JP2001177785A - Head-mounted video display device - Google Patents

Head-mounted video display device

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JP2001177785A
JP2001177785A JP35832599A JP35832599A JP2001177785A JP 2001177785 A JP2001177785 A JP 2001177785A JP 35832599 A JP35832599 A JP 35832599A JP 35832599 A JP35832599 A JP 35832599A JP 2001177785 A JP2001177785 A JP 2001177785A
Authority
JP
Japan
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display device
image display
head
light beam
liquid crystal
Prior art date
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Pending
Application number
JP35832599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Kobayashi
恭 小林
Takeshi Endo
毅 遠藤
Hideki Osada
英喜 長田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive, light-weight, and small-sized video display device to be mounted on a head. SOLUTION: The device is provided with a single liquid crystal panel 1 on which a two-dimensional picture is displayed, a cross prism 2 which separates a luminous flux emitted from the liquid crystal panel 1 to the right and the left in the horizontal direction by semi-translucent faces 2L and 2R, and a pair of left and right eyepiece optical systems 3L and 3R which transmits separated luminous fluxes to left and right eyes EL and ER of an observer to display the two-dimensional picture as a virtual image. Each of eyepiece optical systems 3L and 3R has a first refracting face S1, a first reflection face S2, a second reflection face S3, and a second refracting face S4 in order from the observer's eye EL or ER. The first refracting face S1 and the second reflection face S3 are made of the same continuous optical face and function as the first refracting face S1 for an incident luminous flux which doesn't satisfy a total reflection condition, and function as the second reflection face S3 for an incident luminous flux satisfying the total reflection condition.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は頭部搭載型映像表示
装置に関するものであり、例えば、パーソナルなヘッド
マウンテッド・ディスプレイ(HMD:head mounted di
splay)として好適な頭部搭載型映像表示装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted image display device, for example, a personal head mounted display (HMD).
The present invention relates to a head-mounted image display device suitable as a splay).

【0002】[0002]

【従来の技術】HMDはコンパクトで場所を選ばず、こ
れを用いると手軽に映像を観察することができる。しか
し一般的なHMDでは、観察者の左右両眼に対応する2
つの映像表示素子が必要とされるため、コストが高くな
ってしまう。コストを下げるために単一の映像表示素子
を用いて、その一つの映像を観察者の左右両眼で共用す
る方式がいくつか提案されている。その一例を図3に示
す。
2. Description of the Related Art An HMD is compact and can be used in any place. However, in a general HMD, 2 corresponding to the left and right eyes of the observer is used.
Since two video display elements are required, the cost increases. In order to reduce the cost, several schemes have been proposed in which a single video display element is used and the one video is shared by the left and right eyes of the observer. An example is shown in FIG.

【0003】このHMDは、2次元映像を表示する液晶
パネル(11)と、光束を分離するハーフミラー(14)と、光
束を反射させるミラー(15)と、左右の視度及び倍率(視
野角)を一致させるための補正用光学系(12)と、液晶パ
ネル(11)の2次元映像を観察者の左右眼(EL,ER)に虚像
表示する接眼光学系(13L,13R)と、で構成されている。
液晶パネル(11)を射出してハーフミラー(14)で反射され
た光束は、左眼(EL)用の接眼光学系(13L)に入射する。
一方、ハーフミラー(14)を透過した光束は、補正用光学
系(12)を通過した後、ミラー(15)で反射されて右眼(ER)
用の接眼光学系(13R)に入射する。このHMDのように
左右の光路長が異なる光学系においては、左右の視度等
を一致させるために補正用光学系(12)が必要となる。
[0003] The HMD includes a liquid crystal panel (11) for displaying a two-dimensional image, a half mirror (14) for separating a light beam, a mirror (15) for reflecting a light beam, left and right diopter and magnification (viewing angle). ), And an eyepiece optical system (13L, 13R) for displaying a virtual image of the two-dimensional image of the liquid crystal panel (11) on the left and right eyes (EL, ER) of the observer. It is configured.
The light beam emitted from the liquid crystal panel (11) and reflected by the half mirror (14) enters the eyepiece optical system (13L) for the left eye (EL).
On the other hand, the light beam transmitted through the half mirror (14) passes through the correction optical system (12), is reflected by the mirror (15), and is reflected by the right eye (ER).
To the eyepiece optical system (13R) for use. In an optical system having different optical path lengths on the left and right, such as the HMD, a correction optical system (12) is required in order to match the diopters on the left and right.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図3に示すHMDのよ
うに、単一の映像表示素子の映像を左右両眼で共用しよ
うとすると、映像を左右に分離するための構成によって
光学系が複雑化してしまい、それが装置全体の大型化や
大重量化等を招くことになる。
When the image of a single image display element is shared by both the left and right eyes, as in the case of the HMD shown in FIG. 3, the optical system is complicated due to the structure for separating the image into the left and right. This leads to an increase in the size and weight of the entire apparatus.

【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、安価で軽量・小型の頭部搭載型映像表示
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an inexpensive, lightweight, and compact head-mounted image display device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の頭部搭載型映像表示装置は、2次元映
像を表示する単一の2次元映像表示素子と、交差する2
つの半透過面を有し、前記2次元映像表示素子から射出
した光束を左右水平方向に分離するクロスプリズムと、
前記クロスプリズムで分離された光束を観察者の左右眼
に導くことにより、前記2次元映像を観察者眼に虚像と
して表示する左右一対の接眼光学系と、を備えた頭部搭
載型映像表示装置であって、前記各接眼光学系が、観察
者眼側から順に、第1屈折面、第1反射面、第2反射面
及び第2屈折面を有し、前記第1屈折面と前記第2反射
面とが連続した同一の光学面から成り、その光学面が、
全反射条件を満たさない入射光束に対しては前記第1屈
折面として作用し、全反射条件を満たす入射光束に対し
ては前記第2反射面として作用することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a head mounted image display device according to a first aspect of the present invention comprises a single two-dimensional image display element for displaying a two-dimensional image, and a two-dimensional image display element which intersects the two.
A cross prism that has two semi-transmissive surfaces and separates a light beam emitted from the two-dimensional image display element in the left-right horizontal direction;
A head-mounted image display device comprising: a pair of left and right eyepiece optical systems for displaying the two-dimensional image as a virtual image on an observer's eye by guiding the light beam separated by the cross prism to the left and right eyes of the observer. Wherein each eyepiece optical system has a first refraction surface, a first reflection surface, a second reflection surface, and a second refraction surface in order from the observer eye side, and the first refraction surface and the second refraction surface The reflection surface is composed of the same continuous optical surface, and the optical surface is
An incident light beam that does not satisfy the total reflection condition acts as the first refraction surface, and an incident light beam that satisfies the total reflection condition acts as the second reflection surface.

【0007】第2の発明の頭部搭載型映像表示装置は、
上記第1の発明の構成において、前記光学面と前記第1
反射面が、いずれも水平方向に偏心した非球面であるこ
とを特徴とする。
[0007] A head mounted image display device according to a second aspect of the present invention comprises:
In the configuration of the first aspect, the optical surface and the first
Each of the reflection surfaces is an aspheric surface decentered in the horizontal direction.

【0008】第3の発明の頭部搭載型映像表示装置は、
上記第1又は第2の発明の構成において、前記2次元映
像表示素子が反射型液晶パネルであり、さらに、前記ク
ロスプリズムを介して前記反射型液晶パネルと対向する
位置に照明光源が配置されていることを特徴とする。
[0008] A head-mounted image display device according to a third aspect of the present invention comprises:
In the configuration of the first or second invention, the two-dimensional image display element is a reflective liquid crystal panel, and an illumination light source is disposed at a position facing the reflective liquid crystal panel via the cross prism. It is characterized by being.

【0009】第4の発明の頭部搭載型映像表示装置は、
上記第3の発明の構成において、さらに、前記照明光源
と前記クロスプリズムとの間に偏光板が配置されてお
り、前記クロスプリズムと前記各接眼光学系との間に、
前記偏光板の偏光面と直交する偏光面を有する偏光板が
それぞれ配置されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a head mounted image display device.
In the configuration of the third aspect, a polarizing plate is further disposed between the illumination light source and the cross prism, and between the cross prism and each of the eyepiece optical systems,
A polarizing plate having a polarizing plane orthogonal to the polarizing plane of the polarizing plate is disposed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した頭部搭載
型映像表示装置を、図面を参照しつつ説明する。図1
に、本発明に係る頭部搭載型映像表示装置の基本構成を
示す。この映像表示装置は、単一の液晶パネル(1)と、
交差する2つの半透過面(2L,2R)を有するクロスプリズ
ム(2)と、左右一対の接眼光学系(3L,3R)と、で構成され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A head mounted video display device embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
1 shows a basic configuration of a head mounted image display device according to the present invention. This video display device has a single liquid crystal panel (1),
It comprises a cross prism (2) having two intersecting semi-transmissive surfaces (2L, 2R) and a pair of left and right eyepiece optical systems (3L, 3R).

【0011】液晶パネル(1)は、外部からの映像信号を
もとに2次元映像を表示する2次元映像表示素子であ
る。この映像表示装置の光学構成では、液晶パネル(1)
が光射出面側から照明されるようには構成されていない
ので、液晶パネル(1)としては透過型液晶パネルを用い
ることが望ましい。液晶パネル(1)以外の2次元映像表
示素子を用いてもよく、例えば、プラズマ素子,LED
(light emitting diode)素子,CRT(cathode-ray tub
e)等の自発光素子を液晶パネル(1)の代わりに用いても
よい。
The liquid crystal panel (1) is a two-dimensional image display element for displaying a two-dimensional image based on an external image signal. In the optical configuration of this video display device, the liquid crystal panel (1)
Is not configured to be illuminated from the light exit surface side, it is desirable to use a transmissive liquid crystal panel as the liquid crystal panel (1). A two-dimensional image display device other than the liquid crystal panel (1) may be used.
(light emitting diode) element, CRT (cathode-ray tub)
A self-luminous element such as e) may be used instead of the liquid crystal panel (1).

【0012】液晶パネル(1)から射出した光束は、クロ
スプリズム(2)の2つの半透過面(2L,2R)で左右水平方向
に分離される。クロスプリズム(2)で分離された光束
は、左右一対の接眼光学系(3L,3R)に入射する。接眼光
学系(3L,3R)は、クロスプリズム(2)で分離された光束を
観察者の左右眼(EL,ER)に導くことにより、液晶パネル
(1)の2次元映像を観察者眼(EL,ER)に虚像として表示す
る。
The luminous flux emitted from the liquid crystal panel (1) is horizontally and horizontally separated by two semi-transmissive surfaces (2L, 2R) of the cross prism (2). The light beam separated by the cross prism (2) enters a pair of left and right eyepiece optical systems (3L, 3R). The eyepiece optical system (3L, 3R) guides the light beam separated by the cross prism (2) to the left and right eyes (EL, ER) of the observer,
The two-dimensional image of (1) is displayed as a virtual image on the observer's eyes (EL, ER).

【0013】各接眼光学系(3L,3R)は、観察者眼(EL,ER)
側から順に、第1屈折面(S1)、第1反射面(S2)、第2反
射面(S3)及び第2屈折面(S4)を有している。第1屈折面
(S1)と第2反射面(S3)とは連続した同一の光学面から成
り、その光学面が、全反射条件を満たさない入射光束に
対しては第1屈折面(S1)として作用し、全反射条件を満
たす入射光束に対しては第2反射面(S3)として作用す
る。したがって、クロスプリズム(2)からの射出後、第
2屈折面(S4)で屈折した光束は、第2反射面(S3)に対し
て臨界角以上の角度で入射して全反射される。そして、
第2反射面(S3)での全反射後、第1反射面(S2)で反射さ
れた光束は、第1屈折面(S1)に対して臨界角未満の角度
で入射して屈折する。なお、第1反射面(S2)は金属蒸着
等によりコーティングが施されたミラー面でもよいが、
第1反射面(S2)に対する入射光束が全反射条件を満たす
ように構成された面でもよい。
Each eyepiece optical system (3L, 3R) has an observer's eye (EL, ER).
In order from the side, it has a first refraction surface (S1), a first reflection surface (S2), a second reflection surface (S3), and a second refraction surface (S4). 1st refraction surface
(S1) and the second reflection surface (S3) are composed of the same continuous optical surface, and the optical surface acts as a first refraction surface (S1) for an incident light beam that does not satisfy the total reflection condition, The incident light beam that satisfies the total reflection condition acts as the second reflection surface (S3). Therefore, after exiting from the cross prism (2), the light beam refracted by the second refraction surface (S4) is incident on the second reflection surface (S3) at an angle greater than the critical angle and is totally reflected. And
After the total reflection on the second reflection surface (S3), the light beam reflected on the first reflection surface (S2) enters the first refraction surface (S1) at an angle smaller than the critical angle and is refracted. Note that the first reflection surface (S2) may be a mirror surface coated with metal vapor deposition or the like,
The surface may be configured so that the light beam incident on the first reflection surface (S2) satisfies the condition of total reflection.

【0014】本映像表示装置では、単一の液晶パネル
(1)の映像を左右両眼(EL,ER)で共用する方式をとってい
るため、装置を低コストで実現することができる。しか
も、光束を左右水平方向に分離するクロスプリズム(2)
を左右眼(EL,ER)への映像の分離に用いているため、光
学系が複雑化することもない。したがって、映像表示装
置の軽量・小型化を達成することができる。また、第1
反射面(S2)と、第1屈折面(S1)及び第2反射面(S3)を構
成している前述の光学面とは、いずれも水平方向に偏心
した非球面で構成されている。その水平方向の偏心によ
りクロスプリズム(2)での光束の分離が容易になり、ま
た水平方向に偏心した自由曲面プリズムを左右の接眼光
学系(3L,3R)に用いることにより、光学構成の更なる簡
素化が可能となる。
In this image display device, a single liquid crystal panel
Since the method of (1) is shared by the left and right eyes (EL, ER), the apparatus can be realized at low cost. Moreover, a cross prism (2) that separates the luminous flux in the horizontal direction
Is used for separating the image into the left and right eyes (EL, ER), so that the optical system does not become complicated. Therefore, the weight and size of the image display device can be reduced. Also, the first
The reflecting surface (S2) and the above-mentioned optical surfaces forming the first refracting surface (S1) and the second reflecting surface (S3) are each formed of an aspheric surface decentered in the horizontal direction. The horizontal eccentricity facilitates the separation of the light beam by the cross prism (2), and the free-form prism decentered in the horizontal direction is used for the left and right eyepiece optical systems (3L, 3R) to improve the optical configuration. Further simplification is possible.

【0015】図2に、反射型液晶パネル(4)を用いた頭
部搭載型映像表示装置の実施の形態を示す。なお、図1
に示す実施の形態と同一の部分や相当する部分には、同
一の符号を付して重複説明を適宜省略する。図2に示す
映像表示装置は、単一の反射型液晶パネル(4)と、クロ
スプリズム(2)と、左右一対の接眼光学系(3L,3R)と、照
明光源(5)と、照明用の偏光板(6)と、左眼(EL)用の偏光
板(7L)と、右眼(ER)用の偏光板(7R)と、で構成されてい
る。
FIG. 2 shows an embodiment of a head-mounted image display device using a reflection type liquid crystal panel (4). FIG.
The same reference numerals are given to the same or corresponding parts as those of the embodiment shown in FIG. The image display device shown in FIG. 2 includes a single reflective liquid crystal panel (4), a cross prism (2), a pair of right and left eyepiece optical systems (3L, 3R), an illumination light source (5), and an illumination light source (5). , A polarizing plate (7L) for the left eye (EL), and a polarizing plate (7R) for the right eye (ER).

【0016】反射型液晶パネル(4)は、外部からの映像
信号をもとに2次元映像を表示する2次元映像表示素子
であり、その光射出面側からの照明を行うための照明光
源(5)が、クロスプリズム(2)を介して反射型液晶パネル
(4)と対向する位置に配置されている。照明光源(5)から
発せられた照明光は、偏光板(6)を通過することにより
直線偏光となる。その直線偏光は、クロスプリズム(2)
を透過した後、反射型液晶パネル(4)を照明する。クロ
スプリズム(2)を通過する際、照明光の一部が各半透過
面(2L,2R)で反射される。しかし、2枚の偏光板(7L,7R)
が共に照明用の偏光板(6)の偏光面と直交する偏光面を
有しているため、各半透過面(2L,2R)で反射された照明
光は各偏光板(7L,7R)で遮られることになる。
The reflection type liquid crystal panel (4) is a two-dimensional image display element for displaying a two-dimensional image based on an external image signal, and has an illumination light source (illumination source) for illuminating from the light exit surface side. 5) is a reflective liquid crystal panel through a cross prism (2).
It is arranged at a position facing (4). The illumination light emitted from the illumination light source (5) becomes linearly polarized light by passing through the polarizing plate (6). The linearly polarized light is a cross prism (2)
After that, the reflective liquid crystal panel (4) is illuminated. When passing through the cross prism (2), a part of the illumination light is reflected by each semi-transmissive surface (2L, 2R). However, two polarizing plates (7L, 7R)
Both have a polarization plane orthogonal to the polarization plane of the illumination polarizer (6), so that the illumination light reflected on each semi-transmissive surface (2L, 2R) is reflected by each polarizer (7L, 7R). You will be blocked.

【0017】照明された反射型液晶パネル(4)は、表示
する2次元映像に応じた部分的な偏光変換を照明光に対
して行う。反射型液晶パネル(4)で偏光変換された光束
は、クロスプリズム(2)で左右水平方向に分離される。
クロスプリズム(2)で分離された光束は、各偏光板(7L,7
R)に入射する。上述したように各偏光板(7L,7R)は偏光
板(6)の偏光面と直交する偏光面を有しているため、反
射型液晶パネル(4)で偏光変換された光束は各偏光板(7
L,7R)を通過することが可能である。各偏光板(7L,7R)を
通過した適正な映像表示光束は、左右一対の接眼光学系
(3L,3R)に入射する。接眼光学系(3L,3R)は、表示光束を
観察者の左右眼(EL,ER)に導くことにより、反射型液晶
パネル(4)の2次元映像を観察者眼(EL,ER)に虚像として
表示する。
The illuminated reflective liquid crystal panel (4) performs partial polarization conversion on the illumination light according to the two-dimensional image to be displayed. The light beam polarized and converted by the reflection type liquid crystal panel (4) is separated by the cross prism (2) in the horizontal direction.
The luminous flux separated by the cross prism (2) is applied to each polarizing plate (7L, 7L).
R). As described above, since each polarizing plate (7L, 7R) has a polarizing plane orthogonal to the polarizing plane of the polarizing plate (6), the luminous flux subjected to the polarization conversion by the reflective liquid crystal panel (4) is applied to each polarizing plate. (7
L, 7R). The appropriate image display luminous flux that has passed through each polarizing plate (7L, 7R) is transmitted to a pair of left and right eyepiece optical systems.
(3L, 3R). The eyepiece optical system (3L, 3R) guides the display light beam to the left and right eyes (EL, ER) of the observer, thereby forming a two-dimensional image of the reflective liquid crystal panel (4) on the observer's eyes (EL, ER). Display as

【0018】上述したように、照明光源(5)とクロスプ
リズム(2)との間には偏光板(6)が配置されており、クロ
スプリズム(2)と各接眼光学系(3L,3R)との間には、偏光
板(6)の偏光面と直交する偏光面を有する偏光板(7L,7R)
がそれぞれ配置されている。このように各偏光板(6,7L,
7R)を配置することにより、クロスプリズム(2)で直接反
射された照明光がゴースト光として観察者眼(EL,ER)に
入射するのを防ぐことができる。
As described above, the polarizing plate (6) is disposed between the illumination light source (5) and the cross prism (2), and the cross prism (2) and each eyepiece optical system (3L, 3R) are provided. Between the polarizing plate having a polarizing plane orthogonal to the polarizing plane of the polarizing plate (6) (7L, 7R)
Are arranged respectively. Thus, each polarizing plate (6, 7L,
By arranging 7R), it is possible to prevent the illumination light directly reflected by the cross prism (2) from entering the observer's eyes (EL, ER) as ghost light.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
一の2次元映像表示素子の映像を左右両眼で共用する方
式をとっているため、装置を低コストで実現することが
でき、しかも、光束を左右水平方向に分離するクロスプ
リズムを左右眼への映像の分離に用いているため、光学
系が複雑化することもない。したがって、映像表示装置
の軽量・小型化を達成することができる。
As described above, according to the present invention, since the image of a single two-dimensional image display element is shared by the left and right eyes, the apparatus can be realized at low cost. In addition, since the cross prism for separating the light beam in the horizontal direction is used for separating the image to the left and right eyes, the optical system does not become complicated. Therefore, the weight and size of the image display device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る頭部搭載型映像表示装置の基本構
成を模式的に示す光学構成図。
FIG. 1 is an optical configuration diagram schematically showing a basic configuration of a head mounted video display device according to the present invention.

【図2】反射型液晶パネルを用いた頭部搭載型映像表示
装置の実施の形態を模式的に示す光学構成図。
FIG. 2 is an optical configuration diagram schematically showing an embodiment of a head mounted image display device using a reflection type liquid crystal panel.

【図3】頭部搭載型映像表示装置の従来例を模式的に示
す光学構成図。
FIG. 3 is an optical configuration diagram schematically showing a conventional example of a head mounted image display device.

【符号の説明】 1 …液晶パネル 2 …クロスプリズム 3L …左眼用の接眼光学系 3R …右眼用の接眼光学系 S1 …第1屈折面(光学面) S2 …第1反射面 S3 …第2反射面(光学面) S4 …第2屈折面 4 …反射型液晶パネル 5 …照明光源 6 …照明用の偏光板 7L …左眼用の偏光板 7R …右眼用の偏光板 EL …観察者の左眼 ER …観察者の右眼[Description of Signs] 1 ... Liquid crystal panel 2 ... Cross prism 3L ... Eyepiece optical system for left eye 3R ... Eyepiece optical system for right eye S1 ... First refraction surface (optical surface) S2 ... First reflection surface S3 ... First 2 reflection surface (optical surface) S4… second refraction surface 4… reflection type liquid crystal panel 5… illumination light source 6… polarization plate for illumination 7L… polarization plate for left eye 7R… polarization plate for right eye EL… observer Left eye ER… observer's right eye

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 英喜 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA10 HA18 HA23 HA28 MA20 2H091 FA08X FA14X FA14Y FA21X FA41X FD03 LA11 5G435 AA00 AA18 BB02 BB04 BB06 BB12 BB16 EE22 FF05 GG01 GG03 GG08 LL00 LL07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hideki Osada 2-3-1, Azuchicho, Chuo-ku, Osaka City International Building Minolta Co., Ltd. F-term (reference) 2H088 EA10 HA18 HA23 HA28 MA20 2H091 FA08X FA14X FA14Y FA21X FA41X FD03 LA11 5G435 AA00 AA18 BB02 BB04 BB06 BB12 BB16 EE22 FF05 GG01 GG03 GG08 LL00 LL07

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元映像を表示する単一の2次元映像
表示素子と、 交差する2つの半透過面を有し、前記2次元映像表示素
子から射出した光束を左右水平方向に分離するクロスプ
リズムと、 前記クロスプリズムで分離された光束を観察者の左右眼
に導くことにより、前記2次元映像を観察者眼に虚像と
して表示する左右一対の接眼光学系と、 を備えた頭部搭載型映像表示装置であって、 前記各接眼光学系が、観察者眼側から順に、第1屈折
面、第1反射面、第2反射面及び第2屈折面を有し、前
記第1屈折面と前記第2反射面とが連続した同一の光学
面から成り、その光学面が、全反射条件を満たさない入
射光束に対しては前記第1屈折面として作用し、全反射
条件を満たす入射光束に対しては前記第2反射面として
作用することを特徴とする頭部搭載型映像表示装置。
1. A cross which has a single two-dimensional image display element for displaying a two-dimensional image and two intersecting semi-transmissive surfaces, and separates a light beam emitted from the two-dimensional image display element in the left-right horizontal direction. A head-mounted type comprising: a prism; and a pair of left and right eyepiece optical systems for displaying the two-dimensional image as a virtual image on the observer's eye by guiding the light beam separated by the cross prism to the left and right eyes of the observer. An image display device, wherein each of the eyepiece optical systems has a first refraction surface, a first reflection surface, a second reflection surface, and a second refraction surface in order from the observer eye side, and the first refraction surface and The second reflecting surface is formed of the same continuous optical surface, and the optical surface acts as the first refraction surface for the incident light beam that does not satisfy the total reflection condition, and converts the incident light beam that satisfies the total reflection condition to the incident light beam. On the other hand, it functions as the second reflecting surface. Head-mounted video display device for.
【請求項2】 前記光学面と前記第1反射面が、いずれ
も水平方向に偏心した非球面であることを特徴とする請
求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。
2. The head-mounted image display device according to claim 1, wherein the optical surface and the first reflection surface are both aspheric surfaces decentered in a horizontal direction.
【請求項3】 前記2次元映像表示素子が反射型液晶パ
ネルであり、さらに、前記クロスプリズムを介して前記
反射型液晶パネルと対向する位置に照明光源が配置され
ていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の頭
部搭載型映像表示装置。
3. The two-dimensional image display device is a reflective liquid crystal panel, and an illumination light source is disposed at a position facing the reflective liquid crystal panel via the cross prism. 3. The head mounted image display device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 さらに、前記照明光源と前記クロスプリ
ズムとの間に偏光板が配置されており、前記クロスプリ
ズムと前記各接眼光学系との間に、前記偏光板の偏光面
と直交する偏光面を有する偏光板がそれぞれ配置されて
いることを特徴とする請求項3記載の頭部搭載型映像表
示装置。
4. A polarizing plate is provided between the illumination light source and the cross prism, and a polarized light orthogonal to a polarizing plane of the polarizing plate is provided between the cross prism and each of the eyepiece optical systems. The head-mounted image display device according to claim 3, wherein polarizing plates each having a surface are arranged.
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