(57)【要約】【課題】  均一に明るく画像表示素子を照明し、コンパクトで画像に色むらを生じさせない画像表示系を実現すること。【解決手段】  光源１と、画像表示素子６と、光源１から射出される光を画像表示素子側に向けて反射する楕円鏡２と、画像表示素子６により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系８とを有する画像表示系であって、楕円鏡２の反射面に拡散性を持たせた。【選択図】  図１
2006011272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を該画像表示素子側に向けて反射する反射部材と、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、該反射部材の反射面が拡散性を持つことを特徴とする画像表示系。
【請求項２】
前記反射部材の拡散性は、反射面の垂直方向から光線を入射させたときに反射される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する反射光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、
１≦ｎ≦２０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１の画像表示系。
【請求項３】
前記反射部材は楕円鏡であり、該楕円鏡の第１焦点位置は前記光源の位置に設定され、該楕円鏡の第２焦点位置は前記画像表示素子の中心と光学的に等価な位置に設定されることを特徴とする請求項１又は２の画像表示系。
【請求項４】
前記楕円鏡の拡散性は、反射面の領域によって異なることを特徴とする請求項２又は３の画像表示系。
【請求項５】
前記楕円鏡の反射面の拡散性は、反射面のうち前記光源から遠い領域の拡散性が、近い領域の拡散性よりも高いことを特徴とする請求項４の画像表示系。
【請求項６】
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を該画像表示素子側に向けて反射する楕円鏡と、該楕円鏡で反射した光を拡散させる拡散部材と、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、該光源が、該楕円鏡の第１焦点位置に配置されていることを特徴とする画像表示系。
【請求項７】
前記拡散部材の拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、
１≦ｎ≦１５
なる条件を満足することを特徴とする請求項７の画像表示系。
【請求項８】
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を平行光にする第１の凸レンズと、該平行光を拡散するとともに該画像表示素子側に導く拡散性を持つ第２の凸レンズと、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴とする画像表示系。
【請求項９】
前記第２の凸レンズの拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、
１≦ｎ≦１５
なる条件を満足することを特徴とする請求項８の画像表示系。
【請求項１０】
光源と、画像表示素子と、該光源から射出される光を平行光にする第１の凸レンズと、該平行光を該画像表示素子に向けて拡散及び反射させる反射部材と、該反射部材で反射された光を該画像表示素子に集光する第２の凸レンズと、該画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴とする画像表示系。
【請求項１１】
前記反射部材の拡散性は、該拡散部材の垂直方向と平行に光を入射させたときに射出される光の垂直方向からのなす角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、
１≦ｎ≦１５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１０の画像表示系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像表示系に関し、所謂ヘッドマウントディスプレイなどの画像表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドマウントディスプレイなどにおいては、特許文献１，２のように装置全体を小型化するための光学系がいろいろ考案されている。
【特許文献１】特開２０００−２４９９７６号公報
【特許文献２】特開２０００−０８１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１においては、光源の光を画像表示手段に導く照明光学系に、面光源を作るための凸レンズ及び拡散板、さらに面光源の光を画像表示手段に集光するためのもう１つの凸レンズが含まれているため、光源からの光を効率的に画像表示手段に導くことはできるが、照明光学系が大型化してしまい、ヘッドマウントディスプレイなどの小型の画像表示系に用いる照明系としては、若干大きすぎて不適切である。
【０００４】
特許文献２では、光源の光を一つの光分割手段により画像表示手段に導いているため、極めて簡単な構成で画像表示手段を照明できるが、光分割手段としてハーフミラーを用いているため、照明の効率が低く、また、光源としてＲＧＢを表示画像の切り替えに同期して順次点灯させているが、光源ＲＧＢは離れて位置しているので各色により画像を照明する領域が異なり、色ムラが大きく発生してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、上記の課題を克服し、均一に明るく画像表示手段を照明し、コンパクトで画像に色むらを生じさせない画像表示系を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本願第１発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を画像表示素子側に向けて反射する反射部材と、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、反射部材の反射面が拡散性を持つことを特徴としている。
【０００７】
また、本願第２発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を画像表示素子側に向けて反射する楕円鏡と、楕円鏡で反射した光を拡散させる拡散部材と、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有し、光源が楕円鏡の第１焦点位置に配置されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本願第３発明の画像表示系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を平行光にする第１の凸レンズと、平行光を拡散するとともに画像表示素子側に導く第２の凸レンズと、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴としている。
【０００９】
また、本願第３発明の画像表示光学系は、光源と、画像表示素子と、光源から射出される光を平行光にする第１の凸レンズと、平行光を画像表示素子に向けて拡散及び反射させる反射部材と、反射部材で反射された光を画像表示素子に集光する第２の凸レンズと、画像表示素子により画像変調を受けた光を観察者の眼に導く観察光学系とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、極めて簡単な構成でありながら、画像表示手段を均一な明るさで効率的に照明することができ、また、光源の光を画像表示手段に導く照明系を大幅に小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態は、拡散性を有する楕円鏡を用いた実施形態である。
【００１２】
図１は、実施例１の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は反射面に拡散性を施した楕円鏡、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としての反射型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。
【００１３】
光源１から発せられた光は、楕円鏡２に入射し、楕円鏡２の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム５側に導かれ、第１の偏光板３を透過し、一部の光は遮光部材４によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム５の第１の面である入射面１０から照明プリズム５に入射して、第３の面１１でパネル６側に向けて全反射され、第２の面１２を透過してパネル（反射型液晶素子等の画像表示手段）６に導かれる。パネル６に入射した光は、パネル６で画像変調を受けて反射されて画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１から射出し、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００１４】
光源１は楕円鏡２の第１焦点位置の近傍に配置され、パネル６の中心は楕円鏡２の第２焦点位置を照明プリズム５の反射面１１について対称的に折り返し、楕円鏡２の反射面から第２焦点位置までの長さについては、照明プリズム５内では、楕円鏡２によって反射された光が照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１で反射され、第２の面１２から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。
【００１５】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【００１６】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、該プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００１７】
図２は、光源１から射出される光をパネル６に導く反射面に拡散性を施した楕円鏡２の効果について説明する図である。楕円鏡２の第１焦点位置に配置された光源１から射出される光は、楕円鏡２によって、楕円鏡２の第２焦点位置に向かう方向に強度が最大で、該方向からの成す角度が大きい光線ほど強度が小さくなる分布の光束として、パネルに導かれる。
【００１８】
図３は、照明プリズム５の第１の面１０に平行な方向から見た光路図である。遮光部材４により、照明プリズム５内を多重反射して画像表示素子に入射する不要な光を除去している。
【００１９】
ここで、楕円鏡２の反射面に施した拡散性は、反射面の垂直方向から光線を入射させたときに反射される光の垂直方向からの成す角をθとし、入射光に対する反射光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、
１≦ｎ≦２０                        …（１）
なる条件を満足するようにしている。
【００２０】
図４は、楕円鏡２の反射面の拡散性を説明する図であり、ｎが１のように小さいときには拡散性が高く、また、ｎが２０のように大きいときには拡散性が低い。ｎが式（１）の下限値を下回るとき、拡散板３の拡散性は高くなり、そのためパネル６を均一に照明することはできるが、光源１から射出されパネル６に至る光線の割合である照明効率が低くなり、画像が若干暗くなってしまう。また、ｎが式（１）の上限値を上回るとき、拡散板３の拡散性が低いため画像中心が明るくなる一方、画像周辺が暗くなってパネル６上の照度ムラが大きくなってしまう。
【００２１】
また、このとき光源１としてＲＧＢの各色光に対応したＬＥＤを順次発光するカラーシーケンシャル方式を用いており、各色のＬＥＤは図１に示すように０．５３ｍｍだけ離れて照明プリズム５の入射面１０に平行に一列に配置されているため、拡散性が低いと各色の光源像が観察者の瞳上で分離してしまい、画像を見るときに画像の箇所によって赤色の強い領域、緑色の強い領域、青色の強い領域が分かれて存在してしまう。
【００２２】
また、図１に示すように、照明プリズム５の第１の面１０には遮光部材４を配置して、パネル６を照明しない不要な光を遮光したほうが良い。遮光部材４がない場合、照明プリズム６の内部を多重反射して観察者の眼９に入る光や、パネル６を照明しないで観察者の眼９に至る光が存在してしまい、フレアなどの原因となる。
【００２３】
図５は、実施例２の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、１６は凸レンズ、２は反射面に拡散性を施した楕円鏡、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としての反射型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。
【００２４】
光源１から発せられた光は、凸レンズ１６に入射し、該凸レンズ１６により楕円鏡２に集光するように屈折し、楕円鏡２に入射し、楕円鏡２の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム５側に導かれ、第１の偏光板３を透過し、一部の光は遮光部材４によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム５の入射面である第１の面１０から照明プリズム５に入射して、第３の面１１でパネル６側に向けて全反射され、第２の面１２を透過してパネル６に導かれる。パネル６に入射した光は、該パネル６で画像変調を受けて反射されて画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１から射出し、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００２５】
パネル６の中心位置は楕円鏡２の第２焦点位置を照明プリズム５の反射面１１について対照的に折り返し、楕円鏡２の反射面から第２焦点位置までの長さについては、照明プリズム５内では、楕円鏡２によって反射された光が照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１で反射され、第２の面１２から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。
【００２６】
凸レンズ１６は、光源１と楕円鏡２の間に配置され、楕円鏡２の反射面を拡散性なしの鏡面と仮定したとき、第２焦点位置から逆に光線追跡を行い、楕円鏡２によって反射された光が凸レンズ１６によって集光される位置に光源１は配置されている。
【００２７】
ここで、照明プリズム５は、本発明第１の実施形態の構成と同様である。
【００２８】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００２９】
図６は、光源１から射出される光をパネル６に導く凸レンズ１６と、反射面に拡散性を施した楕円鏡２の効果について説明する図である。光源１から射出される光は、凸レンズ１６によって楕円鏡２に集光するように屈折し、楕円鏡２によって、楕円鏡２の第２焦点位置に向かう方向に強度が最大で、該方向からの成す角度が大きい光線ほど強度が小さくなる分布の光束として、パネル６に導かれる。
【００３０】
ここで、楕円鏡２の反射面に施した拡散性は、実施例１と同様である。
【００３１】
また、遮光部材の配置についても、実施例１と同様である。
【００３２】
図７は、実施例３の構成を説明する図であり、１及び１７はＲＧＢの光を発する光源、２は反射面に拡散性を施した２枚の楕円鏡を接合した反射部材、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としての反射型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。
【００３３】
光源１及び１７から発せられた光はそれぞれ、２つの反射鏡を接合した反射部材２に入射し、該反射部材２の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されて照明プリズム５側に導かれ、第１の偏光板３を透過し、一部の光は遮光部材４によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム５の第１の面１０から照明プリズム５に入射して、第３の面１１でパネル６側に向けて全反射され、第２の面１２を透過してパネル６に導かれる。パネル６に入射した光は、パネル６で画像変調を受けて反射され画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１から射出し、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００３４】
光源１及び１７はそれぞれ、反射部材２の２つの楕円鏡の第１焦点位置の近傍に配置され、パネル６の中心は、楕円鏡の第２焦点位置を照明プリズム５の反射面１１について対称的に折り返し、楕円鏡２の反射面から第２焦点位置までの長さについては、照明プリズム５内では、楕円鏡２によって反射された光が照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１で反射され、第２の面１２から射出されるまでの光路の空気換算した長さにしている。
【００３５】
ここで、照明プリズム５は、実施例１の構成と同様である。
【００３６】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、該プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００３７】
ここで、反射部材２の反射面に施した拡散性は、実施例１と同様である。
【００３８】
また、遮光部材の配置についても、実施例１と同様である。
【００３９】
図８は、実施例４の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は反射面に拡散性を施した楕円鏡、３は第１の偏光板、６は画像表示手段としての透過型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内はパネルの長辺方向から見た図である。
【００４０】
光源１から発せられた光は、楕円鏡２に入射し、該楕円鏡２の拡散性を有する反射面によって反射・拡散されてパネル６側に導かれ、第１の偏光板３を透過し、パネル６に入射する。パネル６に入射した光は、画像変調を受けてパネル６から射出し、第２の偏光板７を透過したあとプリズムレンズ８に導かれる。
【００４１】
光源１は楕円鏡２の第１焦点位置の近傍に配置され、パネル６は中心が第２焦点位置の近傍に配置されている。
【００４２】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６を透過した光は画像光として、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４，１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００４３】
ここで、光源１及びパネル６の中心位置は、それぞれ楕円鏡２の第１焦点位置の近傍及び第２焦点位置の近傍である。
【００４４】
また、楕円鏡２の反射面の拡散性は、実施例１と同様である。
【００４５】
図９は、実施例５の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は反射面に拡散性を施した楕円鏡、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としての透過型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。
【００４６】
光源１から発せられた光は、楕円鏡２の拡散性を有する反射面によって、反射・拡散され、照明プリズム５側に導かれ、一部の光は遮光部材４によって遮光され、それ以外の光は照明プリズム５の入射面である第１の面１０から入射して、第３の面１１でパネル６側に向けて反射され、照明プリズム５の第２の面１２を透過して、第１の偏光板３を透過し、パネル６側に導かれる。パネル６に入射した光は、画像変調を受けてパネル６から射出し、第２の偏光板７を透過し、プリズムレンズ８側に導かれる。
【００４７】
光源１は楕円鏡２の第１焦点位置の近傍に配置され、パネル６は、光源１からパネル６中心に至る光路の照明プリズム５内を空気換算して決まる第２焦点位置に配置されている。
【００４８】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、画像光はプリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００４９】
また、楕円鏡２の反射面の拡散性は、実施例１と同様である。
【００５０】
図１０は、実施例６の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は反射面に拡散性を施した楕円鏡、１８は平面ミラー、３は第１の偏光板、６は画像表示手段としての透過型のパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は図に示した矢印の方向から見た図である。
【００５１】
光源１から発せられた光は、該楕円鏡２の拡散性を有する反射面によって、反射・拡散され、平面ミラー１８に入射し、反射されてパネル６側に導かれる。パネル６側に導かれた光は、第１の偏光板３を透過したあと、一部の光は遮光部材４によって遮光され、その他の光はパネル６に入射し、画像変調を受けてパネル６から射出し、第２の偏光板７を透過し、プリズムレンズ８に導かれる。
【００５２】
光源１は楕円鏡２の第１焦点位置の近傍に配置され、パネル６は中心位置が、楕円鏡２の第２焦点位置を平面ミラー１８の反射面について対称的に折り返した位置の近傍に配置されている。
【００５３】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、画像光は該プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４，１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００５４】
また、楕円鏡２の反射面の拡散性は、実施例１と同様である。
【００５５】
次に数値実施例を示す。
【００５６】
図１１は、数値実施例の楕円鏡の形状及び位置に関する説明図である。
【００５７】
ａは楕円鏡の長軸の長さ、ｂは楕円鏡２の短軸の長さ、αは光源１から射出される光の利用角、θは光源１からパネル６の中心に至る光線で、照明プリズム５の第１の面１０に垂直に入射する光線を光軸とするとき、光源１と楕円鏡２の間の光軸と楕円鏡２の長軸との成す角度であり、Δｔ１は光源１のパネル６の長辺方向に平行移動した量であり、Δｔ２は楕円鏡２のパネル６の長辺方向に平行移動した量である。
【００５８】
本実施例の観察光学系は偏心面で構成しているので、光学系の形状を表すために絶対座標系とローカル座標系を設定する。図１２は絶対座標系とローカル座標系の説明図であり、以下で説明する。
【００５９】
絶対座標系の原点は観察者の望ましき瞳孔位置の中心Ｏに設定し、Ｚ軸は点Ｏを通り瞳孔面に垂直な直線であり、プリズムレンズ８内で反射によって折り曲げられた光軸によって定まる平面上にある。Ｙ軸は原点Ｏを通りその平面上でＺ軸に対して反時計回りに９０°の角度をなす直線である。Ｘ軸は原点Ｏを通り、Ｙ，Ｚ軸に対して直交する直線である。
【００６０】
ローカル座標の原点Ｏｉは絶対座標（ｄＸｉ，ｄＹｉ，ｄＺｉ）で各面ｉ毎に設定する。ローカル座標のＺ軸はＹＺ平面内で原点Ｏｉを通り、絶対座標系のＺ軸と角度Ｔｉｌｔｉをなす直線である。ここでＴｉｌｔｉは、ローカル座標のＺ軸が、原点Ｏｉを通り絶対座標系のＺ軸に平行な直線に対して反時計回りの角度を成すときに正とする。ローカル座標のＹ軸は原点Ｏｉを通りローカル座標のＺ軸に対して反時計回りに９０°の角度をなす直線である。ローカル座標のＸ軸は原点Ｏｉを通り、ローカル座標のＹ軸及びＺ軸に直交する直線である。
【００６１】
各面の形状はローカル座標で表す。各実施例において光学作用面の形状は、２次曲面を表す形状関数にゼルニケ多項式による非球面を有する形状をしており、以下に示す関数により表す。
【００６２】
Z =  c(x2+y2)/[1+｛1-c2(x2+y2)｝1/2]
+c4 (x2-y2)
+c5 (-1+2x2+2y2)
+c9 (-2y+3x2y+3y3)
+c10 (3x2y-y3)
+c11 (x4-6x2y2+y4)
+c12 (-3x2+4x4+3y2-4y4)
+c13 (1-6x2+6x4-6y2+12x2y2+6y4)
+c19 (3y-12x2y+10x4y-12y3+20x2y3+10y5)
+c20 (-12x2y+15x4y+4y3+10x2y3-5y5)
+c21 (5x4y-10x2y3+y5)
+c22 (x6-15x4y2+15x2y4-y6)
+c23 (6x6-30x4y2-30x2y4+6y6-5x4+30x2y2-5y4)
+c24 (15x6+15x4y2-15x2y4-15y6-20x4+20y4+6x2-6y2)
+c25 (20x6+60x4y2+60x2y4+20y6-30x4-60x2y2-30y4+12x2+12y2-1)
【００６３】
ここにｒを各面の基本曲率半径とするとき、ｃはｃ＝１／ｒである。また、ｃｉは各面におけるｉ番目のゼルニケ多項式の非球面係数である。上式では、ｙは偶数次の項だけでなく奇数次の項も存在するのに対し、ｘは偶数次の項しか存在しない。これはこの式で表される面が、ＹＺ面（１つの平面）に関してのみ対称な形状であることを意味する。
【００６４】
以下は上記定義に従った数値実施例１，２のデータである。
【００６５】
（数値実施例１）
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
ａ＝１３．３００ｍｍ
ｂ＝１０．４０７ｍｍ
α＝２８°
θ＝９６．５８７°
Δｔ１＝０．６００ｍｍ
Δｔ２＝０．６００ｍｍ
式（１）の数値：１≦３（＝ｎ）≦２０
観察光学系の数値実施例
ｆｘ（Ｘ方向の焦点距離）＝１９．１１８ｍｍ
ｆｙ（Ｙ方向の焦点距離）＝１９．３７６ｍｍ
ｗｘ（Ｘ方向の半画角）＝１４．６°
ｗｙ（Ｙ方向の半画角）＝１１．１°
ｐｒｉｓｍ  ｎ（プリズムレンズの屈折率）＝１．５７１
S1   r  :∞              d :31.61   n : 1.0000
S2    dY -61.22   dZ  31.61    Tilt  -4.58
r  :-387.806
c4 :-4.885e-04     c5 :-3.769e-04     c9 :-4.612e-07
c10:-1.599e-06     c11: 2.735e-08     c12: 1.302e-09
c13:-2.524e-09     c19:-1.755e-11     c20: 2.857e-12
c21: 3.613e-10     c22:-4.584e-12     c23:-1.324e-13
c24: 9.690e-14     c25:-2.070e-13
S3    dY  -5.89   dZ  37.23    Tilt -23.86
r  : -62.575
c4 :-1.293e-03     c5 :-1.070e-03     c9 :-3.652e-06
c10:-9.954e-06     c11: 3.326e-07     c12:-6.316e-07
c13: 9.565e-08     c19:-1.707e-08     c20: 1.741e-08
c21:-1.442e-08     c22:-2.759e-10     c23: 3.529e-10
c24:-2.403e-11     c25: 1.781e-10
S4    dY -61.22   dZ  31.61    Tilt  -4.58
r  :-387.806
c4 :-4.885e-04     c5 :-3.769e-04     c9 :-4.612e-07
c10:-1.599e-06     c11: 2.735e-08     c12: 1.302e-09
c13:-2.524e-09     c19:-1.755e-11     c20: 2.857e-12
c21: 3.613e-10     c22:-4.584e-12     c23:-1.324e-13
c24: 9.690e-14     c25:-2.070e-13
S5    dY   8.08   dZ  46.89    Tilt  44.96
r  :-185.986
c4 : 1.348e-02     c5 :-5.340e-03     c9 :-5.793e-05
c10:-2.757e-04     c11:-1.124e-05     c12:-8.225e-06
c13: 6.202e-07     c19:-1.004e-07     c20:-2.030e-07
c21:-4.138e-07     c22: 0.000e+00     c23: 0.000e+00
c24: 0.000e+00     c25: 0.000e+00
S6    dY  12.95   dZ  42.02    Tilt -62.17
S6   r  :∞              d : 0.20   n : 1.0000
S7    dY  13.13   dZ  41.92    Tilt  66.50
S7   r  :∞              d : 6.00   n : 1.6968
S8    dY  18.43   dZ  39.12    Tilt  37.65
S8   r  :∞              d : 0.30   n : 1.0000
S9   r  :∞              d : 1.76   n : 1.5230
S10   r  :∞              d : 0.00   n : 1.0000
【００６６】
ここで、Ｓｉ（ｉ＝１〜１０）は図１２に示すように観察者の眼から逆トレースしたときに光線の通る順に、プリズムレンズの３つの面、照明プリズムの２つの面、パネルの像面を示す。また、ｆｘはプリズムレンズのｘ方向の焦点距離に相当する値で、観察者の眼からの逆トレースにおいて、無限遠物体からの入射光の入射角度θと、その光線がパネルで結像する像高ｘｍから、
ｆｘ＝ｘｍ／ｔａｎθ
として算出したものであり、ここでは単に焦点距離と呼ぶこととする。また、ｆｙはｙ方向の焦点距離であり、ｘ方向の焦点距離と同様にして算出するが、パネル上側と下側で焦点距離が異なるため、パネル上側の像高ｙｍとパネル下側の像高−ｙｍ′からそれぞれ求めた焦点距離の平均値としている。
【００６７】
（数値実施例２）
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
ａ＝１３．３００ｍｍ
ｂ＝１０．４０７ｍｍ
α＝２８°
θ＝９６．５８７°
Δｔ１＝０．６００ｍｍ
Δｔ２＝０．６００ｍｍ
式（１）の数値：１≦１８（＝ｎ）≦２０
観察光学系の数値実施例
ｆｘ（ｘ方向の焦点距離）＝２３．７１９ｍｍ
ｆｙ（ｙ方向の焦点距離）＝２３．３９０ｍｍ
ｗｘ（Ｘ方向の半画角）＝１５．４°
ｗｙ（Ｙ方向の半画角）＝１１．７°
ｐｒｉｓｍ  ｎ（プリズムレンズの屈折率）＝１．５７１
1   r  :∞              d :36.35   n : 1.0000
2    dY -58.87   dZ  36.35    Tilt  -4.71
r  :-409.214
c4 :-5.343e-04     c5 :-3.548e-04     c9 :-3.484e-07
c10:-1.992e-06     c11: 2.842e-08     c12: 1.201e-09
c13:-2.100e-09     c19:-1.693e-11     c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10     c22:-2.539e-12     c23:-2.553e-13
c24: 1.075e-13     c25:-2.137e-13
3    dY  -4.45   dZ  43.04    Tilt -25.30
r  : -68.354
c4 :-1.078e-03     c5 :-6.913e-04     c9 : 1.195e-06
c10:-7.415e-06     c11: 2.048e-08     c12: 2.542e-08
c13:-1.032e-07     c19:-1.570e-09     c20: 1.335e-09
c21:-3.330e-09     c22:-9.492e-12     c23: 1.165e-10
c24:-5.147e-11     c25: 4.571e-11
4    dY -58.87   dZ  36.35    Tilt  -4.71
r  :-409.214
c4 :-5.343e-04     c5 :-3.548e-04     c9 :-3.484e-07
c10:-1.992e-06     c11: 2.842e-08     c12: 1.201e-09
c13:-2.100e-09     c19:-1.693e-11     c20: 1.842e-12
c21: 3.122e-10     c22:-2.539e-12     c23:-2.553e-13
c24: 1.075e-13     c25:-2.137e-13
5    dY  15.27   dZ  50.91    Tilt  49.20
r  :-144.671
c4 : 1.554e-02     c5 :-5.979e-03     c9 : 8.308e-05
c10:-3.968e-04     c11:-1.261e-05     c12:-1.234e-05
c13: 2.239e-06     c19:-1.520e-07     c20: 1.719e-07
c21: 1.028e-07     c22: 0.000e+00     c23: 0.000e+00
c24: 0.000e+00     c25: 0.000e+00
6    dY  21.16   dZ  44.09    Tilt  46.51
6   r  :∞              d : 3.68   n : 1.0000
7   r  :∞              d : 1.10   n : 1.5160
8   r  :∞              d : 0.00   n : 1.0000
【００６８】
図１３は、数値実施例１の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸はパネル上の辺の長さを示しており、実線はパネル中心を通る長辺方向の直線上の照度分布、点線はパネル中心を通る短辺方向の直線上の照度分布、縦軸は照度の相対値を示している。
【００６９】
また、図１４及び図１５はそれぞれ、数値実施例１の観察光学系における横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差とｙ方向の収差について示してある。
【００７０】
図１６は、数値実施例２の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図１３と同様である。
【００７１】
また、図１７及び図１８はそれぞれ、数値実施例２の観察光学系における横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差とｙ方向の収差について示してある。
【００７２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、楕円鏡以外に拡散性を持たせた実施形態である。
【００７３】
図１９は、実施例７の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は楕円鏡、２０は拡散板、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【００７４】
光源１から発せられた光は、楕円鏡２の反射面に入射し、楕円鏡２の反射面で照明プリズム５側に向けて反射され、拡散板２０に入射し、透過・拡散して第１の偏光板３を透過したあと、一部の光は遮光部材４で遮光され、その他の光は照明プリズム５に第１の面１０から入射する。照明プリズム５に入射した光は、第３の面１１でパネル６に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００７５】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【００７６】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４，１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００７７】
図２０は、光源１から射出される光を、パネル６側に導く楕円鏡２及び拡散板２０の効果について説明する図である。楕円鏡２の第１焦点位置に配置された光源１から射出された光は、楕円鏡２の反射面によりパネル６側に反射され、拡散板２０を透過・拡散し、照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１でパネル６側に向けて全反射され、第２の面１２を透過して、パネル６に導かれる。
【００７８】
ここで、図２１に示すように、拡散板２０と照明プリズム５の間に配置された遮光部材４により、照明プリズム５内を多重反射してパネル６を照明する不要光や、照明プリズム５の第３の面１１を全反射せずに透過してプリズムレンズに至り、観察者の眼に入射してしまう不要光がカットされている。
【００７９】
ここで、拡散板２０の拡散性は、該拡散板の垂直方向と平行に光線を入射させたときに射出される光の垂直方向からの成す角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をｃｏｓｎθとしたとき、
１≦ｎ≦１５                          …（２）
を満足するようにしている。図２２は、拡散板２０の拡散性を示した図であり、ｎが１のように小さいときには拡散性が非常に高く、また、ｎが２０のように大きいときには拡散性が非常に低くなっている。ｎが式（２）の下限値を下回るとき、拡散板２０の拡散性は高くなり、そのためパネル６を均一に照明することはできるが、光源１がパネル６を照明する照明効率が低くなり、画像が全体的に暗くなってしまう。また、ｎが式（２）の上限値を上回るとき、拡散板２０の拡散性が弱いため画像中心が非常に明るくなる一方、画像端が非常に暗くなってパネル６上の照度ムラが大きくなってしまう。
【００８０】
また、このとき光源１としてＲＧＢの各色光に対応したＬＥＤを順次発光するカラーシーケンシャル方式を用いており、各色のＬＥＤは０．５３ｍｍだけ離れて配置されているため、拡散性が弱いと各色の光源像が観察者の瞳上で分離してしまい、画像を見るときに画像の箇所によって赤色の領域、緑色の領域、青色の領域が存在してしまう。
【００８１】
また、図１９に示すように、照明プリズム５の第１の面１０には遮光部材４を配置して、パネル６を照明しない不要な光を遮光したほうが良い。
【００８２】
図２３は、実施例８の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２は楕円鏡、２１は楕円鏡２側の面を拡散面２１ａとした凸レンズ、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【００８３】
光源１から発せられた光は、楕円鏡２の反射面に入射し、楕円鏡２の反射面で照明プリズム５側に向けて反射され、拡散面２１ａを有する凸レンズ２１に入射し、透過・拡散して第１の偏光板３を透過したあと、一部の光は遮光部材４で遮光され、その他の光は照明プリズム５に第１の面１０から入射する。照明プリズム５に入射した光は、第３の面１１でパネル６に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００８４】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【００８５】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００８６】
図２４は、光源１から射出される光を、パネル６側に導く楕円鏡２及び拡散面２１ａを有する凸レンズ２１の効果について説明する図である。楕円鏡２の第１焦点位置に配置された光源１から射出された光は、楕円鏡２の反射面によりパネル６側に反射され、拡散面２１ａを有する凸レンズ２１に入射し、拡散面２１ａにより拡散されるとともに、凸レンズ２１の正屈折力によりパネル６の中心に向けて屈折し、照明プリズム５側に導かれる。照明プリズム５側に導かれた光は、照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１でパネル６側に向けて全反射され、第２の面１２を透過して、パネル６に導かれる。
【００８７】
ここで、凸レンズ２１の拡散面２１ａの拡散性は、凸レンズ２１の光軸に沿って光線を入射させたときに射出される光の光軸からの成す角をθとし、入射光に対する射出光の強度の比をｃｏｓｎθとするとき、式（２）を満足するようにしている。
【００８８】
また、遮光部材の配置については、実施例７と同様である。
【００８９】
図２５は、実施例９の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２４は凸レンズ、２５は光源側と反対の面２５ａを拡散面とした凸レンズ、２６は平面ミラー、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【００９０】
光源１から発せられた光は、凸レンズ２４によって平行光とされ、拡散性を有する凸レンズ２５に入射し、透過・拡散したあと平面ミラー２６によってパネル６側に向けて反射される。パネル６側に向けて反射された光は、第１の偏光板３を透過し、一部は遮光部材４によって遮光され、その他の光は照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１でパネル６に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００９１】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【００９２】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００９３】
ここで、凸レンズ２５の拡散面２５ａの拡散性は、実施例８と同様である。
【００９４】
また、遮光部材の配置については、実施例７と同様である。
【００９５】
図２６は、実施例１０の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２４は凸レンズ、２６は平面ミラー、２５は光源側の面２５ａを拡散面とした凸レンズ、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【００９６】
光源１から発せられた光は、凸レンズ２４によって平行光とされ、平面ミラー２６に入射し、平面ミラー２６によってパネル６側に反射され、拡散性を有する凸レンズ２５に入射し、透過・拡散したあと第１の偏光板３を透過して照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１でパネル６に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【００９７】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【００９８】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１２を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【００９９】
ここで、凸レンズ２５の拡散面２５ａの拡散性は、実施例８と同様である。
【０１００】
また、遮光部材の配置については、実施例７と同様である。
【０１０１】
図２７は、実施例１１の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２４は第１の凸レンズ、２６は反射面２６ａに拡散性を施した平面ミラー、２５は第２の凸レンズ、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【０１０２】
光源１から発せられた光は、凸レンズ２４によって平行光とされ、平面ミラー２６の拡散面２６ａによってパネル６側に向けて反射・拡散され、第２の凸レンズ２５に入射し、パネル６の中心に向けて屈折し、第１の偏光板３を透過し、照明プリズム５に第１の面１０から入射する。照明プリズム５に入射した光は、第３の面１１でパネル５に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【０１０３】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【０１０４】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【０１０５】
ここで、平面ミラー２６の拡散面２６ａの拡散性は、実施例８と同様である。
【０１０６】
また、遮光部材の配置については、実施例７と同様である。
【０１０７】
図２８は、実施例１２の構成を説明する図であり、１はＲＧＢの光を発する光源、２４は凸レンズ、２５は光源１側の面２５ａを拡散面とした凸レンズ、２７は球面ミラー、３は第１の偏光板、４は遮光部材、５は照明プリズム、６は画像表示手段としてのパネル、７は第２の偏光板、８はプリズムレンズ、９は観察者の眼である。図の点線内は、図中の矢印の方向から見た図である。
【０１０８】
光源１から発せられた光は、凸レンズ２４によって平行光とされ、拡散面を有する凸レンズ２５に入射し、透過・拡散して射出し、球面ミラー２７に入射し、パネル６側に向けて反射される。パネル６側に向けて反射された光は、第１の偏光板３を透過し、照明プリズム５に第１の面１０から入射し、第３の面１１でパネル５に向けて全反射され、第２の面１２を透過し、パネル６に導かれる。パネル６に導かれた光は、パネル６で画像変調を受けて反射され、画像光として再び照明プリズム５に第２の面１２から入射し、第３の面１１を透過したあと、第２の偏光板７を透過してプリズムレンズ８に至る。
【０１０９】
照明プリズム５は、プリズムレンズ８とパネル６の間に配置され、プリズムレンズ８側の第３の面１１とパネル６側の第２の面１２が所定の角度に構成されている。この照明プリズム５において、面１１と１２の間で照明光と画像光は一部同じ領域を通っている。
【０１１０】
本実施例のプリズムレンズ８は、３つの面から成り、パネル６で反射され照明プリズム５を透過した光は、プリズムレンズ８の第１の面１３を透過し、第２、第３の面１４、１５で反射し、第２の面１４を透過した後観察者の眼９に至る。
【０１１１】
ここで、凸レンズ２５の拡散面２５ａの拡散性は、実施例８と同様である。
【０１１２】
また、遮光部材の配置については、実施例７と同様である。
【０１１３】
次に第２の実施形態の数値実施例を示す。
【０１１４】
（数値実施例３）
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
ａ＝１３．３００ｍｍ
ｂ＝１０．４０７ｍｍ
α＝２８°
θ＝９６．５８７°
Δｔ１＝０．６００ｍｍ
Δｔ２＝０．６００ｍｍ
拡散板の拡散性
式（２）の数値：１≦１３（＝ｎ）≦１５
観察光学系の数値実施例
ｆｘ（Ｘ方向の焦点距離）＝１９．１１８ｍｍ
ｆｙ（Ｙ方向の焦点距離）＝１９．３７６ｍｍ
ｗｘ（Ｘ方向の半画角）＝１４．６°
ｗｙ（Ｙ方向の半画角）＝１１．１°
ｐｒｉｓｍ  ｎ（プリズムレンズの屈折率）＝１．５７１
S1   r  :∞              d :31.61   n : 1.0000
S2    dY -61.22   dZ  31.61    Tilt  -4.58
r  :-387.806
c4 :-4.885e-04     c5 :-3.769e-04     c9 :-4.612e-07
c10:-1.599e-06     c11: 2.735e-08     c12: 1.302e-09
c13:-2.524e-09     c19:-1.755e-11     c20: 2.857e-12
c21: 3.613e-10     c22:-4.584e-12     c23:-1.324e-13
c24: 9.690e-14     c25:-2.070e-13
S3    dY  -5.89   dZ  37.23    Tilt -23.86
r  : -62.575
c4 :-1.293e-03     c5 :-1.070e-03     c9 :-3.652e-06
c10:-9.954e-06     c11: 3.326e-07     c12:-6.316e-07
c13: 9.565e-08     c19:-1.707e-08     c20: 1.741e-08
c21:-1.442e-08     c22:-2.759e-10     c23: 3.529e-10
c24:-2.403e-11     c25: 1.781e-10
S4    dY -61.22   dZ  31.61    Tilt  -4.58
r  :-387.806
c4 :-4.885e-04     c5 :-3.769e-04     c9 :-4.612e-07
c10:-1.599e-06     c11: 2.735e-08     c12: 1.302e-09
c13:-2.524e-09     c19:-1.755e-11     c20: 2.857e-12
c21: 3.613e-10     c22:-4.584e-12     c23:-1.324e-13
c24: 9.690e-14     c25:-2.070e-13
S5    dY   8.08   dZ  46.89    Tilt  44.96
r  :-185.986
c4 : 1.348e-02     c5 :-5.340e-03     c9 :-5.793e-05
c10:-2.757e-04     c11:-1.124e-05     c12:-8.225e-06
c13: 6.202e-07     c19:-1.004e-07     c20:-2.030e-07
c21:-4.138e-07     c22: 0.000e+00     c23: 0.000e+00
c24: 0.000e+00     c25: 0.000e+00
S6    dY  12.95   dZ  42.02    Tilt -62.17
S6   r  :∞              d : 0.20   n : 1.0000
S7    dY  13.13   dZ  41.92    Tilt  66.50
S7   r  :∞              d : 6.00   n : 1.6968
S8    dY  18.43   dZ  39.12    Tilt  37.65
S8   r  :∞              d : 0.30   n : 1.0000
S9   r  :∞              d : 1.76   n : 1.5230
S10   r  :∞              d : 0.00   n : 1.0000
【０１１５】
（数値実施例４）
照明系の数値実施例
楕円鏡形状と位置
ａ＝１３．３００ｍｍ
ｂ＝１０．４０７ｍｍ
α＝２８°
θ＝９６．５８７°
Δｔ１＝０．６００ｍｍ
Δｔ２＝０．６００ｍｍ
凸レンズの形状
楕円鏡側の曲率半径：７．０ｍｍ
パネル側の曲率半径：７．０ｍｍ
肉厚              ：１．２５ｍｍ
硝材              ：Ｓ−ＢＳＬ７（ＯＨＡＲＡ）
有効径            ：５．０ｍｍ
凸レンズの拡散面の拡散性
式（２）の数値：１≦２（＝ｎ）≦１５
観察光学系の数値実施例
ｆｘ（Ｘ方向の焦点距離）＝１７．７７８ｍｍ
ｆｙ（Ｙ方向の焦点距離）＝１９．０１１ｍｍ
ｗｘ  （Ｘ方向の半画角）＝１５．０°
ｗｙ（Ｙ方向の半画角）＝１１．２°
ｐｒｉｓｍ    ｎ（プリズムレンズの屈折率）＝１．５７１
S1   r  :∞              d :24.44   n : 1.0000
S2    dY -66.11   dZ  24.44    Tilt  -6.97
r  :-460.248
c4 :-9.304e-04     c5 :-3.211e-04     c9 : 3.394e-07
c10:-7.294e-06     c11: 8.999e-08     c12:-3.540e-09
c13:-1.663e-09     c19:-4.677e-11     c20:-4.003e-12
c21: 7.951e-10     c22:-2.935e-12     c23:-1.193e-12
c24: 7.284e-13     c25:-6.250e-13
S3    dY  -2.25   dZ  36.72    Tilt -29.69
r  : -51.494
c4 :-1.601e-03     c5 :-2.139e-03     c9 :-6.666e-06
c10:-8.173e-06     c11: 5.438e-08     c12:-3.901e-07
c13:-3.012e-07     c19:-1.203e-08     c20: 2.125e-09
c21:-6.631e-09     c22:-2.517e-10     c23: 1.007e-10
c24:-1.856e-10     c25:-4.149e-11
S4    dY -66.11   dZ  24.44    Tilt  -6.97
r  :-460.248
c4 :-9.304e-04     c5 :-3.211e-04     c9 : 3.394e-07
c10:-7.294e-06     c11: 8.999e-08     c12:-3.540e-09
c13:-1.663e-09     c19:-4.677e-11     c20:-4.003e-12
c21: 7.951e-10     c22:-2.935e-12     c23:-1.193e-12
c24: 7.284e-13     c25:-6.250e-13
S5    dY  10.37   dZ  42.98    Tilt  40.94
r  :-212.022
c4 : 1.936e-02     c5 :-4.534e-03     c9 :-6.159e-04
c10:-7.698e-04     c11:-5.875e-05     c12:-5.283e-06
c13: 2.545e-05     c19:-2.037e-07     c20: 2.618e-07
c21: 1.569e-06     c22: 0.000e+00     c23: 0.000e+00
c24: 0.000e+00     c25: 0.000e+00
S6    dY  16.94   dZ  37.28    Tilt  48.13
S6   r  :∞              d :-1.78   n : 1.0000
S7    dY  15.61   dZ  36.09    Tilt  64.39
S7   r  :∞              d : 3.34   n : 1.5163
S8    dY  18.10   dZ  38.32    Tilt  34.39
S8   r  :∞              d : 0.10   n : 1.0000
S9   r  :∞              d : 1.10   n : 1.5230
S10  r  :∞              d : 0.00   n : 1.0000
【０１１６】
図２９は、数値実施例３の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図１３と同様である。
【０１１７】
また、図３０及び図３１はそれぞれ、数値実施例３の観察光学系における横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差とｙ方向の収差について示してある。
【０１１８】
図３２は、数値実施例４の照明系におけるパネル上の照度分布を示す図である。横軸、縦軸については図１３と同様である。
【０１１９】
また、図３３及び図３４はそれぞれ、数値実施例２の観察光学系における横収差図及び歪曲図であり、横収差図はｘ方向の収差とｙ方向の収差について示してある。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施例１の観察光学系の構成図である。
【図２】実施例１の拡散性を有する楕円鏡の光学作用の説明図である。
【図３】実施例１の拡散性を有する楕円鏡の作用の説明図である。
【図４】楕円鏡の反射面に施す拡散性の説明図である。
【図５】実施例２の観察光学系の構成図である。
【図６】実施例２における凸レンズと拡散性を有する楕円鏡の光学作用の説明図である。
【図７】実施例３の観察光学系の構成図である。
【図８】実施例４の観察光学系の構成図である。
【図９】実施例５の観察光学系の構成図である。
【図１０】実施例６の観察光学系の構成図である。
【図１１】楕円鏡形状と光源位置の説明図である。
【図１２】観察光学系の絶対座標系とローカル座標系の説明図である。
【図１３】数値実施例１の照明系のパネル上の照度分布図である。
【図１４】数値実施例１の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。
【図１５】数値実施例１の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。
【図１６】数値実施例２の照明系のパネル上の照度分布図である。
【図１７】数値実施例２の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。
【図１８】数値実施例２の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。
【図１９】実施例７の観察光学系の構成図である。
【図２０】実施例７の楕円鏡と拡散板の光学作用の説明図である。
【図２１】実施例７の楕円鏡と拡散板の光学作用の説明図である。
【図２２】拡散板の拡散性の説明図である。
【図２３】実施例８の観察光学系の構成図である。
【図２４】実施例８の楕円鏡と拡散面を有する凸レンズの光学作用の説明図である。
【図２５】実施例９の観察光学系の構成図である。
【図２６】実施例１０の観察光学系の構成図である。
【図２７】実施例１１の観察光学系の構成図である。
【図２８】実施例１２の観察光学系の構成図である。
【図２９】数値実施例３の照明系のパネル上の照度分布図である。
【図３０】数値実施例３の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。
【図３１】数値実施例３の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。
【図３２】数値実施例４の照明系のパネル上の照度分布図である。
【図３３】数値実施例４の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での横収差図である。
【図３４】数値実施例４の観察光学系の観察者の眼から逆トレースしたときのパネル上での像の歪曲図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  光源
２  楕円鏡
３  第１の偏光板
４  遮光部材
５  照明プリズム
６  パネル
７  第２の偏光板
８  プリズムレンズ
９  観察者の眼
２０  拡散板
【図１】
2006011272.tif 000003
【図２】
2006011272.tif 000004
【図３】
2006011272.tif 000005
【図４】
2006011272.tif 000006
【図５】
2006011272.tif 000007
【図６】
2006011272.tif 000008
【図７】
2006011272.tif 000009
【図８】
2006011272.tif 000010
【図９】
2006011272.tif 000011
【図１０】
2006011272.tif 000012
【図１１】
2006011272.tif 000013
【図１２】
2006011272.tif 000014
【図１３】
2006011272.tif 000015
【図１４】
2006011272.tif 000016
【図１５】
2006011272.tif 000017
【図１６】
2006011272.tif 000018
【図１７】
2006011272.tif 000019
【図１８】
2006011272.tif 000020
【図１９】
2006011272.tif 000021
【図２０】
2006011272.tif 000022
【図２１】
2006011272.tif 000023
【図２２】
2006011272.tif 000024
【図２３】
2006011272.tif 000025
【図２４】
2006011272.tif 000026
【図２５】
2006011272.tif 000027
【図２６】
2006011272.tif 000028
【図２７】
2006011272.tif 000029
【図２８】
2006011272.tif 000030
【図２９】
2006011272.tif 000031
【図３０】
2006011272.tif 000032
【図３１】
2006011272.tif 000033
【図３２】
2006011272.tif 000034
【図３３】
2006011272.tif 000035
【図３４】
2006011272.tif 000036