと、液晶表示素子と、ミラ
   ーコーティングを有する反射屈折手段とを構成要素に含
   み構成される偏心光学系を用いた光学装置において、前
   記液晶表示素子と前記ミラーコーティングを有する反射
   屈折手段との間に１／４波長板を配置し、前記液晶表示
   素子が有する偏光性により前記バックライトからの光線
   に与えられる偏光の透過軸の方向と前記１／４波長板の
   延伸軸とが４５度の角度をなすようにしたことを特徴と
   する光学装置。
2. 【請求項２】 バックライトと、液晶表示素子と、回折
   格子と、ミラーコーティングを有する反射屈折手段とを
   構成要素に含み構成される偏心光学系を用いた光学装置
   において、前記ミラーコーティングを有する反射屈折手
   段と前記回折格子との間に偏光板および１／４波長板を
   配置し、前記液晶表示素子が有する偏光性により前記バ
   ックライトからの光線に与えられる偏光の透過軸の方向
   と前記偏光板が有する偏光の透過軸の方向を同じにし、
   前記偏光板が有する偏光の透過軸の方向と前記１／４波
   長板の延伸軸とが４５度の角度をなすようにしたことを
   特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 バックライトと、液晶表示素子と、ミラ
   ーコーティングを有する反射屈折手段とを構成要素に含
   み構成される偏心光学系を用いた光学装置において、前
   記バックライトの光出射面と前記液晶表示素子との間に
   ノコギリ形状のプリズムを設けたプリズムシートを配置
   し、該プリズムにより前記液晶表示素子に入射すべく前
   記バックライトから出射される光線の中、ノイズ光をも
   たらす方向の光線をシグナル光の光線の方向に変向させ
   ることを特徴とする光学装置。
4. 【請求項４】 バックライトと、液晶表示素子と、ミラ
   ーコーティングを有する反射屈折手段とを構成要素に含
   み構成される偏心光学系を用いた光学装置において、前
   記バックライトと前記液晶表示素子との間にホログラフ
   ィックシートを配置し、該ホログラフィックシートによ
   り前記液晶表示素子に入射すべく前記バックライトから
   出射される光線の中、ノイズ光をもたらす方向の光線を
   シグナル光の光線の方向に変向させることを特徴とする
   光学装置。
5. 【請求項５】 バックライトと、液晶表示素子と、ミラ
   ーコーティングを有する反射屈折手段とを構成要素に含
   み構成される偏心光学系を用いた光学装置において、前
   記バックライトから前記液晶表示素子に入射する光線が
   ノイズ光を生じることがない方向に該光線を出射させる
   ように該バックライトを前記液晶表示素子に対して傾い
   て配置することを特徴とする光学装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１記載の光学
   装置と該光学装置を頭部へ搭載すべく用意される支持手
   段とからなることを特徴とする頭部搭載型ディスプレ
   イ。