(57)【要約】【課題】複数の表示パネルから出射された表示光を合成光学系および板状の導光部を介して出射する構成において光の利用効率を高めることのできる表示装置を提供すること。【解決手段】表示装置１００では、複数の表示パネル２０から出射された表示光Ｌをダイクロイックプリズム６１で合成し、板状の導光部５０は、合成光Ｌｂを第１方向Ｘに進行させて出射部５８に導く。表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として届く有効光束Ｌａは、垂直方向Ｖに対応する方向で放射角が広いが、ダイクロイックプリズム６１では、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２を第３方向Ｙからみたときに交差するように配置され、有効光束Ｌａのダイクロイックミラーに対する入射角度範囲が狭い。【選択図】図３
2018205451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、非偏光の第１表示光を出射する第１表示パネルと、
複数の画素を備え、前記第１表示光と異なる波長域の非偏光の第２表示光を出射する第２表示パネルと、
前記第１表示パネルから出射された前記第１表示光および前記第２表示パネルから出射された前記第２表示光のうちの一方を透過し、他方を反射して前記第１表示光と前記第２表示光とを合成する第１ダイクロイックミラーを備えた合成光学系と、
前記第１方向の一方端側から他方端側に延在する第１面、および前記第１方向に対して交差する第２方向の一方側で前記第１面に対向して前記第１方向の前記一方端側から前記他方端側に延在する第２面を備え、前記合成光学系から出射された合成光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら前記第１方向の前記一方端側から前記他方端側に導いて出射部から前記第２方向の前記一方側に向けて出射する板状の導光部と、
を有し、
前記第１方向および前記第２方向に対して交差する第３方向からみたとき、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１表示パネルの出射面および前記第２表示パネルの出射面に対して斜めに配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
複数の画素を備え、前記第１表示光および前記第２表示光と異なる波長域の非偏光の第３表示光を出射する第３表示パネルを有し、
前記合成光学系は、前記第２表示光、および前記第３表示パネルから出射された前記第３表示光のうちの一方を透過し、他方を反射して前記第２表示光および前記第３表示光を合成する第２ダイクロイックミラーを備え、
前記第３方向からみたとき、前記第２ダイクロイックミラーは、前記第２表示パネルの出射面および前記第３表示パネルの出射面に対して斜めに配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記合成光学系は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとが交差するように配置されたダイクロイックプリズムであり、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１表示光を反射して前記第２表示光および前記第３表示光を透過し、
前記第２ダイクロイックミラーは、前記第３表示光を反射して前記第１表示光および前記第２表示光を透過することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、
前記第１ダイクロイックミラーは、前記第３方向からみたとき、前記第１表示パネルの出射面となす角度が４５°であり、
前記第２ダイクロイックミラーは、前記第３方向からみたとき、前記第３表示パネルの出射面となす角度が４５°であることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項３に記載の表示装置において、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第１表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度、および前記第２ダイクロイックミラーと前記第３表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度のうち、少なくとも一方が４５°未満であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の表示装置において、
前記第１ダイクロイックミラーと前記第１表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度、および前記第２ダイクロイックミラーと前記第３表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度の双方が４５°未満であることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置において、
前記ダイクロイックプリズムは、
前記第１表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第１表示光が入射する、第１入射面と、
前記第２表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第２表示光が入射する、第２入射面と、
前記第３表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第３表示光が入射する、第３入射面と、
前記第２入射面と平行となるように形成され、前記第１方向の寸法が前記第２入射面より短い出射面と、
を備え、
前記ダイクロイックプリズムは、前記第３方向からみたとき、前記第１入射面および前記第３入射面が前記第２入射面および前記出射面に対して斜めに傾いた台形形状を有していることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１から７までの何れか一項に記載の表示装置において、
前記出射部から出射される前記合成光のうち、前記第１表示パネルまたは前記第２表示パネルに含まれる１つの画素から出射される光の光束の径は、互いに直交する２つ方向で等しいことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から８までの何れか一項に記載の表示装置において、
前記複数の画素は各々、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１から９までの何れか一項に記載の表示装置において、
前記第１方向は、左右方向であり、
前記第２方向は、前後方向であり、
前記第３方向は、上下方向であることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１から９までの何れか一項に記載の表示装置において、
前記第１方向は、上下方向であり、
前記第２方向は、前後方向であり、
前記第３方向は、左右方向であることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルや有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等の表示パネルから出射された表示光を平行導光体（導光部）によって第１方向の一方端側から他方端側に導き、第１方向に交差する第２方向に向けて表示光を第１方向に出射する頭部装着型の表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
一方、複数の画素の各々に電界発光素子、有機エレクトロルミネッセンス素子等の発光素子を備えた複数の表示パネルと、ダイクロイックプリズムとを有し、複数の表示パネルから出射された表示光をダイクロイックプリズムで合成した後、投射光学系を介して投射する投射型表示装置が提案されている（特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４２１３６号公報
【特許文献２】特開２０００−０６６３０１号公報
【特許文献３】特開２００４−０６２１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の表示装置のように、１つの表示パネルのみから出射された表示光を導光して観察者に画像を認識させた場合、明るい画像を認識させることが困難である。これに対して、図１４、図１５、および図１６に斜視図、平面図および側面図を示す参考例のように、特許文献１に記載の表示装置において、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル等の複数の表示パネル２０（赤色用の表示パネル２０（Ｒ）、緑色用の表示パネル２０（Ｇ）、青色用の表示パネル２０（Ｂ）を用いた構成（特許文献２、３に記載の構成）を採用すれば、明るい画像を認識させることが期待される。
【０００６】
図１４、図１５および図１６には、赤色光、緑色光、および青色光に対応する部分に（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を付してある。また、図１５および図１６では、各表示パネル２０からの表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束Ｌａのみを図示してある。また、有効光束Ｌａとして、表示パネル２０の中央の画素から出射される有効光束Ｌａを実線で示し、表示パネル２０の一方側の端部の画素から出射された有効光束Ｌａを長い破線で示し、表示パネル２０の他方側の端部の画素から出射された有効光束Ｌａを点線で示してある。また、図１４、図１５および図１６では、画像の水平方向Ｈに対応する方向を示す矢印、および画像の垂直方向Ｖに対応する方向を示す矢印を表示パネル２０にも付してある。
【０００７】
図１４、図１５、および図１６に示す参考例に係る表示装置１００′では、第１方向Ｘからみたときに、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２とが交差するように、ダイクロイックプリズム６１および表示パネル２０を配置されているため、以下の理由から、表示光の利用効率が低下するという問題点がある。
【０００８】
まず、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２は、透過率および反射率が入射角依存性を有しているため、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２を構成する誘電体多層膜は、入射角が４５°であることを前提に膜構成等の設計が行われている。一方、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌは、各色に対応する光がダイクロイックプリズム６１で合成された後、合成光Ｌｂは、入射部４０を介して導光部５０に入射する。そして、合成光Ｌｂは、導光部５０において、第２方向Ｚで対向する第１面５６と第２面５７との間で反射しながら第１方向Ｘの一方端５１側から他方端５２側に進行し、出射部５８から第２方向Ｚの一方側Ｚ１に向けて出射される。従って、観察者は、第１方向Ｘに沿う水平方向Ｈ、および第３方向Ｙに沿う垂直方向Ｖの画像を認識することができる。ここで、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌにおいて、画像の水平方向Ｈに対応する方向、および画像の垂直方向Ｖに対応する方向における放射角は等しいが、表示光Ｌのうち、画像の水平方向Ｈに対応する方向は、導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されて、狭い放射角θｈの範囲のみが観察者の眼Ｅに到達する。これに対して、第３方向Ｙ（画像の垂直方向Ｖ）に対応する方向は、導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されないので、広い放射角θｖの範囲が観察者の眼Ｅに到達する。このため、表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束Ｌａは、画像の垂直方向Ｖに対応する放射角θｖが画像の水平方向Ｈに対応する放射角θｈより広い。
【０００９】
従って、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２を第１方向Ｘからみたときに交差するように配置した場合、有効光束Ｌａは、垂直方向Ｖに対応する方向（有効に利用される放射角（有効放射角）が広い方向）で第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角度範囲が広く、かつ、４５°からのずれが大きくなってしまう。例えば、図１７に示すように、有効光束Ｌａ（Ｒ）は、垂直方向Ｖに対応する方向（有効に利用される放射角（有効放射角）が広い方向）で第１ダイクロイックミラー６１１に対する入射角度範囲が広く、かつ、４５°からのずれが大きくなってしまう。それ故、有効に利用される放射角が広い範囲で利用される方向（画像の垂直方向Ｖに対応する方向）が入射角依存性の影響を大きく受けてしまい、光の利用効率が低下してしまう。
【００１０】
特に、表示パネル２０は、複数の画素が各々、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた構成であるため、非偏光の光を出射する。従って、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の偏光依存性を考慮する必要があるので、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の入射角依存性を小さくすることが極めて困難である。
【００１１】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、複数の表示パネルから出射された表示光を合成光学系および板状の導光部を介して出射する構成において光の利用効率を高めることのできる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置の一態様は、複数の画素を備え、非偏光の第１表示光を出射する第１表示パネルと、複数の画素を備え、前記第１表示光と異なる波長域の非偏光の第２表示光を出射する第２表示パネルと、前記第１表示パネルから出射された前記第１表示光および前記第２表示パネルから出射された前記第２表示光のうちの一方を透過し、他方を反射して前記第１表示光と前記第２表示光とを合成する第１ダイクロイックミラーを備えた合成光学系と、前記第１方向の一方端側から他方端側に延在する第１面、および前記第１方向に対して交差する第２方向の一方側で前記第１面に対向して前記第１方向の前記一方端側から前記他方端側に延在する第２面を備え、前記合成光学系から出射された合成光を前記第１面と前記第２面との間で反射させながら前記第１方向の前記一方端側から前記他方端側に導いて出射部から前記第２方向の前記一方側に向けて出射する板状の導光部と、を有し、前記第１方向および前記第２方向に対して交差する第３方向からみたとき、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１表示パネルの出射面および前記第２表示パネルの出射面に対して斜めに配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、第１表示パネルから出射された第１表示光、および第２表示パネルから出射された第２表示光を第１ダイクロイックミラーで合成し、画像を観察者に認識される。このため、明るい画像を観察者に認識させることができる。また、第１表示光、および第２表示光は、導光部の第２方向の厚さ等の制限を受けるので、観察者の眼に画像光として入射する有効光束は、画像の第３方向に対応する放射角が画像の第１方向に対応する放射角より広い。かかる事象に対応させて、本発明では、第３方向からみたとき、第１ダイクロイックミラーを第１表示パネルの出射面および第２表示パネルの出射面に対して斜めに配置されている。従って、有効光束は、第３方向に対応する方向（有効に利用される放射角（有効放射角）が広い方向）でも、第１ダイクロイックミラーに対する入射角度範囲が狭い。それ故、有効光束は、放射角が広い範囲で有効に利用される方向においても、第１ダイクロイックミラーの入射角依存性の影響を受けにくいので、表示光の利用効率を高めることができる。特に、表示パネルが非偏光の光を出射する場合、第１ダイクロイックミラーの偏光依存性を考慮する必要があるので、第１ダイクロイックミラーの入射角依存性を小さくすることが極めて困難であるが、本発明によれば、入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い。
【００１４】
本発明において、複数の画素を備え、前記第１表示光および前記第２表示光と異なる波長域の非偏光の第３表示光を出射する第３表示パネルを有し、前記合成光学系は、前記第２表示光、および前記第３表示パネルから出射された前記第３表示光のうちの一方を透過し、他方を反射して前記第２表示光および前記第３表示光を合成する第２ダイクロイックミラーを備え、前記第３方向からみたとき、前記第２ダイクロイックミラーは、前記第２表示パネルの出射面および前記第３表示パネルの出射面に対して斜めに配置されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、第１表示光、第２表示光、および第３表示光のいずれにおいても、観察者の眼に届く有効光束は、第３方向に対応する方向（利用される放射角（有効放射角）が広い方向）でも、第１ダイクロイックミラーおよび第２ダイクロイックミラーに対する入射角度範囲が狭い。それ故、有効光束は、放射角が広い範囲で有効に利用される方向においても、第１ダイクロイックミラーおよび第２ダイクロイックミラーの入射角依存性の影響を受けにくいので、表示光の利用効率を高めることができる。また、第２ダイクロイックミラーの偏光依存性を考慮した場合、第２ダイクロイックミラーの入射角依存性を小さくすることが極めて困難であるが、本発明によれば、入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い。
【００１５】
本発明において、前記合成光学系は、前記第１ダイクロイックミラーと前記第２ダイクロイックミラーとが交差するように配置されたダイクロイックプリズムであり、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第１表示光を反射して前記第２表示光および前記第３表示光を透過し、前記第２ダイクロイックミラーは、前記第３表示光を反射して前記第１表示光および前記第２表示光を透過する態様を採用することができる。
【００１６】
本発明において、前記第１ダイクロイックミラーは、前記第３方向からみたとき、前記第１表示パネルの出射面となす角度が４５°であり、前記第２ダイクロイックミラーは、前記第３方向からみたとき、前記第３表示パネルの出射面となす角度が４５°である態様を採用することができる。
【００１７】
本発明において、前記第１ダイクロイックミラーと前記第１表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度、および前記第２ダイクロイックミラーと前記第３表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度のうち、少なくとも一方が４５°未満である態様を採用してもよい。本発明において、前記第１ダイクロイックミラーと前記第１表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度、および前記第２ダイクロイックミラーと前記第３表示パネルの出射面との前記第３方向からみたときの角度の双方が４５°未満である態様を採用してもよい。かかる態様によれば、第１表示光、第２表示光、および第３表示光のいずれにおいても、観察者の眼に画像光として入射する有効光束は、有効に利用される放射角（有効放射角）が狭い方向でも、第１ダイクロイックミラー、および第２ダイクロイックミラーに対する入射角度を小さくすることができる。それ故、放射角が狭い範囲で有効に利用される方向でも、入射角依存性の影響を受けにくいので、表示光の利用効率を高めることができる。
【００１８】
この場合、前記ダイクロイックプリズムは、前記第１表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第１表示光が入射する、第１入射面と、前記第２表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第２表示光が入射する、第２入射面と、前記第３表示パネルの出射面と平行となるように形成され、前記第３表示光が入射する、第３入射面と、前記第２入射面と平行となるように形成され、前記第１方向の寸法が前記第２入射面より短い出射面と、を備え、前記ダイクロイックプリズムは、前記第３方向からみたとき、前記第１入射面および前記第３入射面が前記第２入射面および前記出射面に対して斜めに傾いた台形形状を有している態様を採用することができる。かかる態様によれば、第３方向からみたとき、第１ダイクロイックミラーと第１表示パネルの出射面とがなす角度、および第２ダイクロイックミラーと第３表示パネルの出射面とがなす角度が４５°未満である態様を容易に実現することができる。
【００１９】
本発明において、前記出射部から出射される前記合成光のうち、前記第１表示パネルまたは前記第２表示パネルに含まれる１つの画素から出射される光の光束の径は、互いに直交する２つ方向で等しい態様を採用することができる。
【００２０】
本発明において、前記複数の画素は各々、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えている態様を採用することができる。
【００２１】
本発明に係る表示装置を頭部装着型表示装置等として用いた場合、前記第１方向は、左右方向であり、前記第２方向は、前後方向であり、前記第３方向は、上下方向である態様を採用することができる。また、前記第１方向は、上下方向であり、前記第２方向は、前後方向であり、前記第３方向は、左右方向である態様を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る表示装置の外観の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す表示部の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２に示す表示部を第３方向からみた平面図である。
【図４】図２に示す表示部を第１方向の一方側からみた側面図である。
【図５】図２に示す表示部を第２方向の一方側からみた正面図である。
【図６】図２等に示すダイクロイックプリズムを第３方向からみたときの説明図である。
【図７】図２等に示すダイクロイックプリズムの光学特性を模式的に示す説明図である。
【図８】図２に示す表示装置において、第１ダイクロイックミラーに第１表示光が入射する様子を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る表示装置を第３方向からみた平面図である。
【図１０】図９に示す表示装置を第１方向Ｘからみた側面図である。
【図１１】図２等に示すダイクロイックプリズムを第３方向からみたときの説明図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る表示装置の外観の一例を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１２に示す表示装置を右側からみた側面図である。
【図１４】本発明の参考例に係る表示部の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す表示部を第３方向からみた平面図である。
【図１６】図１４に示す表示部を第１方向の一方側からみた側面図である。
【図１７】図２等に示すダイクロイックプリズムを第１方向からみたときの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材の数や縮尺を異ならしめてある。
【００２４】
［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る表示装置１００の外観の一例を模式的に示す説明図である。図１に示す表示装置１００は、シースルー型のアイグラスディスプレイ等の頭部装着型表示装置として構成されており、テンプル１１１、１１２を左右に備えたフレーム１１０を有している。表示装置１００は、後述する表示部１０がフレーム１１０に支持されており、表示部１０から出射された画像を使用者に虚像として認識させる。本実施形態において、表示装置１００は、表示部１０として、左眼用の表示部１０１と、右眼用の表示部１０２とを備えている。左眼用の表示部１０１と右眼用の表示部１０２とは同一の構成をもって左右対称に配置されている。
【００２５】
以下の説明では、左眼用の表示部１０１を中心に説明し、右眼用の表示部１０２については説明を省略する。なお、以下の説明では、左右方向を第１方向Ｘとし、前後方向を第２方向Ｚとし、上下方向を第３方向Ｙとして説明する。また、第１方向Ｘの一方側（左側）にＸ１を付し、第１方向Ｘの他方側（右側）にＸ２を付し、第２方向Ｚの一方側（後側）にＺ１を付し、第２方向Ｚの他方側（前側）にＺ２を付し、第３方向Ｙの一方側（上側）にＹ１を付し、第３方向Ｙの他方側（下側）Ｙ２に付して説明する。ここで、左眼用の表示部１０１と右眼用の表示部１０２とは対称に配置されているため、左眼用の表示部１０１とで表示部１０２とは、第１方向Ｘの一方側Ｘ１と他方側Ｘ２とが左右で反転する。
【００２６】
（表示部１０の全体構成）
図２は、図１に示す表示部１０の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、図２に示す表示部１０を第３方向Ｙからみた平面図である。図４は、図２に示す表示部１０を第１方向Ｘの一方側Ｘ１からみた側面図である。図５は、図２に示す表示部１０を第２方向Ｚの一方側Ｚからみた正面図である。なお、図２、図３、図４、および図５には、赤色光、緑色光、および青色光に対応する部分に（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を付してある。また、各表示パネル２０からの表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束Ｌａのみを図示してある。また、有効光束Ｌａとして、表示パネル２０の中央の画素から出射される有効光束Ｌａを実線で示し、表示パネル２０の一方側の端部の画素から出射された有効光束Ｌａを長い破線で示し、表示パネル２０の他方側の端部の画素から出射された有効光束Ｌａを点線で示してある。また、図２、図３、図４、および図５では、画像の水平方向Ｈに対応する方向を示す矢印、および画像の垂直方向Ｖに対応する方向を示す矢印を表示パネル２０にも付してある。
【００２７】
図２に示すように、表示装置１００の表示部１０（表示部１０１）は、複数の表示パネル２０と、複数の表示パネル２０から出射された表示光を合成する合成光学系６０と、合成光学系６０から出射された合成光Ｌｂを出射部５８に導く導光系３０とを有している。合成光学系６０と導光系３０との間には、投射レンズ系７０が配置されており、合成光学系６０から出射された合成光Ｌｂは、投射レンズ系７０を介して導光系３０に入射する。投射レンズ系７０は、正のパワーを有する１つのコリメートレンズによって構成されている。
【００２８】
導光系３０は、合成光Ｌｂが入射する透光性の入射部４０と、第１方向Ｘの一方端５１側が入射部４０に接続された透光性の導光部５０とを備えており、本実施形態において、入射部４０と導光部５０とは、一体の透光性部材に構成されている。
【００２９】
入射部４０は、合成光学系６０から出射された合成光Ｌｂが入射する入射面４１と、入射面４１から入射した合成光Ｌｂを入射面４１との間で反射する反射面４２とを備えている。入射面４１は、第２方向Ｚの一方側Ｚ１に向いた平面、非球面、または自由曲面等からなり、投射レンズ系７０を介して合成光学系６０と対向している。投射レンズ系７０は、入射面４１の第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部４１２との間隔が入射面４１の第１方向Ｘの一方側Ｘ１の端部４１１との間隔より広くなるように斜めに配置されている。入射面４１には反射膜等が形成されていないが、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。従って、入射面４１は透過性および反射性を備えている。反射面４２は、入射面４１に対して第２方向Ｚの他方側Ｚ２に位置する面からなり、第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部４２２が第１方向Ｘの一方側Ｘ１の端部４２１より入射面４１から離間するように斜めに配置されている。従って、第３方向Ｙからみたとき、入射部４０は略三角形状を有している。反射面４２は、平面、非球面、または自由曲面等からなる。反射面４２は、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等を主成分とする反射性の金属層が形成されている構成を採用することができる。
【００３０】
導光部５０は、一方端５１（一方側Ｘ１の端部）から第１方向Ｘの他方端５２側（他方側Ｘ２の端部）に向けて延在する第１面５６（第１反射面）と、第１面５６に対して第２方向Ｚの一方側Ｚ１で第１面５６と平行に対向して第１方向Ｘの一方端５１側から他方端５２側に向けて延在する第２面５７（第２反射面）と、第２面５７の入射部４０から離間する部分に設けられた出射部５８とを備えている。第１面５６と入射部４０の反射面４２とは斜面４３を介して繋がっている。第１面５６と第２面５７との第２方向Ｚの厚さ（導光部５０の第２方向Ｚの寸法）は、入射部４０の第２方向Ｚの寸法より薄い。第１面５６および第２面５７は、導光部５０と外界（空気）との屈折率差に基づいて、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。このため、第１面５６および第２面５７には反射膜等が形成されていない。
【００３１】
出射部５８は、導光部５０の厚さ方向の第２面５７側の一部に構成されている。出射部５８では、第３方向Ｙからみたときに第２面５７に対する法線方向から第１方向Ｘの一方側Ｘ１に傾いた複数の部分反射面５５が互いに平行に第１方向Ｘに沿って配置されている。出射部５８は、第２面５７のうち、複数の部分反射面５５に第１方向Ｘで重なる部分であり、第１方向Ｘにおいて所定の幅を有する領域である。複数の部分反射面５５は各々、誘電体多層膜からなる。また、複数の部分反射面５５のうちの少なくとも１つが、誘電体多層膜と、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等主成分とする反射性の金属層（薄膜）との複合層であってもよい。部分反射面５５が金属層を含んでいる構成の場合、部分反射面５５の反射率を高める効果や、部分反射面５５の透過率および反射率の入射角依存性や偏光依存性を適正化できるという効果がある。なお、出射部５８については、回折格子やホログラム等の光学素子を設けた態様であってもよい。
【００３２】
（表示パネル２０および合成光学系６０の構成）
図６は、図２等に示すダイクロイックプリズム６１を第３方向Ｙからみたときの説明図である。図７は、図２等に示すダイクロイックプリズム６１の光学特性を模式的に示す説明図であり、図７の上段には、第１ダイクロイックミラー６１１の透過率−波長特性を示し、図７の下段には、第２ダイクロイックミラー６１２の透過率−波長特性を示してある。
【００３３】
本実施形態において、複数の表示パネル２０は各々、複数の画素の各々に、発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示パネルである。本実施形態では、複数の表示パネル２０として、赤色光を出射する第１表示パネル２０（Ｒ）と、第１表示パネル２０（Ｒ）と異なる波長域の光（緑色光）を出射する第２表示パネル２０（Ｇ）とを有している。このため、合成光学系６０は、第１表示パネル２０（Ｒ）からの第１表示光Ｌ（Ｒ）、および第２表示パネル２０（Ｇ）からの第２表示光Ｌ（Ｇ）のうちの一方を透過し、他方を反射して第１表示光Ｌ（Ｒ）と第２表示光Ｌ（Ｇ）とを合成する第１ダイクロイックミラー６１１を備えている。第１ダイクロイックミラー６１１は、第３方向Ｙからみたとき、第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面、および第２表示パネル２０（Ｇ）の出射面に対して斜めに配置されている。
【００３４】
表示装置１００は、さらに、表示パネル２０として、第１表示パネル２０（Ｒ）および第２表示パネル２０（Ｇ）と異なる波長域の光（青色光）を出射する第３表示パネル２０（Ｂ）を有している。このため、合成光学系６０は、第２表示光Ｌ（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ）からの第３表示光Ｌ（Ｂ）のうちの一方を透過し、他方を反射して第２表示光Ｌ（Ｇ）および第３表示光Ｌ（Ｂ）を合成する第２ダイクロイックミラー６１２を備えている。第２ダイクロイックミラー６１２は、第３方向Ｙからみたとき、第２表示パネル２０（Ｇ）の出射面、および第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面に対して斜めに配置されている。第１表示光Ｌ（Ｒ）の波長範囲は、６２０〜７５０ｎｍであり、第２表示光Ｌ（Ｇ）の波長範囲は、４９５〜５７０ｎｍであり、第３表示光Ｌ（Ｂ）の波長範囲は４５０〜４９５ｎｍである。また、第１表示光Ｌ（Ｒ）、第２表示光Ｌ（Ｇ）、および第３表示光Ｌ（Ｂ）は非偏光の光であり、かつ、放射角が大きい。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態において、合成光学系６０は、第３方向Ｙからみたときに、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２とが斜めに交差するように配置されたダイクロイックプリズム６１である。ダイクロイックプリズム６１は、第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面と平行に形成されて第１表示光Ｌ（Ｒ）が入射する第１入射面６１３と、第２表示パネル２０（Ｇ）の出射面と平行に形成されて第２表示光Ｌ（Ｇ）が入射する第２入射面６１４、第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面と平行に形成されて第３表示光Ｌ（Ｂ）が入射する第３入射面６１５とを有している。第１入射面６１３と第３入射面６１５とは第１方向Ｘで対向しており、ダイクロイックプリズム６１は、第１入射面６１３と第３入射面６１５との間に、第２入射面６１４と、第２入射面６１４と平行に対向する出射面６１６とを有している。
【００３６】
本実施形態において、ダイクロイックプリズム６１は、第３方向Ｙからみたときに、正方形であり、正方形において交差する２つの対角線上に第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２が配置されている。このため、第３方向Ｙからみたとき、第１ダイクロイックミラー６１１、および第２ダイクロイックミラー６１２が第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面、第２表示パネル２０（Ｇ）の出射面、および第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面と成す角度がいずれも４５°である。第１表示光Ｌ（Ｒ）の中心光軸、第２表示光Ｌ（Ｇ）の中心光軸、および第３表示光Ｌ（Ｂ）の中心光軸の第１ダイクロイックミラー６１１に対する入射角、および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角が４５°である。
【００３７】
このように構成したダイクロイックプリズム６１において、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の透過率−波長特性は、図７に示す通りである。従って、図６に示すように、第１ダイクロイックミラー６１１は、第１表示光Ｌ（Ｒ）を反射して第２表示光Ｌ（Ｇ）および第３表示光Ｌ（Ｂ）を透過する。第２ダイクロイックミラー６１２は、第３表示光Ｌ（Ｂ）を反射して第１表示光Ｌ（Ｒ）および第２表示光Ｌ（Ｇ）を透過する。それ故、合成光学系６０（ダイクロイックプリズム６１）は、第１表示光Ｌ（Ｒ）、第２表示光Ｌ（Ｇ）および第３表示光Ｌ（Ｂ）を合成して出射する。但し、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２は、透過率および反射率が入射角依存性を有している。例えば、図７には、入射角θｉが４５°の場合の透過率−波長特性を実線で示してあり、入射角θｉが４８°の場合、透過率−波長特性は一点鎖線で示すようにシフトする。従って、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２を構成する誘電体多層膜は、入射角θｉが４５°であることを前提に膜構成等の設計が行われている。
【００３８】
（基本動作）
表示装置１００において、第１表示パネル２０（Ｒ）、第２表示パネル２０（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ）を駆動すると、第１表示パネル２０（Ｒ）、第２表示パネル２０（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ）は各々、合成光学系６０に向けて、第１表示光Ｌ（Ｒ）、第２表示光Ｌ（Ｇ）、および第３表示光Ｌ（Ｂ）を出射する。そして、第１表示光Ｌ（Ｒ）、第２表示光Ｌ（Ｇ）、および第３表示光Ｌ（Ｂ）は、合成光学系６０によって合成され、合成光学系６０から出射された合成光Ｌｂは、投射レンズ系７０を介して導光系３０の入射部４０に入射する。
【００３９】
入射部４０から入射した平行光からなる合成光Ｌｂは、入射面４１で屈折し、反射面４２に向かう。次に、合成光Ｌｂは、反射面４２で反射されて再び、入射面４１に向かう。その際、入射面４１には、合成光Ｌｂが臨界角以上の入射角で入射するため、合成光Ｌｂは、入射面４１で導光部５０に向けて反射され、導光部５０に向かう。なお、入射部４０では、平行光なる合成光Ｌｂが入射面４１に入射する構成になっているが、入射面４１および反射面４２を自由曲面等によって構成し、非平行光なる合成光Ｌｂが入射面４１に入射した後、反射面４２と入射面４１との間で反射する間に平行光に変換される構成を採用してもよい。
【００４０】
導光部５０では、合成光Ｌｂが第１面５６と第２面５７との間で反射して第１方向Ｘの一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に進行する。そして、部分反射面５５に入射した合成光Ｌｂの一部は、部分反射面５５で反射して出射部５８から観察者の眼Ｅに向けて出射される。また、部分反射面５５に入射した合成光Ｌｂの残りは、部分反射面５５を透過し、第１方向Ｘの他方側Ｘ２で隣り合う次の部分反射面５５に入射する。このため、複数の部分反射面５５の各々において、第２方向Ｚの一方側Ｚ１に反射した合成光Ｌｂは、出射部５８から観察者の眼Ｅに向けて出射される。従って、観察者は、虚像を認識することができる。その際、外界の光は、外界から導光部５０に入射した光は、導光部５０に入射した後、部分反射面５５を透過して観察者の眼Ｅに到達する。このため、観察者は、第１表示パネル（Ｒ）、第２表示パネル（Ｇ）、および第３表示パネル（Ｂ）から出射された第１表示光Ｌ（Ｒ）、第２表示光Ｌ（Ｇ）、および第３表示光Ｌ（８）を合成したカラー画像をみることができるとともに、外界の景色等をシースルーでみることができる。
【００４１】
このように構成した表示装置１００において、観察者が認識する画像は、第１方向Ｘに沿う方向が水平方向Ｈであり、第３方向Ｙに沿う方向が垂直方向Ｖである。
【００４２】
（本実施形態の主な効果）
図８は、図２に示す表示装置１００において、第１ダイクロイックミラー６１１に第１表示光Ｌ（Ｒ）が入射する様子を示す説明図である。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の表示装置１００の表示部１０１において、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌは、各色に対応する光がダイクロイックプリズム６１で合成された後、合成光Ｌｂは、入射部４０を介して導光部５０に入射する。そして、合成光Ｌｂは、導光部５０において、第２方向Ｚで対向する第１面５６と第２面５７との間で反射しながら第１方向Ｘの一方端５１側から他方端５２側に進行し、出射部５８から第２方向Ｚの一方側Ｚ１に向けて出射される。従って、観察者は、第１方向Ｘに沿う水平方向Ｈ、および第３方向Ｙに沿う垂直方向Ｖの画像を認識することができる。
【００４４】
ここで、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌにおいて、画像の水平方向Ｈに対応する方向、および画像の垂直方向Ｖに対応する方向における放射角は等しいが、表示光Ｌのうち、画像の水平方向Ｈに対応する方向は、導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されて、狭い放射角θｈの範囲のみが観察者の眼Ｅに到達する。これに対して、第３方向Ｙ（画像の垂直方向Ｖ）に対応する方向では導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されないので、広い放射角θｖの範囲にわたって観察者の眼Ｅに到達する。このため、表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束Ｌａは、画像の垂直方向Ｖに対応する放射角θｖが画像の水平方向Ｈに対応する放射角θｈより広い。
【００４５】
但し、表示光Ｌのうち、画像の水平方向Ｈに対応する方向の光束の幅は、導光部５０を進行して出射部５８から出射される間に、複数の部分反射面５５を介して出射されることにより画像の水平方向Ｈに光束径が拡大されるため、図５に示すように、表示パネル２０の１つの画素からの表示光Ｌは、水平方向Ｈと垂直方向Ｖとにおいて同一の径となるように出射される。
【００４６】
かかる構成に対応して、本実施形態では、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２を第３方向Ｙからみたときに交差するように配置されている。このため、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに届く有効光束Ｌａは、垂直方向Ｖに対応する方向（有効に利用される放射角（有効放射角）が広い方向）でも、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角度範囲が狭い。例えば、図８に示すように、本実施形態に係る表示装置１００では、第１表示パネル２０（Ｒ）の各画素から出射された第１表示光Ｌ（Ｒ）のうち、観察者の眼Ｅに届く有効光束Ｌａ（Ｒ）は、垂直方向Ｖに対応する方向（有効に利用される放射角（有効放射角）が広い方向）でも、第１ダイクロイックミラー６１１に対する入射角度範囲が狭く、かつ、入射角度範囲は、４５°からのずれ量が小さい。それ故、放射角が広い範囲で利用される方向（画像の垂直方向Ｖに対応する方向）が入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い。
【００４７】
特に、表示パネル２０は、複数の画素が各々、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた構成であるため、非偏光の光を出射する。従って、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の偏光依存性を考慮する必要があるので、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の入射角依存性を小さくすることが極めて困難であるが、本実施形態によれば、入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い。
【００４８】
［実施形態２］
図９は、本発明の実施形態２に係る表示装置１００を第３方向Ｙからみた平面図である。図１０は、図９に示す表示装置１００を第１方向Ｘからみた側面図である。図１１は、図２等に示すダイクロイックプリズム６１を第３方向Ｙからみたときの説明図である。なお、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００４９】
図９および図１０に示すように、本実施形態の表示装置１００も、実施形態１と同様、複数の表示パネル２０（第１表示パネル２０（Ｒ）、第２表示パネル２０（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ））と、複数の表示パネル２０から出射された表示光を合成する合成光学系６０と、合成光学系６０から出射された合成光を出射部５８に導く導光系３０とを有している。合成光学系６０と導光系３０との間には、投射レンズ系７０が配置されており、合成光学系６０から出射された合成光Ｌｂは、投射レンズ系７０を介して導光系３０に入射する。
【００５０】
合成光学系６０は、第３方向Ｙからみたときに、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２とが斜めに交差するように配置されたダイクロイックプリズム６１である。ダイクロイックプリズム６１は、第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面と平行に形成されて第１表示光Ｌ（Ｒ）が入射する第１入射面６１３と、第２表示パネル２０（Ｇ）の出射面と平行に形成されて第２表示光Ｌ（Ｇ）が入射する第２入射面６１４、第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面と平行に形成されて第３表示光Ｌ（Ｂ）が入射する第３入射面６１５と、第２入射面６１４と平行に形成された出射面６１６とを有している。ダイクロイックプリズム６１は、第３方向Ｙからみたときに、四角形であり、四角形において交差する２つの対角線上に第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２が配置されている。
【００５１】
ここで、出射面６１６は、第１方向Ｘの寸法が第２入射面６１４より短い。このため、第３方向Ｙからみたとき、ダイクロイックプリズム６１は、第１入射面６１３および第３入射面６１５が第２入射面６１４および出射面６１６に対して斜めに傾いた台形形状を有している。従って、第３方向Ｙからみたとき、第１ダイクロイックミラー６１１と第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面とがなす角度、および第２ダイクロイックミラー６１２と第２表示パネル２０（Ｂ）の出射面とがなす角度が４５°未満である。また、第１入射面６１３と第３入射面６１５とは、第２入射面６１４の垂直二等分線（出射面６１６の垂直二等分線）を中心とする対称に形成されている。
【００５２】
本実施形態においては、図１１に示すように、出射面６１６と第１入射面６１３とが成す角度θｓは９６°であり、出射面６１６と第１ダイクロイックミラー６１１とが成す角度θｍは４２°であり、第１入射面６１３と第１ダイクロイックミラー６１１とが成す角度θｊ（第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面と第１ダイクロイックミラー６１１とがなす角度）が４２°である。従って、第１表示パネル２０（Ｒ）からの第１表示光Ｌ（Ｒ）の中心光軸の第１ダイクロイックミラー６１１に対する入射角θｉが４２°である。同様に、出射面６１６と第３入射面６１５とが成す角度は９６°であり、出射面６１６と第２ダイクロイックミラー６１２とが成す角度は４２°であり、第３入射面６１５と第２ダイクロイックミラー６１２とが成す角度（第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面と第２ダイクロイックミラー６１２とがなす角度）が４２°である。従って、第３表示パネル２０（Ｂ）からの第３表示光Ｌ（Ｂ）の中心光軸の第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角が４２°である。また、第２表示パネル２０（Ｇ）からの第２表示光Ｌ（Ｇ）の中心光軸の第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角が４２°である。
【００５３】
このように構成した表示装置１００でも、実施形態１と同様、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２を第３方向Ｙからみたときに交差するように配置されている。このため、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに届く有効光束Ｌａは、垂直方向Ｖに対応する方向（利用される放射角が広い方向）で第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角度範囲が狭い。それ故、放射角が広い範囲で有効に利用される方向（画像の垂直方向Ｖに対応する方向）であっても、入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い。
【００５４】
また、第３方向Ｙからみたとき、第１表示パネル２０（Ｒ）からの第１表示光Ｌ（Ｒ）の中心光軸の第１ダイクロイックミラー６１１に対する入射角θｉが４５°未満であり、第３表示パネル２０（Ｂ）からの第３表示光Ｌ（Ｂ）の中心光軸の第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角が４２°である。また、第２表示パネル２０（Ｇ）からの第２表示光Ｌ（Ｇ）の中心光軸の第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角が４２°である。従って、放射角が狭い範囲で利用される方向（画像の水平方向Ｈに対応する方向）においても、入射角度を小さくすることができるので、入射角依存性の影響を受ける度合が小さい。それ故、光の利用効率が高い。なお、本実施形態では、第３方向Ｙからみたとき、第１ダイクロイックミラー６１１と第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面とがなす角度、および第２ダイクロイックミラー６１２と第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面とがなす角度を４２°としたが、かかる角度を小さくし過ぎた場合、ダイクロイックプリズム６１の台形形状において、下底にあたる第２入射面６１４が、上底にあたる出射面６１６よりも長くなりすぎてしまい、複数の表示パネル２０（第１表示パネル２０（Ｒ）、第２表示パネル２０（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ））とダイクロイックプリズム６１とを含む合成光学系６０が大型化するという問題が発生する。従って、第３方向Ｙからみたとき、第１ダイクロイックミラー６１１と第１表示パネル２０（Ｒ）の出射面とがなす角度、および第２ダイクロイックミラー６１２と第３表示パネル２０（Ｂ）の出射面とがなす角度については、４０°以上、４５°未満とすることが好ましい。
【００５５】
［実施形態２の変形例］
上記実施形態では、第１入射面６１３および第３入射面６１５の双方が第２入射面６１４および出射面６１６に対して斜めに形成されていたが、第１入射面６１３および第３入射面６１５の一方が第２入射面６１４および出射面６１６に対して斜めに形成されている態様を採用してもよい。
【００５６】
［実施形態３］
図１２は、本発明の実施形態３に係る表示装置１００の外観の一例を模式的に示す説明図である。図１３は、図１２に示す表示装置１００を右側からみた側面図である。実施形態１に係る表示装置１００では、表示パネル２０および合成光学系６０（ダイクロイックプリズム６１）を観察者の耳側に配置し、耳側から鼻側に向けて合成光Ｌｂを導いた。これに対して、本実施形態では、図１２および図１３に示すように、表示パネル２０（第１表示パネル２０（Ｒ）、第２表示パネル２０（Ｇ）、および第３表示パネル２０（Ｂ））、合成光学系６０（ダイクロイックプリズム６１）、および投射レンズ系７０が眼前の上方に配置し、導光部５０が上方から下方に延在している。このため、上方から下方に向けて合成光Ｌｂを導いて眼Ｅに向けて出射する。従って、本実施形態では、上下方向が第１方向Ｘに相当し、前後方向が第２方向Ｚに相当し、左右方向が第３方向Ｙに相当する。また、第１方向Ｘの一方側Ｘ１（導光部５０の一方端５１側）は上側に相当し、第１方向Ｘの他方側Ｘ２（導光部５０の他方端５２側）は下側に相当する。また、画像の垂直方向Ｖは、第１方向Ｘに相当し、画像の水平方向Ｈは、第３方向Ｙに相当する。
【００５７】
このように構成した表示装置１００の表示部１０１において、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌは、各色に対応する光がダイクロイックプリズム６１で合成された後、合成光Ｌｂは、入射部４０を介して導光部５０に入射する。そして、合成光Ｌｂは、導光部５０において、第２方向Ｚで対向する第１面５６と第２面５７との間で反射しながら第１方向Ｘの一方端５１側から他方端５２側に進行し、出射部５８から第２方向Ｚの一方側Ｚ１に向けて出射される。従って、観察者は、第１方向Ｘに沿う垂直方向Ｖ、および第３方向Ｙに沿う水平方向Ｈの画像を認識することができる。
【００５８】
ここで、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌにおいて、画像の水平方向Ｈに対応する方向、および画像の垂直方向Ｖに対応する方向における放射角は等しいが、表示光Ｌのうち、画像の垂直方向Ｖに対応する方向は、導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されて、狭い放射角θｖの範囲のみが観察者の眼Ｅに到達する。これに対して、第３方向Ｙ（画像の水平方向Ｈ）に対応する方向では導光部５０の第２方向Ｚの厚さ等により制限されないので、広い放射角θｈの範囲にわたって観察者の眼Ｅに到達する。このため、表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束Ｌａは、画像の水平方向Ｈに対応する放射角θｈが画像の垂直方向Ｖに対応する放射角θｖより広い。但し、表示光Ｌのうち、画像の垂直方向Ｖに対応する方向の光束は、導光部５０を進行して出射部５８から出射される間に拡大されるため、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌは、出射部５８から出射される際、水平方向Ｈと垂直方向Ｖとにおいて同一となるような径で出射される。
【００５９】
かかる構成に対応して、本実施形態では、第１ダイクロイックミラー６１１と第２ダイクロイックミラー６１２を第３方向Ｙからみたときに交差するように配置されている。このため、表示パネル２０の各画素から出射された表示光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに届く有効光束Ｌａは、水平方向Ｈに対応する方向（利用される放射角が広い方向）で第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２に対する入射角度範囲が狭く、かつ、入射角度範囲は、４５°からのずれ量が小さい。それ故、放射角が広い範囲で利用される方向（画像の水平方向Ｈに対応する方向）が入射角依存性の影響を受ける度合が小さいので、光の利用効率が高い等、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００６０】
［他の実施形態］
上記実施形態においては、表示パネル２０が３枚の場合を例示したが、表示パネル２０が２枚の場合に本発明を適用してもよい。この場合、合成光学系６０として、１つのダイクロイックミラーが用いられる。
【００６１】
上記実施形態では、表示パネル２０において、複数の画素が各々、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた場合を例示したが、複数の画素が各々、発光ダイオードから出射された光を変調するデジタルミラーデバイスを備えている場合に適用してもよい。表示パネル２０において、複数の画素が各々、有機エレクトロルミネッセンス素子や、デジタルミラーデバイスを備えている場合、表示パネル２０が液晶パネルの場合と違って、非偏光の光を出射する。このため、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の偏光依存性を考慮する必要があるので、第１ダイクロイックミラー６１１および第２ダイクロイックミラー６１２の入射角依存性を小さくすることが極めて困難であることから、本発明を適用した場合の効果が大きい。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１０１、１０２…表示部、２０…表示パネル、２０（Ｒ）…第１表示パネル、２０（Ｇ）…第２表示パネル、２０（Ｂ）…第３表示パネル、３０…導光系、４０…入射部、４１…入射面、４２…反射面、５０…導光部、５１…一方端、５２…他方端、５５…部分反射面、５６…第１面、５７…第２面、５８…出射部、６０…合成光学系、６１…ダイクロイックプリズム、７０…投射レンズ系、１００…表示装置、１１０…フレーム、１１１、１１２…テンプル、６１１…第１ダイクロイックミラー、６１２…第２ダイクロイックミラー、６１３…第１入射面、６１４…第２入射面、６１５…第３入射面、６１６…出射面、Ｅ…眼、Ｈ…水平方向、Ｈ…垂直方向、Ｌ…表示光、Ｌ（Ｒ）…第１表示光、Ｌ（Ｇ）…第２表示光、Ｌ（Ｂ）…第１表示光、Ｌ０…画像光、Ｌｂ…合成光、Ｘ…第１方向、Ｙ…第３方向、Ｚ…第２方向、θｈ、θｖ…放射角、Ｌａ…有効光束。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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