JP2000241751A

JP2000241751A - 映像表示装置

Info

Publication number: JP2000241751A
Application number: JP11044488A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kasai; 一郎笠井; Hideki Osada; 英喜長田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者の眼前にて使用される映像表示装置を
小型、軽量な構成に保ちながら、提供する映像の質の向
上を図る。【解決手段】映像表示装置に、映像を表示する表示素
子として反射型の液晶表示器を備え、凹面ミラーを含む
観察光学系で、表示した映像を拡大して観察者の眼に導
く。光源からの照明光を液晶表示器に導き、液晶表示器
の反射光を観察光学系に導く半透過性の反射素子を液晶
表示器と観察光学系の間に配置して、照明光と反射光と
を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察者の眼前に配
置されて使用される映像表示装置に関し、特に、反射型
液晶表示器によって映像を表示する映像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】頭部に装着され、あるいは手で保持され
て、観察者の眼前にて使用される映像表示装置があり、
仮想の現実を臨場感豊かに提供する手段として、あるい
はビデオカメラ等の撮影機器に組み込まれてファインダ
ーとして多用されている。このような映像表示装置は、
表示した映像の光を観察光学系を介して観察者の眼に導
き、映像を拡大された虚像として観察者に提供するよう
に構成されている。

【０００３】観察者に提供する映像は、明るく、精細度
が高く、特に仮想現実を提供する場合は、視野も広いこ
とが望ましい。その一方で、頭部への装着または手での
保持という使用形態から、装置は小型かつ軽量であるこ
とが強く要求される。このような要求を満たし得る表示
素子に液晶表示器があり、眼前にて使用される映像表示
装置の大半が液晶表示器を採用している。

【０００４】液晶表示器は２次元に配列された多数の画
素を有しており、与えられる照明光を各画素で偏光変換
して、変換後の光に偏光の強度分布の変化をもたらすこ
とにより光の変調を行う。各画素の偏光変換は映像信号
に応じて個別に制御され、画素ごとに偏光変換の程度は
異なる。その結果、画素間で変換後の偏光の量に差が生
じ、量に差の生じた偏光を眼に導くことにより、輝度に
差のある像すなわち映像が提供される。

【０００５】液晶表示器は、観察側の反対側から照明光
を与える透過型と、観察側と同じ側から照明光を与える
反射型に大別される。反射型液晶表示器は透過型液晶表
示器に比べて様々な長所がある。液晶表示器の各画素を
制御するＴＦＴ等の回路部分にはある程度の大きさが必
要であるが、透過型液晶表示器ではこれらの回路部分が
各画素の開口を小さくする要因となるのに対し、反射型
液晶表示器では、回路部分を観察側と反対側の面に配置
することが可能であるため、回路部分による開口率の低
下が少なくなって明るい画像が得られる。

【０００６】透過型液晶表示器と反射型液晶表示器の開
口率の差異は、画素を小さくするほど顕著になる。した
がって、同じ画素数で明るさも同じにする場合には、反
射型液晶表示器の方がより小型に形成することができ
る。一方、表示器の大きさを同じにする場合には、反射
型液晶表示器の方がより多数の画素を備え得ることにな
り、より精細度の高い画像を提供することができる。

【０００７】また、反射型液晶表示器では偏光変換を行
う液晶層の厚さを透過型液晶表示器よりも薄くすること
が原理的に可能である。このため、反射型液晶表示器の
方が表示の切り替えをより速やかに行うことができる。

【０００８】このような特長をもつ反射型液晶表示器を
用いれば、眼前にて使用される映像表示装置に求められ
る明るく高精細な画像の達成に大きく寄与することにな
る。しかも、表示器の大きさが小さくなることにより観
察光学系を小さくすることが可能になって、装置を小型
化することも容易になる。

【０００９】表示素子からの光を観察者の眼に導く観察
光学系は、表示された映像の質を低下させることなく観
察者に提供し得るものであることに加え、使用形態に適
する小型軽量のものであることが望ましい。この観点か
ら、光学的パワーをもった反射面を観察光学系に備える
ことが提案されている。

【００１０】反射面は、屈折角が波長に依存する屈折面
と違い、反射角に波長依存性がなく、色収差が発生しな
い。また、光を収束させる正のパワーを有しながら、ペ
ッツバール値が負となるので全体のペッツバール和の改
善に寄与し、周辺でも像面歪曲のほとんどない平面性に
優れた映像を提供することができる。しかも、入射光と
反射光の光路が一部重なるため、光路長を長くし易い。
したがって、光学的パワーをもつ反射面を備えた観察光
学系では、小型でありながら、映像の質の低下を避けつ
つ拡大倍率を大きくし、広視野化を達成することができ
る。

【００１１】このような特長を有する反射面を観察光学
系に備えた頭部載置型表示装置（ＨＭＤ）が、特開平９
−９０２７０号、８−３１３８２９号、７−１７５００
９号に開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述のように反射型液
晶表示器には観察側から照明光を与える必要があり、照
明光と反射光の光路が重なる。このため、光源からの未
変調の照明光と、変調後の液晶表示器からの反射光を分
離する必要が生じる。ところが、上記各公報のＨＭＤで
は、照明光と変調後の光とを分離することができず、表
示素子として反射型液晶表示器を用いることができなか
った。このため、やや性能の劣る透過型液晶表示器を採
用しており、反射面を備えた観察光学系を用いながら
も、観察者に提供する映像の質の向上には限界があっ
た。

【００１３】一方、反射型液晶表示器を用いたＨＭＤも
提案されている。その構成を図５に示す。このＨＭＤで
は、反射型液晶表示器９１とこれを照明する光源部９２
の間に、偏光面が垂直な２つの偏光成分の一方を透過さ
せ他方を反射する偏光分離（ＰＢＳ）ミラー９３を配置
し、ＰＢＳミラー９３によって反射された液晶表示器９
１からの反射光の光路上に観察光学系として接眼レンズ
９４を配置している。液晶表示器９１からの反射光はＰ
ＢＳミラー９３によって光源部９２からの照明光と分離
され、接眼レンズ９４によって観察者の瞳ＥＰに導かれ
る。

【００１４】このＨＭＤでは、反射型液晶表示器９１に
より質の高い映像を表示することができる。しかし、観
察光学系を屈折面のみで構成しているため、拡大倍率を
大きくしようとすると観察者に提供する映像の質が劣化
し易くなって、広視野化が困難になる。また、観察光学
系を成す接眼レンズ９４は精細さに優れた反射型液晶表
示器９１の特長をできるだけ生かし得るように設計され
るが、それにも限界があり、特に大きさに制約のある条
件下では、反射型液晶表示器の特長を十分に生かし得る
接眼レンズの設計は難しい。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、使用形態に適した小型、軽量な構成でありなが
ら、より良質の映像を提供し得る映像表示装置を実現す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、観察者の眼前に配置されて、表示した
映像の虚像を観察者に提供する映像表示装置に、映像を
表示する反射型の液晶表示器と、液晶表示器に与える照
明光を供給する光源部と、光源部からの照明光を液晶表
示器に導くとともに、液晶表示器の反射光を光源部に向
かう方向とは異なる方向に導く半透過性の反射素子と、
光学的パワーを有する反射面を少なくとも１つ含み、半
透過性の反射素子によって導かれた液晶表示器の反射光
を観察者の眼に導いて、液晶表示器に表示された映像の
虚像を観察者に提供する観察光学系とを備える。

【００１７】この映像表示装置は、前述の多くの特徴を
有する反射型液晶表示器によって映像を表示するもので
あり、質の高い映像を表示することができる。また、観
察光学系には光学的パワーを有する反射面が含まれてお
り、表示した映像の質を低下させることなく観察者に提
供することができる。照明光と反射光は半透過性の反射
素子によって分離されるから、照明光が観察者の眼に導
かれてゴーストが発生することもない。したがって、明
るく、精細度が高く、しかも鮮明な映像を提供すること
が可能である。また、照明光と反射光を分離する半透過
性の反射素子は液晶表示器とパワーを有する反射面の間
に配置されているため、観察光学系の主点が観察者の眼
から大きく離れることが防止されて、アイポイントの確
保が容易である。

【００１８】観察光学系に含まれる反射面は正のパワー
を有する凹反射面とするとよい。この反射面は液晶表示
器に表示された映像を拡大して眼に導くことになり、そ
の拡大倍率を大きくしても像面歪曲は生じない。したが
って、提供する映像の質の低下を伴うことなく、容易に
映像の視野角を大きくすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の映像表示装置の実
施形態について図面を参照しながら説明する。図１に、
第１の実施形態の映像表示装置１の光学系の構成を示
す。この映像表示装置１は、反射型の液晶表示器１１、
光源部１２、ＰＢＳミラー１４、およびプリズム１６を
備えている。

【００２０】光源部１２は、直線状に配列された複数の
ランプ１２ａと導光板１２ｂより成り、液晶表示器１１
を照明するための照明光を供給する。ランプ１２ａは偏
光面が無秩序な光を発する。導光板１２ｂは、柱状の微
小な三角プリズムを平面状に多数配列して成り、ランプ
１２ａからの線状の光を側面から受けて、各プリズムで
反射することにより、液晶表示器１１の表示面全体を照
明し得る径の光束とする。

【００２１】ＰＢＳミラー１４は、導光板１２ｂからの
光を反射して液晶表示器１１に導くとともに、液晶表示
器１１からの反射光に含まれる映像を表す光を透過させ
てプリズム１６に導く。ＰＢＳミラー１４は、Ｐ偏光と
して入射する偏光成分を透過させ、Ｓ偏光として入射す
る光を反射するように設定されている。導光板１２ｂか
らの光のうち、ＰＢＳミラー１４に対してＳ偏光となる
偏光成分のみが反射されて液晶表示器１１に導かれ、Ｐ
ＢＳミラー１４に対してＰ偏光となる光は透過して捨て
られる。

【００２２】液晶表示器１１は与えられた照明光を反射
するとともに、表示した映像によって照明光を変調し
て、反射光の一部の偏光面を９０゜回転させる。映像表
示装置１では、偏光面が９０゜回転した偏光成分が映像
を表す光となるように液晶表示器１１の駆動を制御す
る。したがって、液晶表示器１１の反射光に含まれる映
像を表す光は、ＰＢＳミラー１４に対してＰ偏光となり
ＰＢＳミラー１４を透過する。液晶表示器１１の反射光
に含まれる偏光面が回転しなかった光は、ＰＢＳミラー
１４に対してＳ偏光のままであり、反射されて捨てられ
る。

【００２３】プリズム１６はポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）製である。プリズム１６は、ＰＢＳミラー
１４を介して与えられる液晶表示器１１からの反射光を
観察者の瞳ＥＰに導くもので、これに関与する面として
面１７、１８、１９を有している。面１７は平面であ
り、ＰＢＳミラー１４からの光を全て透過させるように
設定されている。面１８も平面であるが、面１７を透過
した光が臨界角を超えて入射するように設定されてお
り、面１７を透過した光は面１８で全反射される。

【００２４】面１９は光軸に関して非回転対称なアナモ
ルフィック非球面の凸面である。面１９には全反射性の
反射膜が形成されており、面１９は面１８側からの光に
対して正のパワーを有する凹面ミラーとして作用する。
面１９は、面１８で全反射された光を反射して、臨界角
よりも小さい入射角で面１８に再度入射させるように設
定されている。したがって、面１９に入射した光は、入
射角とは異なる反射角で反射され、面１８を透過して、
収束しながら観察者の瞳ＥＰに入射する。

【００２５】観察者は、面１９を介して液晶表示器１１
の表示面を視て、表示された映像の拡大された虚像を観
察することになる。プリズム１６の３つの面１７、１８
および１９は、照明光から分離された液晶表示器１１の
反射光を瞳ＥＰに導き、表示された映像の虚像を観察者
に提供する観察光学系を成す。このうち面１８は、入射
する方向に応じて光を透過させまたは反射する選択反射
面となっている。

【００２６】上記構成の映像表示装置１は、２組備えて
ＨＭＤや手持ち式の双眼鏡型装置とすることができる
し、撮影した映像を電気信号に変換するビデオカメラ等
の撮影機器に組み込んで、ファインダーとして用いるこ
ともできる。映像表示装置１では上述のように非共軸光
学系の観察光学系を採用しており、これにより、観察者
の視線の方向について小型の、すなわち薄型の装置とな
っている。

【００２７】第２の実施形態の映像表示装置２の光学系
の構成を図２に示す。この映像表示装置２は、反射型の
液晶表示器２１、光源部２２、コンデンサレンズ２３、
およびプリズム２６を備えている。光源部２２は、液晶
表示器２１に供給する照明光を発するランプ２２ａと、
ランプ２２ａが発した光を反射するリフレクタ２２ｂよ
り成る。コンデンサレンズ２３は２つの凸面２４、２５
を有しており、光源部２２からの照明光を略平行光とし
て液晶表示器２１に導く。

【００２８】プリズム２６はＰＭＭＡ製であり、光の進
行に関与する３つの面２７、２８、２９を有している。
面２７はアナモルフィック非球面の凹面であり、Ｐ偏光
を透過させＳ偏光を反射するＰＢＳミラーとされてい
る。光源部２２からの偏光面が無秩序な光のうち、ＰＢ
Ｓミラー２７に対してＰ偏光となる偏光成分は透過して
捨てられ、ＰＢＳミラー２７に対してＳ偏光となる偏光
成分は反射されてコンデンサレンズ２３に導かれる。光
源部２２からの光は発散光束となっているが、凹面であ
るＰＢＳミラー２７によって平行光束に近づけられ、コ
ンデンサーレンズによって略平行光束とされて液晶表示
器２１に入射する。

【００２９】映像表示装置２においても、液晶表示器２
１は、偏光面が９０゜回転した光が映像を表す光となる
ように制御される。液晶表示器２１の反射光は、コンデ
ンサレンズ２３を透過して、ＰＢＳミラー２７に再度入
射する。このうち、映像を表す光はＰＢＳミラー２７に
対してＰ偏光となっており、ＰＢＳミラー２７を透過し
て面２８に向かう。変調後も偏光面が回転しなかった光
は、ＰＢＳミラー２７に対してＳ偏光のままであり、反
射されて捨てられる。

【００３０】面２８もアナモルフィック非球面の凹面で
ある。面２８は、ＰＢＳミラー２７を透過した液晶表示
器２１の反射光が臨界角を超えて入射するように設定さ
れており、ＰＢＳミラー２７を透過した光は面２８で全
反射される。

【００３１】面２９はアナモルフィック非球面の凸面で
ある。面２９には全反射性の反射膜が形成されており、
面２９は面２８側からの光に対して正のパワーを有する
凹面ミラーとして作用する。面２９は、面２８で全反射
された光を反射して臨界角よりも小さい入射角で面２８
に再度入射させるように設定されている。面２９に入射
した光は、入射角とは異なる反射角で反射され、面２８
を透過して、収束しながら観察者の瞳ＥＰに入射する。

【００３２】映像表示装置２では、プリズム２６に設け
られた面（ＰＢＳミラー）２７が、照明光と液晶表示器
２１の反射光を分離する半透過性の反射素子となる。ま
た、プリズム２６の３つの面２７、２８および２９が、
分離後の反射光を瞳ＥＰに導き、表示された映像の虚像
を観察者に提供する観察光学系を構成する。面２７は分
離のための半透過性の反射素子と観察光学系の一部とを
兼ねることになる。

【００３３】映像表示装置２では、コンデンサレンズ２
３を備えて、光源部２２を瞳ＥＰと略共役な位置に配置
している。このため、第１の実施形態の映像表示装置１
に必要であった導光板１２ｂは不要となり、また、光源
部２２としても点状光源であるランプ２２ａとリフレク
タ２２ｂを備えればよくなっている。

【００３４】映像表示装置２の光学系の具体的な設定値
を表１、表２に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】表１において、アナモルフィック非球面に
関するパラメータは、各面とその光軸との交点を原点と
し、光軸をＺ軸としたときの、式１で定義されるＺ軸方
向のサグＺを規定するものである（単位ｍｍ）。ＲＤＸ
はＸ軸方向の曲率半径である。

【００３８】Ｚ＝（ＣＵＸ・Ｘ²＋ＣＵＹ・Ｙ²）／［１＋｛１−（１＋ＫＸ）・ＣＵＸ²・Ｘ² −（１＋ＫＹ）・ＣＵＹ²・Ｙ²｝^1/2］＋ＡＲ・｛（１−ＡＰ）・Ｘ²＋（１＋ＡＰ）・Ｙ²｝² ＋ＢＲ・｛（１−ＢＰ）・Ｘ²＋（１＋ＢＰ）・Ｙ²｝³ ＋ＣＲ・｛（１−ＣＰ）・Ｘ²＋（１＋ＣＰ）・Ｙ²｝⁴ ＋ＤＲ・｛（１−ＤＰ）・Ｘ²＋（１＋ＤＰ）・Ｙ²｝⁵ ・・・式１ここで、ＣＵＸ、ＣＵＹはＸ軸方向、Ｙ軸方向の曲率半
径の逆数である。

【００３９】表２は各面の相対的な位置関係を示したも
のである。ここでは、瞳ＥＰの中心を原点とし、瞳面
（第１面）に対して垂直な軸をＺ軸としている。ＸＳ
Ｃ、ＹＳＣ、ＺＳＣは、各面とその光軸との交点のＸ、
Ｙ、Ｚ座標（単位ｍｍ）を表し、ＡＳＣ、ＢＳＣ、ＣＳ
Ｃは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸についての瞳面からの各面の回
転角（単位゜）を表す。

【００４０】第３の実施形態の映像表示装置３の光学系
の構成を図３に示す。この映像表示装置３は、反射型の
液晶表示器３１、光源部３２、コンデンサレンズ３３、
プリズム３６およびプリズム４１を備えている。光源部
３２は、液晶表示器３１に供給する照明光を発するラン
プ３２ａと、ランプ３２ａが発した光を反射するリフレ
クタ３２ｂと、光束径を規制する絞り３２ｃより成り、
プリズム３６に近接して配置されている。コンデンサレ
ンズ３３は２つの凸面３４、３５を有しており、光源部
３２からの照明光を略平行光として液晶表示器３１に導
く。

【００４１】プリズム３６はＰＭＭＡ製の２つのプリズ
ム３６ａ、３６ｂを接合して成る。プリズム３６ａ、３
６ｂの接合面３７は曲面であり、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ
偏光を反射するＰＢＳミラーとされている。プリズム３
６は、面３７のほかに、光の進行に関与する３つの面３
８、３９、４０を有している。面３８は平面であり、面
４０は凸面である。面３９はアナモルフィック非球面の
凸面であり、全反射性の反射膜が形成されている。した
がって、面３９は面３８側からの光に対して正のパワー
を有する凹面ミラーとして作用する。

【００４２】プリズム４１もＰＭＭＡ製である。プリズ
ム４１は平面４２と凸面４３を有し、面４２をプリズム
３６ｂの面３８の一部に対向させて配置されている。面
３８と面４２は平行である。面３８と面４２の間には数
十μｍ以下の微小な間隙が形成されており、面３８と面
４２によってＴＩＲ（total internal reflection）面
が構成されている。

【００４３】光源部３２からの照明光はＰＢＳミラー３
７に入射し、ＰＢＳミラー３７に対してＰ偏光となる偏
光成分は透過して捨てられ、ＰＢＳミラー３７に対して
Ｓ偏光となる偏光成分は反射されて、面４０を介してコ
ンデンサレンズ３３に導かれる。光源部３２からの光は
発散光束となっているが、凹面であるＰＢＳミラー３７
および凸面である面４０によって平行光束に近づけら
れ、コンデンサーレンズ３３によって略平行光束とされ
て液晶表示器３１に入射する。

【００４４】映像表示装置３においても、液晶表示器３
１は、偏光面が９０゜回転した光が映像を表す光となる
ように制御される。液晶表示器３１の反射光は、コンデ
ンサレンズ３３および面４０を透過して、ＰＢＳミラー
３７に再度入射する。このうち、映像を表す光はＰＢＳ
ミラー３７に対してＰ偏光となっており、ＰＢＳミラー
３７を透過して面３８に向かう。変調後も偏光面が回転
しなかった光は、ＰＢＳミラー３７に対してＳ偏光のま
まであり、反射されて捨てられる。

【００４５】面３８はＰＢＳミラー３７を透過した液晶
表示器３１の反射光が臨界角を超えて入射するように設
定されており、ＰＢＳミラー３７を透過した光は面３８
で全反射される。前述のように、面３８の一部にはプリ
ズム４１が対向しているが、面３８と面４２の間には空
気が介在するため、ＰＢＳミラー３７からの光は面３８
のどの部位においても全反射される。

【００４６】面３９は、面３８で全反射された光を反射
して臨界角よりも小さい入射角で面３８に再度入射させ
るように設定されている。面３９に入射した光は、入射
角とは異なる反射角で反射され、収束しながら面３８を
透過し、さらに面４２を透過する。この光は、凸レンズ
として作用する面４３を透過して、さらに収束しながら
観察者の瞳ＥＰに入射する。

【００４７】映像表示装置３では、プリズム３６に設け
られた面（ＰＢＳミラー）３７が、照明光と液晶表示器
３１の反射光を分離する半透過性の反射素子となる。ま
た、プリズム３６の２つの面３８、３９およびプリズム
４１の面４３が、分離後の反射光を瞳ＥＰに導き、表示
された映像の虚像を観察者に提供する観察光学系を構成
する。なお、光源部３２は瞳ＥＰと略共役な位置にあ
る。

【００４８】映像表示装置３の光学系の具体的な設定値
を表３、表４に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】表３中のアナモルフィック非球面に関する
パラメータは、前述の式１を規定するものである。表４
中の各パラメータも前述のとおりである。表３におい
て、回転対称非球面に関するパラメータは、各面とその
光軸との交点を原点とし、光軸をＺ軸としたときの、式
２で定義されるＺ軸方向のサグＺを規定するものである
（単位ｍｍ）。

【００５２】Ｚ＝ｃ・ｈ²／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・ｃ²・ｈ²｝^1/2］＋Ａ・ｈ⁴＋Ｂ・ｈ⁶＋Ｃ・ｈ⁸＋Ｄ・ｈ¹⁰ ・・・式２ここで、ｈ＝（Ｘ²＋Ｙ²）^1/2であり、ｃは曲率半径の
逆数である。

【００５３】映像表示装置３では、面４２を備えて、こ
れと面３８とでＴＩＲ面を構成するようにしたことによ
り、面３８を透過した光を全て直進させることが可能に
なっている。したがって、面３８によって全反射された
光を臨界角未満で面３８に再入射させるために、面３８
に対して傾けて配置する必要がある凹面ミラー３９の傾
きを、小さくすることができる。その結果、凹面ミラー
３９の偏心量が少なくなって、偏心収差の発生が抑制さ
れる。

【００５４】しかも、凹面ミラー３９に加えて凸レンズ
面４３を備えたことにより、液晶表示器３１からの反射
光を収束させるパワーが両者に分散されている。このた
め、凹面ミラー面３９の曲率を小さくすることが可能と
なり、偏心収差の発生が一層抑えられる。

【００５５】また、正のパワーを有する面４３が瞳ＥＰ
の近くに位置するため、アイポイントの確保も容易にな
っている。

【００５６】第４の実施形態の映像表示装置４の光学系
の構成を図４に示す。この映像表示装置４は、反射型の
液晶表示器５１、光源部５２、コンデンサレンズ５３、
ＰＢＳミラー５４、およびパンケーキ型光学素子５６を
備えている。ＰＢＳミラー５４は、Ｐ偏光を透過させＳ
偏光を反射するように設定されており、液晶表示器５１
は、偏光面が９０゜回転した光が映像を表す光となるよ
うに制御される。

【００５７】光源部５２からの照明光のうちＰＢＳミラ
ー５４に対してＳ偏光となる成分は、反射されてコンデ
ンサレンズ５３に導かれる。コンデンサレンズ５３は、
この光を略平行光束として液晶表示器５１に入射させ
る。液晶表示器５１によって変調され反射された光は、
コンデンサレンズ５３を透過して、ＰＢＳミラー５４に
入射する。このうち映像を表す偏光成分のみがＰＢＳミ
ラー５４を透過し、光学素子５６に入射する。

【００５８】光学素子５６のＰＢＳミラー５４側の面５
７は凸面であり、ハーフミラーとされている。光学素子
５６の他方の面５８は凹面であり、コレステリック液晶
層が設けられて、選択反射面とされている。光学素子５
６に入射する光の半分は面５７を透過し、やや収束しな
がら面５８に入射する。この光は面５８で反射されて面
５７に再度入射し、半分が反射される。面５７によって
反射された光は、さらに収束しながら面５８を透過し
て、観察者の瞳ＥＰに入射する。

【００５９】映像表示装置４では、観察光学系は２つの
面５７、５８で構成され、このうち面５７が正のパワー
を有する凹面ミラーとなっている。このようにきわめて
簡素な構成でありながら、映像表示装置４は明るく、精
細度が高く、視野の広い鮮明な映像を観察者に提供する
ことができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の映像表示装置では、反射型の液
晶表示器によって、明るくかつ精細度の高い映像を表示
し、光学的パワーを有する反射面を含んだ観察光学系に
よって、表示した映像の質を維持したまま液晶表示器か
らの反射光を観察者の眼に導くことができる。また、半
透過性の反射素子によって照明光と反射光が分離され、
反射光への照明光の混入によるゴーストの発生も防止さ
れる。したがって、観察者に優れた質の映像を提供する
ことができる。

【００６１】観察光学系に含まれる反射面を正のパワー
を有する凹反射面とする構成では、その反射面による拡
大倍率を大きくしても像面の歪曲は生じないから、質に
優れかつ視野の広い映像を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の映像表示装置の光学系の構
成を示す図。

【図２】第２の実施形態の映像表示装置の光学系の構
成を示す図。

【図３】第３の実施形態の映像表示装置の光学系の構
成を示す図。

【図４】第４の実施形態の映像表示装置の光学系の構
成を示す図。

【図５】従来の映像表示装置の光学系の構成を示す
図。

【符号の説明】

１映像表示装置１１反射型液晶表示器１２光源部１４ＰＢＳミラー（半透過性反射素子）１６プリズム１７プリズム面（観察光学系）１８プリズム面（観察光学系）１９プリズム面（凹面ミラー、観察光学系）２映像表示装置２１反射型液晶表示器２２光源部２３コンデンサレンズ２４コンデンサレンズ面２５コンデンサレンズ面２６プリズム２７プリズム面（ＰＢＳミラー、半透過性反射素
子、観察光学系）２８プリズム面（観察光学系）２９プリズム面（凹面ミラー、観察光学系）３映像表示装置３１反射型液晶表示器３２光源部３３コンデンサレンズ３４コンデンサレンズ面３５コンデンサレンズ面３６プリズム３７プリズム接合面（ＰＢＳミラー、半透過性反射
素子）３８プリズム面（観察光学系）３９プリズム面（凹面ミラー、観察光学系）４０プリズム面４１プリズム４２プリズム面４３プリズム面（観察光学系）４映像表示装置５１反射型液晶表示器５２光源部５３コンデンサレンズ５４ＰＢＳミラー（半透過性反射素子）５６パンケーキ型光学素子５７光学素子面（凹面ミラー、観察光学系）５８光学素子面（観察光学系）ＥＰ瞳

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の眼前に配置されて、表示した映
像の虚像を観察者に提供する映像表示装置において、映像を表示する反射型の液晶表示器と、前記液晶表示器に与える照明光を供給する光源部と、前記光源部からの照明光を前記液晶表示器に導くととも
に、前記液晶表示器の反射光を前記光源部に向かう方向
とは異なる方向に導く半透過性の反射素子と、光学的パワーを有する反射面を少なくとも１つ含み、前
記半透過性の反射素子によって導かれた前記液晶表示器
の反射光を観察者の眼に導いて、前記液晶表示器に表示
された映像の虚像を観察者に提供する観察光学系とを備
えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】前記反射面は正のパワーを有する凹反射
面であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装
置。