(57)【要約】【課題】画像表示システムの薄型化には限界があり、これ以上の薄型化をすることができないという課題があった。【解決手段】画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されるようにしたものである。【選択図】図１
2008181155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、
上記送信手段から送信された上記光画像信号を投影する屈折光学部、上記屈折光学部から投影された上記光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および上記光路折曲手段が折曲げた上記光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、
上記投影光学手段を介して上記光画像信号を背面より受光し、上記画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、
上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間に配置され、
上記反射部から上記屈折光学部および／または上記光路折曲手段までの最長距離が、上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されたことを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、
上記送信手段から送信された上記光画像信号を投影する屈折光学部、上記屈折光学部から投影された上記光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および上記光路折曲手段が折曲げた上記光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、
上記投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、上記投影光学手段を介して上記光画像信号を背面より受光し、上記画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、
上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間に配置され、
上記反射部から上記屈折光学部および／または上記光路折曲手段までの最長距離が、上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されたことを特徴とする画像表示システム。
【請求項３】
表示手段は、
投影光学手段の光軸と略直交して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
送信手段の画像出射面および表示手段は、
略平行に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項５】
表示手段は、
少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成したフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項６】
表示手段は、
少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項７】
表示手段は、
光を透過する複数の光透過層と、上記光透過層の間をフレネルレンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する複数の光吸収層とから構成された迷光吸収板を上記フレネルレンズの出射面に備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の画像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像情報を持った光を表示手段へ背面から拡大投影して画像を表示する画像表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は従来の画像表示システムの構成を示す図である。
図１３において、１は光を発する発光体、２は発光体１から発した光が概ね平行になるように反射する放物面鏡、３は放物面鏡２で反射した光を集光する集光レンズである。発光体１，放物面鏡２および集光レンズ３から照明光源系が構成されている。
【０００３】
４は集光レンズ３によって集光された光を画像情報に基づいて空間的に強度変調するライトバルブ、５はライトバルブ４によって強度変調された光を投影する投影光学レンズ、６は投影光学レンズ５から投影された光を画像として表示するスクリーンである。光路は矢印で表示してある。
【０００４】
次に動作について説明する。
発光体１から発した光は、放物面鏡２によって反射され、集光レンズ３によってライトバルブ４へ集光される。ライトバルブ４は画像情報に基づいて集光された光を空間的に強度変調する。強度変調された光は投影光学レンズ５によってスクリーン６に後方（図１３の左方）から投影されて、画像として表示される。画像表示システムの利用者は、図１３のスクリーン６の前方（図１３の右方）から画像を視認する。
【０００５】
図１３の画像表示システムの奥行は、発光体１，放物面鏡２，集光レンズ３からなる照明光源系からスクリーン６までの距離に相当する。同じ大きさの画像を表示できる画像表示システムであれば、この奥行をなるべく薄く構成したものの方が好ましい。このような理由で、図１３に示した従来の画像表示システムでは、画像表示システムの奥行を極力抑えて薄型化できるように、広角の投影光学レンズ５を用いてスクリーン６に画像を表示している。
【０００６】
しかしながら、投影光学レンズ５の広角には限界があるため、図１３の画像表示システムをさらに薄型化するために、図１４に示すように、水平方向に対して４５°傾いた平面鏡７を設けて、投影光学レンズ５からの光路を折り曲げてスクリーン６に投影するように構成している。
【０００７】
図１４の画像表示システムでは、照明光源系やライトバルブ４，投影光学レンズ５の各構成要素を画像表示システムの高さ方向（図１４の上下方向）に配置し、画像表示システムの薄型化を可能にしている。この場合の画像表示システムの奥行は、平面鏡７からスクリーン６までの距離に相当する。水平方向に対する平面鏡７の傾きを４５°よりも大きくすれば画像表示システムをさらに薄型化することができるが、ライトバルブ４および光源部分が投影光と干渉し、光がけられてしまってスクリーン６から光路が外れてしまう。
【０００８】
また、特開平６−１１７６７号公報には、図１４の平面鏡７の代わりに凸面鏡を用いて光を反射してスクリーン６に画像を拡大表示する画像表示システムが開示されているが、スクリーン６には歪んだ画像が表示されてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の画像表示システムは以上のように構成されているので、画像表示システムの薄型化には限界があり、これ以上の薄型化をすることができないという課題があった。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、画像の歪を抑制して拡大表示できるとともに、従来と比較してさらに薄型化することが可能な画像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る画像表示システムは、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されるようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る画像表示システムは、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されるようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る画像表示システムは、投影光学手段の光軸と略直交して表示手段が配置されるようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る画像表示システムは、送信手段の画像出射面および表示手段が、略平行に配置されるようにしたものである。
【００１５】
この発明に係る画像表示システムは、少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成したフレネルレンズを表示手段が備えるようにしたものである。
【００１６】
この発明に係る画像表示システムは、少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレンズを表示手段が備えるようにしたものである。
【００１７】
この発明に係る画像表示システムは、光を透過する複数の光透過層と、光透過層の間をフレネルレンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する複数の光吸収層とから構成された迷光吸収板をフレネルレンズの出射面に表示手段が備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、この発明によれば、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されるようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果が得られる。
【００１９】
以上のように、この発明によれば、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さにおける制限値となるように配置されるようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果が得られる。
【００２０】
この発明によれば、投影光学手段の光軸と略直交して表示手段が配置されるようにしたので、投影光学手段と表示手段とのアライメント調整を容易に行なうことができるという効果が得られる。
【００２１】
この発明によれば、送信手段の画像出射面および表示手段が略平行に配置されるようにしたので、歪を軽減して画像を表示できるという効果が得られる。
【００２２】
この発明によれば、少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成したフレネルレンズを表示手段が備えるようにしたので、拡大投影されて大きな入射角を持った光を高い透過率で透過させることができるようになり、明るい画像を表示できるという効果が得られる。
【００２３】
この発明によれば、少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレンズを表示手段が備えるようにしたので、光の入射角の大きさに対するフレネルレンズの透過率依存性を抑制できるという効果が得られ、複数種類のプリズム部を備えたフレネルレンズの透過率の急激な変化を抑制できるという効果が得られる。
【００２４】
この発明によれば、光を透過する複数の光透過層と、光透過層の間をフレネルレンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する複数の光吸収層とから構成された迷光吸収板をフレネルレンズの出射面に表示手段が備えるようにしたので、フレネルレンズ内部の迷光の発生を防止できるようになり、画像表示面に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による画像表示システムの構成を示す図であり、側面から見た断面構造図である。矢印によって光路を表している。
図１の画像表示システムにおいて、１０は画像情報を持った光（光画像信号）を出射する送信手段、２０は送信手段１０からの光を拡大投影する投影光学手段、３０は投影光学手段２０からの光を受光して画像情報に基づく画像を表示する表示手段である。
【００２６】
図１の送信手段１０において、１１は光を発する発光体、１２はその焦点に設置した発光体１１からの光を反射して概ね平行光にする放物面鏡、１３は放物面鏡１２で反射した平行光を集光する集光レンズである。発光体１１，放物面鏡１２および集光レンズ１３から照明光源系が構成されている。
【００２７】
また、図１の送信手段１０において、１４は集光レンズ１３が集光した光（照明光）を画像情報にしたがって強度変調して出射するライトバルブ（ライトバルブ手段）である。図１では、反射型の光変調素子をライトバルブ１４としているが、例えば透過型の液晶などのように、あらゆる光変調素子を備えた画像表示システムにこの発明は適用可能である。また、送信手段１０のライトバルブ１４は自発光方式・非発光方式いずれであっても良い。
【００２８】
図１の投影光学手段２０において、２１は屈折光学レンズ（屈折光学部）、２２は凸面鏡（反射部）である。歪曲収差を低減するために屈折光学レンズ２１や凸面鏡２２に非球面形状を適用したり、凸面鏡２２で生じる歪曲収差や像面湾曲をそれぞれ相殺するための歪曲収差や像面湾曲を屈折光学レンズ２１に持たせたりしている。
【００２９】
また、図１の投影光学手段２０において、２３は投影光学手段２０の光軸である。図１の例では、屈折光学レンズ２１，凸面鏡２２が光軸２３を共有している。この実施の形態１では、光軸２３から外れた位置に送信手段１０を配置しており、かつ表示手段３０の画像表示面３０Ｂを含む平面（表示手段３０の前面）と投影光学手段２０の凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面（投影光学手段２０の背面）との間に送信手段１０を配置している。ここで、表示手段３０の前面および投影光学手段２０の背面とは、画像表示システムを基準としたものであり、表示手段３０側が前面となる。投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面を境界として、送信手段１０は水平面の下方に、表示手段３０は水平面の上方にそれぞれ配置されている。つまり、送信手段１０の背面側斜め上方に投影光学手段２０を配置し、投影光学手段２０の前面側斜め上方に表示手段３０を配置したものである。
【００３０】
図１の表示手段３０において、３０Ａは表示手段３０の受光面、３０Ｂは表示手段３０の矩形形状の画像表示面であり、フレネルレンズ３１とレンチキュラー３２とから表示手段３０が構成されている。表示手段３０は凸面鏡２２からの光を受光面３０Ａで受光した後に、フレネルレンズ３１の各ピッチのプリズム部によって略平行化してレンチキュラー３２へ出射する。レンチキュラー３２はフレネルレンズ３１の出射光を結像させた上で拡散し、画像表示面３０Ｂに画像を表示する。表示手段３０の詳しい説明については、実施の形態３で述べる。
【００３１】
この実施の形態１では、ライトバルブ１４の反射面（画像出射面）と表示手段３０の受光面３０Ａとを略平行にして、画像表示システムの奥行が最小になるように設置している。また、投影する光のけられがないように、高さ方向においてライトバルブ１４と表示手段３０との重なりがないように配置している。さらに、上記のライトバルブ１４と表示手段３０との配置条件を満たしつつ、ライトバルブ１４と表示手段３０との共役関係が保たれるように投影光学手段２０を配置している。
【００３２】
次に動作について説明する。
発光体１１から発した光は、放物面鏡１２によって反射され、集光レンズ１３を介してライトバルブ１４の反射面へ斜めの方向から入射する。ライトバルブ１４は入射した光を画像情報に基づいて空間的に強度変調して投影光学手段２０へ反射する。ライトバルブ１４は反射型の光変調素子であるため、その反射面に対して斜めの方向から入射した光を強度変調して反射することが可能である。
【００３３】
投影光学手段２０では、送信手段１０から光軸２３に対して斜めに入射する光を屈折光学レンズ２１が受光し、凸面鏡２２へ光を投影する。図１に示すように、屈折光学レンズ２１の光軸２３は、ライトバルブ１４の反射面および表示手段３０の受光面３０Ａに対して略垂直であり、かつ、ライトバルブ１４の中心および表示手段３０の中心からオフセットして設置されている。したがって、屈折光学レンズ２１の画角の一部のみをライトバルブ１４からの光の投影に使用していることになる。図１では、屈折光学レンズ２１の下方から光が入射しているため、上方へ光が出射する。
【００３４】
凸面鏡２２は負のパワーを有する反射面によって光の像を反射して表示手段３０へ拡大投影する。送信手段１０からの光が光軸２３に対して斜めに入射してくるため、凸面鏡２２反射面の中心部分は表示手段３０への投影に用いられていない。表示手段３０は凸面鏡２２からの光を受光面３０Ａで受光して画像表示面３０Ｂに画像を表示する。
【００３５】
このように、投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面の上下に表示手段３０，送信手段１０をそれぞれ配置し、投影光学手段２０の光軸２３から送信手段１０を外して配置しているので、送信手段１０からの光は光軸２３に対して斜めに投影光学手段２０へ出射し、投影光学手段２０からの光は光軸２３に対して斜めに表示手段３０へ投影される。したがって、送信手段１０から凸面鏡２２へ向う光と、凸面鏡２２から表示手段３０へ向う光とは、画像表示システム内部の一部の空間を重複（共有）して進行するようになり、限られた空間を有効に利用できるようになる。
【００３６】
このとき、画像表示システムの薄さを投影光学手段２０の背面から表示手段３０の前面までの距離に抑えるために、投影光学手段２０の背面（図１の場合には凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面）と、表示手段３０の前面（画像表示面３０Ｂを含む平面）との間の空間で、かつ、光軸２３から外した空間を送信手段１０の配置位置とする。このことによって、従来と比べて画像表示システムを薄型化して構成することができる。もちろん、送信手段１０の配置は、画像表示システムの下部高さが大きくならないように留意する。また、投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面よりも送信手段１０を下方に、表示手段３０を上方に配置したため、従来と比べて画像表示システムを薄型化して構成することができる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態１によれば、光を発する発光体１１と、発光体１１から発した光を反射して概ね平行光として出射する放物面鏡１２と、放物面鏡１２からの平行光を集光する集光レンズ１３と、集光レンズ１３で集光された光に画像情報を与えて出射するライトバルブ１４とからなる送信手段１０と、送信手段１０からの光を投影する屈折光学レンズ２１と、負のパワーを有する反射面によって屈折光学レンズ２１からの光を反射して拡大投影する凸面鏡２２とからなる投影光学手段２０と、投影光学手段２０からの光を受光面３０Ａで受光して画像情報に基づく画像を画像表示面３０Ｂに表示する表示手段３０とを備え、投影光学手段２０の光軸２３から外れた位置に送信手段１０を配置するとともに、表示手段３０の前面と投影光学手段２０の背面との間に送信手段１０を配置するようにしたので、従来と比較して薄型化した画像表示システムを提供できるという効果が得られる。
【００３８】
また、この実施の形態１によれば、光を発する発光体１１と、発光体１１から発した光を反射して概ね平行光として出射する放物面鏡１２と、放物面鏡１２からの平行光を集光する集光レンズ１３と、集光レンズ１３で集光された光に画像情報を与えて出射するライトバルブ１４とからなる送信手段１０と、送信手段１０からの光を投影する屈折光学レンズ２１と、負のパワーを有する反射面によって屈折光学レンズ２１からの光を反射して拡大投影する凸面鏡２２とからなる投影光学手段２０と、投影光学手段２０からの光を受光面３０Ａで受光して画像情報に基づく画像を画像表示面３０Ｂに表示する表示手段３０とを備え、投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面よりも下側に送信手段１０を配置し、投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面よりも上側に表示手段３０を配置するようにしたので、従来と比較して薄型化した画像表示システムを提供できるという効果が得られる。
【００３９】
さらに、この実施の形態１によれば、投影光学手段２０の光軸２３と略直交して表示手段３０を配置するようにしたので、投影光学手段２０と表示手段３０とのアライメント調整を容易に行なうことができるという効果が得られる。
【００４０】
さらに、この実施の形態１によれば、送信手段１０を構成するライトバルブ１４の反射面（画像出射面）と表示手段３０とを互いに略平行にして配置するようにしたので、歪を軽減して画像表示面３０Ｂ上に画像を表示できるという効果が得られる。
【００４１】
実施の形態２．
この実施の形態２では、送信手段１０から表示手段３０に至るまでの光路上に少なくとも１つの光路折曲手段を備えた画像表示システムについて説明する。
【００４２】
図２はこの発明の実施の形態２による画像表示システムの構成を示す図であり、側面から見た断面構造図である。図１と同一または相当する構成については同一符号を付してある。矢印によって光路を表している。
【００４３】
図２において、２４，２５はそれぞれ光路折曲手段としての第１，第２の光路折曲反射鏡（投影光学手段）である。ここでは、屈折光学レンズ２１から凸面鏡２２までの光路上と、凸面鏡２２から表示手段３０までの光路上とに光路折曲反射鏡２４，光路折曲反射鏡２５をそれぞれ設けている。なお、光路折曲反射鏡２５の光路反射方向に向った法線ベクトルｎ１と、投影光学手段２０の光軸２３を含み、かつ表示手段３０の画像表示面３０Ｂの下辺３０Ｃに平行な平面とを略平行にすると（光路折曲反射鏡２５と表示手段３０とを互いに略平行に配置すると）、画像表示システムを一層薄型化して構成できる。
【００４４】
図２では、投影光学手段２０の光軸２３を含む水平面の下側、上側に、送信手段１０，表示手段３０がそれぞれ配置されている。また、光のケラレがないように凸面鏡２２の略真上に表示手段３０を配置し、光路折曲反射鏡２４，２５の背面２４Ｂ，２５Ｂは略共通の平面上に配置している。さらに、凸面鏡２２の背面２２Ｂと画像表示面３０Ｂとも略共通の平面上にある。
【００４５】
実施の形態１の構成では投影光学手段２０の背面は凸面鏡２２の背面２２Ｂで決まったが、この実施の形態２では、凸面鏡２２の背面２２Ｂは画像表示面３０Ｂと同じ側を向いているので投影光学手段２０の背面とはならず、画像表示面３０Ｂと反対方向へ向いている光路折曲反射鏡２４の背面２４Ｂを含む平面または光路折曲反射鏡２５の背面２５Ｂを含む平面によって投影光学手段２０の背面が決定される。この投影光学手段２０の背面と表示手段３０の前面（画像表示面３０Ｂを含む平面）との間に送信手段１０が光軸２３から外れて配置されている。
【００４６】
次に動作について説明する。
屈折光学レンズ２１から出射した光は、光路折曲反射鏡２４，凸面鏡２２，光路折曲反射鏡２５，表示手段３０へと順次反射して進行する。この際に、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２へ、凸面鏡２２から光路折曲反射鏡２５へ、光路折曲反射鏡２５から表示手段３０へそれぞれ向う光は、画像表示システム内部の一部の空間を重複（共有）して進行できるようになっており、図１の場合より小さな空間で表示手段３０へ光を投影することができる。つまり、図２のように光路折曲反射鏡２４，２５を備えることによって、図２の画像表示システム内部の空間をより有効に利用できるようになる。
【００４７】
したがって、この実施の形態２による画像表示システムは、表示手段３０の画像表示面３０Ｂの大きさが同一の場合には、実施の形態１よりも一層薄型化して構成することができ、また画像表示システムの薄さが同一の場合には、実施の形態１よりも一層大きな画像を画像表示面３０Ｂに表示することができる。
【００４８】
なお、光路折曲反射鏡２４，２５などの光路折曲手段を画像表示システムに適用する場合には、光路折曲手段によって光がケラれないようにするとともに、画像表示システムの薄さやその下部高さが大きくならないように、画像表示システムの内部空間を上手く利用して配置することが大切である。
【００４９】
また、図２では、光路折曲手段として光路折曲反射鏡２４，２５を使った構成例を示したが、光路折曲手段の光路上の配置箇所は特に限定されるものではない。例えば複数枚のレンズから構成される場合には、屈折光学レンズ２１の内部に光路折曲反射鏡２４を配置しても良い。
【００５０】
さらに、光路折曲手段の個数も特に限定されない。例えば図示は省略するが、光路折曲反射鏡２５から表示手段３０への光路上に第３の光路折曲反射鏡を図２の構成に追加すると、光路折曲反射鏡２５からの光は第３の光路折曲反射鏡で反射されて表示手段３０へ進むようになる。したがって、光路折曲反射鏡２５から第３の光路折曲反射鏡へ向う光と、第３の光路折曲反射鏡から表示手段３０へ向う光とが一部空間を重複して進行し、より一層薄型化した画像表示システムを、またはより一層大きな画像を表示可能な画像表示システムを構成できる。
【００５１】
上記の場合には、画像表示面３０Ｂと反対の方向を向いている凸面鏡２２の背面２２Ｂを含む平面または第３の光路折曲反射鏡の背面を含む平面によって投影光学手段２０の背面が決まり（光路折曲反射鏡２４，２５の背面２４Ｂ，２５Ｂを含む平面は画像表示面３０Ｂと同じ側を向いているので投影光学手段２０の背面とはならない）、投影光学手段２０の背面と画像表示面３０Ｂを含む平面（表示手段３０の前面）との間に送信手段１０を光軸２３から外して配置すれば良い。このように、投影光学手段２０の背面は、凸面鏡２２や光路折曲手段の配置位置や個数・構成に応じて変化する。
【００５２】
さらに、光路折曲手段は平面鏡に限定されるものではなく、光線に対する設計の自由度を向上させるために、光路追跡によってその光学的形状を工夫したり、平面鏡以外の光学素子を使っても良い。このことにより、一層緻密な光線制御が可能になる。例えば投影光学手段２０からの光を表示手段３０へ反射する第２の投影光学手段（屈折光学レンズおよび凸面鏡）を光路折曲反射鏡２５の代わりに用いても良いし、光路折曲反射鏡２４，２５の代わりに光路折曲手段としてプリズムを用いても良い。
【００５３】
以上のように、この実施の形態２によれば、送信手段１０から表示手段３０にかけての光路上に光路折曲反射鏡２４，２５を投影光学手段２０に備えるようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、一層薄型化した画像表示システムを提供できるという効果が得られる。
【００５４】
また、この実施の形態２によれば、光路折曲反射鏡２５の光路反射方向に向った法線ベクトルｎ１と、投影光学手段２０の光軸２３を含み、かつ表示手段３０の画像表示面３０Ｂの下辺に平行な平面とを略平行とするようにしたので、より一層薄型化した画像表示システムを提供できるという効果が得られる。
【００５５】
実施の形態３．
この実施の形態３では、画像表示システムの薄さ・画像表示システムの下部高さの双方をできるだけ小さくするため、実施の形態２で示した第１の光路折曲反射鏡２４と屈折光学レンズ２１の凸面鏡２２に対する相対的な配置条件について説明し、屈折光学レンズ２１と凸面鏡２２との間に挿入した光路折曲反射鏡２４によって、光軸２３を含む水平面内で光路を折り曲げるようにする。
【００５６】
図３はこの発明の実施の形態３による画像表示システムにおける第１の光路折曲反射鏡２４の配置条件を説明するための図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）はそれぞれ側面図および上面図、図３（ｃ）は凸面鏡２２の正面図である。図１，図２と同一または相当する構成については同一の符号を付してある。図３において、２３Ｚは光路折曲反射鏡２４を配置した際の屈折光学レンズ２１の光軸、２１’は光路折曲反射鏡２４を仮想的に取り除き、凸面鏡２２の光軸２３と光軸２３Ｚとを一致させた場合の屈折光学レンズである。
【００５７】
光軸２３と光軸２３Ｚとは水平面において折曲角度θで交差している。光軸２３Ｚは、光軸２３と一致した状態から、水平面内で１８０−θ度だけ回転して図３（ｂ）のようになる。Ｐ，Ｑはそれぞれ光軸２３Ｚを含む水平面と屈折光学レンズ２１との交線上の２点であり、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２へ向う光路に最も近い点をＰ，画像表示システムの第２の光路折曲反射鏡２５設置面に最も近い点をＱとしてある。
【００５８】
また、凸面鏡２２が設けられた画像表示システムの凸面鏡設置面（反射部設置面）から光路折曲反射鏡２４の位置（光軸２３と光軸２３Ｚとの交点）までの距離はｂ，光軸２３を含む水平面と光路折曲反射鏡２４との交線上の点において凸面鏡設置面に最も近い点を最近点、凸面鏡設置面に最も遠い点を最遠点と呼ぶと、最近点から凸面鏡設置面までの距離はａ，最遠点から凸面鏡設置面までの距離はｃである。距離ｃは凸面鏡設置面から光折曲反射鏡２４までの最長距離となっている。
【００５９】
さらに、光路折曲反射鏡２４の最も高い点から光軸２３までの高さをｍ，点Ｑから凸面鏡設置面までの距離をｇ，屈折光学レンズ２１’の出射瞳位置から凸面鏡設置面までの距離をｆとしてある。距離ｇは凸面鏡設置面から屈折光学レンズ２１までの最長距離となっている。したがって、屈折光学レンズ２１の出射瞳位置から光路折曲反射鏡２４の位置までの距離と、光路折曲反射鏡２４の位置から凸面鏡設置面までの水平方向の距離との合計距離もｆになる。
【００６０】
図３（ａ）から分かるように、表示手段３０の最下端から光軸２３までの距離である下部高さを最小化するには、表示手段３０の最下端へ向う凸面鏡２２の反射光線Ｌｒをできる限り光軸２３に接近させた低い位置を通過させた方が有利である。一方で、過度に低い位置を光路が通過すると、光路折曲反射鏡２４に光路が遮られて表示手段３０上に影となって表示できない部分が発生し、実用に供しない。したがって、表示手段３０の最下端へ向う凸面鏡２２の反射光線を光路折曲反射鏡２４で遮らないように、光路折曲反射鏡２４のサイズ・位置を定めなければならない。
【００６１】
光路折曲反射鏡２４の位置に関しては、凸面鏡２２の反射光線をできるだけ低い光路で通過させるために、距離ａをできるだけ大きくする。一方で、画像表示システムの薄さには薄型化の仕様から決まる薄さ制限値があるので、距離ｃはこの薄さ制限値以下とする必要がある。
【００６２】
以上の条件の下で光路を折り曲げる場合、距離ｆが短すぎると、屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む部分が光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光線を遮ってしまう。または屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む部分が光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光線を遮らないように設定すると、距離ａが必要以上に短くなる。一方、距離ｆが長すぎると、凸面鏡２２の受光面や光路折曲反射鏡２４の位置の条件から屈折光学レンズ２１の位置が光路折曲反射鏡２４から必要以上に離れ、結果として光路折曲反射鏡２４が大きくなり、光路折曲反射鏡２４の高さｍを大きな値にしなければならず、凸面鏡２２から反射して表示手段３０の最下端に向う反射光線Ｌｒを遮ってしまう。このため、距離ｆには最適値が存在する。
【００６３】
折曲角度θについては、図３（ｂ）から分かるように、折曲角度θをあまり大きく設定してしまうと、距離ｇまたは距離ｃが薄さ制限値を超えてしまうとともに、距離ａが短くなり表示手段３０の最下端へ向う凸面鏡２２からの反射光線の高さを引き上げてしまうことになる。
【００６４】
逆に、折曲角度θを小さくするようにすれば距離ｇまたは距離ｃも小さくなるので、屈折光学レンズ２１または光路折曲反射鏡２４は薄さの観点からは有利になる。しかし、折曲角度θをあまり小さくしてしまうと、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路に屈折光学レンズ２１の点Ｐを含む部分が入り込んで光を遮り、映像（画像）を投影できない影の部分が発生してしまう。したがって、折曲角度θにも最適値が存在する。
【００６５】
以上のことを踏まえて、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路に対して、光を遮らない範囲で点Ｐをできるだけ接近させるように光路の折曲角度θを決める。
【００６６】
また折曲角度θが決まると、このときの画像表示システムの薄さを制約するのは距離ｇまたは距離ｃなので、これらの距離のうちでより大きな方を薄さ制限値となるように距離ｆを決める。特に、距離ｃと距離ｇとを等しく設定すると、画像表示システムの下部高さを最も低く抑えることができる。
なお、折曲角度θは画像表示システムの他の条件によってあらかじめ定められている場合もあるが、上記の場合と同様に考えれば良い。
【００６７】
以上の結果を次の１〜３にまとめておく。距離ｆおよび折曲角度θを以下の１〜３のように最適化することで、映像（画像）が投影できない影の部分を生じる事なく、薄さ制限値の制約を満足して画像表示システムの下部高さを低く抑えることができるという効果が得られる。
【００６８】
１．光路折曲反射鏡２４によって光路を折り曲げる場合には、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路を遮らない範囲で、屈折光学レンズ２１の点Ｐをできるだけ上記光路に近づけるように折曲角度θを設定する。
【００６９】
２．画像表示システムの他の配置条件によって折曲角度θがあらかじめ決まっている場合には、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路を遮らない範囲で、屈折光学レンズ２１の点Ｐをできるだけ上記光路に近づけ、距離ｃまたは距離ｇが薄さ制限値となるように距離ｆを設定する。
【００７０】
３．画像表示システムの下部高さを最も低く抑えるために、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路を遮らない範囲で、屈折光学レンズ２１の点Ｐをできるだけ上記光路に近づけるように折曲角度θを設定するとともに、距離ｃと距離ｇとを等しくし、かつ距離ｃおよび距離ｇが薄さ制限値となるように距離ｆを設定する。
【００７１】
なお、光線の通過しない点Ｐを含んだレンズ部分（非透過部分）を屈折光学レンズ２１から削除することによって、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路に点Ｐを近づける際に、光路折曲反射鏡２４から凸面鏡２２までの光路に対して削除していない場合と比べて屈折光学レンズ２１をより接近させることができる。
【００７２】
以上のように、この実施の形態３によれば、送信手段１０から表示手段３０に至るまでの光路上に少なくとも一つの光路折曲手段を投影光学手段２０に設け、光路折曲手段により略水平面内で光路を折曲げるようにしたので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果が得られる。
【００７３】
実施の形態４．
この発明は、従来良く知られたフレネルレンズを表示手段３０に適用することも可能である。だが、従来と同等サイズの画像を表示できる画像表示システムを従来よりも薄く構成するために（または従来と同じ薄さで構成された画像表示システムに従来よりも大サイズの画像を表示するために）、送信手段１０，投影光学手段２０によって表示手段３０へ光をより大きく拡大投影しているので、従来のフレネルレンズでは受光性能に限界があり、画像表示面３０Ｂ上の位置によって画像の明るさに輝度ムラが発生する恐れがある。実施の形態１〜３で説明した薄型化の画像表示システムの表示手段３０へ拡大投影された光を高い透過率で透過させて、画像表示面３０Ｂ全面に均一な明るい画像を表示できるようにするために、以下に説明するフレネルレンズ３１が好ましい。
【００７４】
図４はこの発明の実施の形態４による画像表示システムに適用した表示手段３０の構成を示す透視斜視図であり、図５，図６，図７は表示手段３０のフレネルレンズ３１に形成された各プリズム部の断面形状（フレネルレンズ３１の光軸を含む平面によってフレネルレンズ３１を切断した場合の切断面形状）をそれぞれ表している。図１と同一または相当する構成については同一符号を付してある。
【００７５】
図４において、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃはそれぞれフレネルレンズ３１のピッチＰ毎に成形された屈折型プリズム部、全反射型プリズム部、ハイブリッド型プリズム部である。
【００７６】
図５の屈折型プリズム部３１Ａは、入射面３１Ｐでの屈折によって入射光線ｌｉ１を透過光線ｌｔ１とし、出射面３１Ｘから出射光線ｌｏ１として出射する。入射面３１Ｐでの屈折を利用して入射光線ｌｉ１を出射光線ｌｏ１の方向へ折り曲げているので、屈折型プリズム部３１Ａは小さな入射角に対応した位置（フレネルレンズ３１の中心側）において高い透過率を実現する。
【００７７】
また、図６の全反射型プリズム部３１Ｂは、入射面３１Ｑでの屈折によって入射光線ｌｉ２を透過光線ｌｔ２とした後に、全反射面３１Ｒでの全反射によって透過光線ｌｔ２を透過光線ｌｔ３とし、出射面３１Ｘから出射光線ｌｏ２として出射する。全反射面３１Ｒでの全反射を利用して入射光線ｌｉ２を出射光線ｌｏ２の方向へ折り曲げているので、全反射型プリズム部３１Ｂは大きな入射角に対応した位置（フレネルレンズ３１の周縁側）において高い透過率を実現する。
【００７８】
さらに、図７のハイブリッド型プリズム部３１Ｃは、屈折型プリズム部３１Ａと全反射型プリズム部３１Ｂとを１つのピッチに形成したものである。小さな入射角の場合に高い透過率を示す屈折型プリズム部と、大きな入射角の場合に高透過率を示す全反射型プリズム部とを併せ持っているので、広範囲の入射角に対して良好な透過率を実現できる。
【００７９】
特に図４では、小入射角に対応したフレネル中心側の位置には屈折型プリズム部３１Ａを、大入射角に対応したフレネル周縁側の位置には全反射型プリズム部３１Ｂを、フレネル中心からフレネル周縁へ移行する部分の位置にはハイブリッド型プリズム部３１Ｃをそれぞれ形成している。このようにすることで、ハイブリッド型プリズム部３１Ｃは、屈折型プリズム部３１Ａと全反射型プリズム部３１Ｂとの間の透過率特性の急激な変化を緩和・抑制する働きをすることになり、画像表示面３０Ｂ全面にわたって輝度ムラのない明るい画像が表示可能になる。
【００８０】
なお、この発明の画像表示システムでは、同一サイズの画像を薄型化して表示するために凸面鏡２２から大きな角度で光を表示手段３０へ投影しているので、大入射角に対して高透過率を実現する全反射型プリズム部３１Ｂを少なくとも１以上のピッチに形成するようにし、明るい画像を表示できるようにしている。
【００８１】
また、ハイブリッド型プリズム部３１Ｃのように異なる２種以上のプリズム部を少なくとも一つのピッチに形成することで、光の入射角に対するフレネルレンズ３１の透過率依存性を抑制するとともに、複数種類のプリズム部を備えたフレネルレンズ３１の急激な透過率変化の抑制を図っている。なお、２種以上のプリズム部は屈折型プリズム部３１Ａと全反射型プリズム部３１Ｂとを組み合わせたハイブリッド型プリズム部３１Ｃに限定されず、２種類（または２種類以上）の屈折型プリズム部３１Ａ同士や２種類（または２種類以上）の全反射型プリズム部３１Ｂ同士であっても良い。
【００８２】
さらに、フレネルレンズ３１の入射面だけに限らず、フレネルレンズ３１の出射面側にもプリズム部を形成するようにしても良い。例えば入射面および出射面に屈折型プリズム部３１Ａをそれぞれ設けても良いし、入射面に全反射型プリズム部３１Ｂを設けるとともに出射面に屈折型プリズム部３１Ａを設けても良い。このようにすることで、緻密な光線制御が可能になる。
【００８３】
加えて、入射面側のピッチと出射面側のピッチとを同一にする必要はなく、入射面ピッチと出射面のピッチとは設計に応じて変えるようにして良い。
【００８４】
入射面３１Ｐとともに屈折型プリズム部３１Ａまたはハイブリッド型プリズム部３１Ｃを形成する無効面３１Ｚへの入射光線や、全反射型プリズム部３１Ｂまたはハイブリッド型プリズム部３１Ｃの全反射面３１Ｒからそれてしまった‘それ’光線は、画像表示システム内部で迷光となって画質を低下させる要因となる。この迷光の対策については実施の形態５で述べることにする。
【００８５】
以上のように、この実施の形態４によれば、少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部３１Ｂを形成したフレネルレンズ３１を表示手段３０に備えるようにしたので、拡大投影された光を高い透過率で透過させ、明るい画像を表示できるという効果が得られる。
【００８６】
また、この実施の形態４によれば、少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレンズ３１を表示手段３０に備えるようにしたので、光の入射角に対するフレネルレンズ３１の透過率依存性を抑制できるという効果が得られ、複数種類のプリズム部を備えたフレネルレンズ３１の急激な透過率変化を抑制できるという効果が得られる。
【００８７】
さらに、この実施の形態４によれば、入射面および出射面にプリズム部をそれぞれ形成したフレネルレンズを表示手段３０に備えるようにしたので、緻密な光線制御ができるという効果が得られる。
【００８８】
さらに、この実施の形態４によれば、入射面に形成したプリズム部のピッチと、出射面に形成したプリズム部のピッチとを異ならせたフレネルレンズを表示手段３０に備えるようにしたので、緻密な光線制御ができるという効果が得られる。
【００８９】
実施の形態５．
この実施の形態５では、画像表示システム内部での迷光を吸収して画質の劣化を抑制するための表示手段３０について説明する。
屈折型プリズム部３１Ａやハイブリッド型プリズム部３１Ｃの無効面３１Ｚへ入射した入射光線（無効光線）はフレネルレンズ３１内部で迷光となってしまい、正規の画像とともに多重像を画像表示面３０Ｂ上に発生させて画質を劣化させる要因となる。また、場合によっては、全反射型プリズム部３１Ｂやハイブリッド型プリズム部３１Ｃの入射面３１Ｑへ入射しても全反射面３１Ｒで全反射されない‘それ’光線も存在し、この‘それ’光線も迷光となって多重像を発生させる。
【００９０】
図８は画像表示面３０Ｂ上で多重像を発生させる迷光の動作例を説明するための図であり、特に実施の形態２で説明した光路折曲反射鏡２５を備えた画像表示システムにおける‘それ’光線の動作を示している。
【００９１】
図８において、フレネルレンズ３１のハイブリッド型プリズム部３１Ｃへの入射光線ｌｉｅは、入射面３１Ｑで屈折した後に、全反射面３１Ｒをそれて出射面３１Ｘへ直接透過する‘それ’光線ｌｔｅになる。‘それ’光線ｌｔｅは設計と異なる角度で出射面３１Ｘへ向うため、出射面３１Ｘで大きく反射して反射光線ｌｒｅになり、別のハイブリッド型プリズム部３１Ｃ’を透過して表示手段３０の受光面３０Ａから出射して出射光線ｌｏｅになる。この出射光線ｌｏｅは光路折曲反射鏡２５で反射して、表示手段３０のフレネルレンズ３１へ再入射してしまうため（反射光線ｌｒｅ’）、フレネルレンズ３１，レンチキュラー３２を透過した後に、画像表示面３０Ｂに多重像となって現れてしまう。
【００９２】
このように、上記の‘それ’光線や無効面３１Ｚで受光した無効光線は迷光となって画質劣化の要因になってしまうため、この迷光を除去するための構成をフレネルレンズ３１に設けるようにして、画像表示システムの画質劣化の抑制を図ったのが、この実施の形態５である。
【００９３】
図９はこの発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効光線に起因する多重像を軽減する構成をフレネルレンズの入射側に設けた場合である。図７と同一または相当する構成については同一符号を付してある。
【００９４】
図９において、５１は屈折型プリズム部３１Ａの無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…にそれぞれ設けられた光吸収層である。
【００９５】
光吸収層５１は、各ピッチの無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…へ入射する無効光線ｌｉｅを吸収する働きをする。無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…に光吸収層５１を設けることにより、無効光線ｌｉｅによるフレネルレンズ３１内部の迷光の発生を防ぐことができるようになり、表示手段３０の画像表示面３０Ｂ上に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【００９６】
図１０はこの発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効光線や‘それ’光線による迷光をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示している。図７と同一または相当する構成については同一符号を付してある。
【００９７】
図１０において、５２はフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘに設けられた迷光吸収板である。迷光吸収板５２はフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘと略平行な入射面および出射面を有する平行平板であり、光を透過する光透過層５２Ｔと、光を吸収する薄膜の光吸収層５２Ａとが、フレネルレンズ３１の不図示の光軸と略平行になるように交互に積層されている。
【００９８】
図１０に示すように、屈折型プリズム部３１Ａの入射面３１Ｐや全反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑで屈折した透過光線ｂ３，ｂ４の光路と比較すると、無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…から入射したフレネルレンズ３１内部の迷光ｂｅ１や全反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑから入射して全反射面３１Ｒをそれた‘それ’光線の迷光ｂｅ２は、フレネルレンズ３１の径方向に向ってより大きく進行するため、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘから出射して光線ｂｅ１’，ｂｅ２’になると、フレネルレンズ３１の光軸と略平行に積層された各光吸収層５２Ａによって吸収されるようになる。
【００９９】
屈折型プリズム部３１Ａの入射面３１Ｐや全反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑで受光した光線ｂ３，ｂ４も、出射面３１Ｘから出射して光線ｂ３’，ｂ４’となると、その一部は光吸収層５２Ａによって吸収されるが、これらの光線ｂ３’，ｂ４’はフレネルレンズ３１の光軸に対してほとんど平行に出射するため、吸収される光量はごくわずかである。大部分の光線ｂ３’，ｂ４’は光透過層５２Ｔを透過して例えば不図示のレンチキュラー３２へ進行し、大きな問題にはならない。
【０１００】
なお、光透過層５２Ｔと光吸収層５２Ａとの積層構造は、図１１（ａ）のようにフレネルレンズ３１の光軸を中心として同心円状（放射状）にしても良いし、図１１（ｂ）のように光透過層５２Ｔや光吸収層５２Ａが紙面左右方向へ広がるように、光透過層５２Ｔ，光吸収層５２Ａを紙面上下方向へ積層しても良い。この場合、縦横比３：４の表示手段３０に適用すると、紙面上下方向が３，紙面左右方向が４に当たる。
【０１０１】
図１１（ａ）の構成を採用することによって迷光の吸収効率をより向上させることができ、図１１（ｂ）の構成を採用することによって迷光吸収板５２の製造が容易になり、製造コストを軽減できるようになる。
【０１０２】
また、光吸収層５２Ａの積層間隔（光透過層５２Ｔの厚さ）は、フレネルレンズ３１のピッチ間隔に合せても良いし、フレネルレンズ３１の光軸からの距離に応じて変化させても良く、仕様に応じて自由に設計可能である。付け加えれば、光吸収層５２Ａの積層構造は、フレネルレンズ３１，不図示のレンチキュラー３２の周期構造との干渉によるモアレ縞の発生を避けるようなピッチに設定すべきである。
【０１０３】
さらに、光吸収層５２Ａを埋め込む複数のスリットを図１１（ａ）や図１１（ｂ）の積層パターンでフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘ側に作成し、これらのスリットに光吸収層５２Ａを設けても良い。この際、光吸収層５２Ａとして、上記複数のスリット内に光吸収性のある塗料を充填することで形成するのが適当である。このように、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘに迷光吸収板５２を一体成形することにより、部品点数を削減できるようになる。
【０１０４】
図１２はこの発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図であり、無効面で受光して生じた迷光をフレネルレンズの出射面側で吸収する構成を示している。図１，図７，図１０と同一符号は相当する構成である。
【０１０５】
図１２において、５３はフレネルレンズ３１の出射面３１Ｘ側に設けられた光吸収板であり、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘと略平行な入射面および出射面を有する平行平板である。
【０１０６】
図１０でも述べた通り、迷光ｂｅ１や迷光ｂｅ２はフレネルレンズ３１の径方向へより大きく進行するため、屈折型プリズム部３１Ａの入射面３１Ｐや全反射型プリズム部３１Ｂの入射面３１Ｑで受光して出射面３１Ｘから出射した光線ｂ３’，ｂ４’の光路長Ｂ３’，Ｂ４’と比較すると、光吸収板５３内の迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’の光路長ＢＥ１’，ＢＥ２’の方が大きくなる。この両者の光路差の分だけ光吸収板５３によって迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’の方が大きく吸収され、光吸収板５３から出射するときの迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’の強度を低下できる。
【０１０７】
また、光吸収板５３の内部（出射面）で多重反射する迷光ｂｅ３，ｂｅ４は、多重反射の回数に応じてその光路長がさらに長くなって大きく吸収されるため、迷光ｂｅ１’，ｂｅ２’よりも強度が低下し、全く問題にならない。
【０１０８】
さらに、光吸収板５３の入射面側で反射した迷光ｂｅ５，ｂｅ６はフレネルレンズ３１の各部位で（多重）屈折・反射してから光吸収板５３へ入射するため、反射の際にフレネルレンズ３１の各部位で屈折・反射してフレネルレンズ３１から出射する光が屈折・反射の各界面で受ける損失分だけさらに強度が低下する。
【０１０９】
このように、光吸収板５３を利用することによって、簡単な構成で迷光を吸収することができ、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【０１１０】
なお、図９〜図１２の多重像を軽減する各構成を任意に組み合わせて迷光を吸収しても良い。例えば、光吸収層５１と迷光吸収板５２との組合せや、光吸収層５１と光吸収板５３との組合せをフレネルレンズ３１に適用することにより、迷光をさらに吸収することができるようになり、表示手段３０上の多重像を軽減できるという効果が得られる。
【０１１１】
以上のように、この実施の形態５によれば、屈折型プリズム部３１Ａの無効面３１Ｚ，３１Ｚ−１，…に光を吸収する薄膜の光吸収層５１をそれぞれ設けるようにしたので、フレネルレンズ３１内部の迷光の発生を防ぐことができるようになり、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【０１１２】
また、この実施の形態５によれば、フレネルレンズ３１の光軸と略平行になるように、複数の光透過層５２Ｔ間に複数の光吸収層５２Ａを積層した迷光吸収板５２を出射面３１Ｘに備えるようにしたので、フレネルレンズ３１内部で発生した迷光を吸収できるようになり、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【０１１３】
さらに、この実施の形態５によれば、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘに迷光吸収板５２を一体成形するようにしたので、少ない部品点数で迷光を吸収できるという効果が得られる。
【０１１４】
さらに、この実施の形態５によれば、フレネルレンズ３１の光軸を中心として同心円状（放射状）に光透過層５２Ｔと光吸収層５２Ａとを積層するようにしたので、迷光の吸収効率をより向上させることができるという効果が得られる。
【０１１５】
さらに、この実施の形態５によれば、光透過層５２Ｔと光吸収層５２Ａとを一方向に対して略平行に積層するようにしたので、迷光吸収板５２の製造が容易になり、製造コストを削減できるという効果が得られる。
【０１１６】
さらに、この実施の形態５によれば、フレネルレンズ３１の出射面３１Ｘに光吸収板５３を設けるようにしたので、簡単な構成で迷光を吸収できるようになり、表示手段３０上に発生する多重像を軽減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】この発明の実施の形態１による画像表示システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２による画像表示システムの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態３による画像表示システムにおける第１の光路折曲反射鏡の配置条件を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態４による画像表示システムに適用した表示手段の構成を示す透視斜視図である。
【図５】表示手段のフレネルレンズに形成された屈折型プリズム部の断面形状を表す図である。
【図６】表示手段のフレネルレンズに形成された全反射型プリズム部の断面形状を表す図である。
【図７】表示手段のフレネルレンズに形成されたハイブリッド型プリズム部の断面形状を表す図である。
【図８】画像表示面上で多重像を発生させる迷光の動作例を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図である。
【図１１】迷光吸収板における光透過層と光吸収層との積層構造のパターンを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による画像表示システムの表示手段に適用するフレネルレンズの断面形状を示す図である。
【図１３】従来の画像表示システムの構成を示す図である。
【図１４】平面鏡を設けた従来の画像表示システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０  送信手段、１１  発光体、１２  放物面鏡、１３  集光レンズ、１４  ライトバルブ（ライトバルブ手段）、２０  投影光学手段、２１  屈折光学レンズ（屈折光学部）、２２  凸面鏡（反射部）、２２Ｂ  背面、２３  光軸、２４，２５  光路折曲反射鏡（投影光学手段）、２４Ｂ，２５Ｂ  背面、３０  表示手段、３０Ａ  受光面、３０Ｂ  画像表示面、３１  フレネルレンズ、３１Ａ  屈折型プリズム部、３１Ｂ  全反射型プリズム部、３１Ｃ，３１Ｃ’  ハイブリッド型プリズム部、３１Ｐ，３１Ｑ  入射面、３１Ｒ  全反射面、３１Ｚ，３１Ｚ−１  無効面、３１Ｘ  出射面、３２  レンチキュラー、５１  光吸収層、５２  迷光吸収板、５２Ａ  光吸収層、５２Ｔ  光透過層、５３  光吸収板、Ｐ  ピッチ、ｌｉ１  入射光線、ｌｔ１  透過光線、ｌｏ１  出射光線、ｌｉ２  入射光線、ｌｔ２  透過光線、ｌｔ３  透過光線、ｌｏ２  出射光線、ｌｔｅ  ‘それ’光線、ｌｒｅ  反射光線、ｌｏｅ  出射光線。
【図１】
2008181155.tif 000003
【図２】
2008181155.tif 000004
【図３】
2008181155.tif 000005
【図４】
2008181155.tif 000006
【図５】
2008181155.tif 000007
【図６】
2008181155.tif 000008
【図７】
2008181155.tif 000009
【図８】
2008181155.tif 000010
【図９】
2008181155.tif 000011
【図１０】
2008181155.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月11日(2008.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、
上記送信手段から送信された上記光画像信号を投影する屈折光学部、上記屈折光学部から投影された上記光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および上記光路折曲手段が折曲げた上記光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、
上記投影光学手段を介して上記光画像信号を背面より受光し、上記画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、
上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間に配置され、
上記反射部から上記屈折光学部および／または上記光路折曲手段までの最長距離が、上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致することを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、
上記送信手段から送信された上記光画像信号を投影する屈折光学部、上記屈折光学部から投影された上記光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および上記光路折曲手段が折曲げた上記光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、
上記投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、上記投影光学手段を介して上記光画像信号を背面より受光し、上記画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、
上記送信手段は、上記投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間に配置され、
上記反射部から上記屈折光学部および／または上記光路折曲手段までの最長距離が、上記表示手段の前面および上記投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致することを特徴とする画像表示システム。
【請求項３】
表示手段は、
投影光学手段の光軸と略直交して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項４】
送信手段の画像出射面および表示手段は、
略平行に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項５】
表示手段は、
少なくとも１つのピッチに全反射型プリズム部を形成したフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項６】
表示手段は、
少なくとも１つのピッチに異なる２種以上のプリズム部を形成したフレネルレンズを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示システム。
【請求項７】
表示手段は、
光を透過する複数の光透過層と、上記光透過層の間をフレネルレンズの光軸と略平行に積層され、光を吸収する複数の光吸収層とから構成された迷光吸収板を上記フレネルレンズの出射面に備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の画像表示システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明に係る画像表示システムは、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明に係る画像表示システムは、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
以上のように、この発明によれば、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸から外れた位置で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致するので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果が得られる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以上のように、この発明によれば、画像情報を照明光に与えて光画像信号として送信する送信手段と、送信手段から送信された光画像信号を投影する屈折光学部、屈折光学部から投影された光画像信号を略水平面内で折曲げる光路折曲手段、および光路折曲手段が折曲げた光画像信号を反射する反射部を有する投影光学手段と、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも上方に配置され、投影光学手段を介して光画像信号を背面より受光し、画像情報に基づく画像を表示する表示手段とを備え、送信手段は、投影光学手段の光軸を含む水平面よりも下方で、かつ画像表示システムを基準とした表示手段の前面および投影光学手段の背面の間に配置され、反射部から屈折光学部および／または光路折曲手段までの最長距離が、表示手段の前面および投影光学手段の背面の間の距離としての画像表示システムの薄さに略一致するので、画像表示システム内部の空間をより有効に利用して光を導くことができるようになり、画像表示システムの下部高さを抑制しつつ、画像表示システムを一層薄型化して構成できるという効果が得られる。