(57)【要約】【課題】光源からの光を画像表示素子に直接照明させると、光源と画像表示素子および観察光学系を含む装置全体の大型化が問題となる。【解決手段】反射型画像表示素子４と、反射型画像表示素子上に形成された画像を観察者の眼球７に導くための観察光学系６と、反射型画像表示素子と観察光学系との間に配置され、かつ照明光を反射型画像表示素子に導くための照明光学系１９とを有する画像観察装置において、反射型画像表示素子に画素単位で反射電極４３を設け、反射電極を反射型画像表示素子における照明光の入射面に対して傾斜させる。【選択図】　図１
2004012703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型画像表示素子と、前記反射型画像表示素子上に形成された画像を観察者の眼球に導くための観察光学系と、前記反射型画像表示素子と前記観察光学系との間に配置され、かつ照明光を前記反射型画像表示素子に導くための照明光学系とを有する画像観察装置であって、
前記反射型画像表示素子は画素単位で反射電極を有し、前記反射電極は前記反射型画像表示素子における照明光の入射面に対して傾斜していることを特徴とする画像観察装置。
【請求項２】
前記観察光学系の射出瞳中心と前記画像表示素子の中心とを結んだ光線を基準軸光線とし、前記射出瞳中心を原点とし、前記原点と交わる基準軸光線上にＺ軸（但し、前記原点から前記観察光学系に向かう方向を正とする）を設定するとともに前記基準軸光線を含む断面上で前記Ｚ軸に垂直な方向をＹ軸とし、前記Ｙ，Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸として前記画像観察装置の絶対座標系を定義した場合において、
前記基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、前記反射型画像表示素子から前記観察光学系に向かう任意の光線ｉの前記反射電極における反射角をθｉ、前記反射電極を仮に前記反射型画像表示素子における照明光の入射面に対して平行としたときの任意の光線ｉの前記反射電極における反射角をθｉ’としたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
｜θｉ｜　＜　｜θｉ’｜
【請求項３】
前記観察光学系の射出瞳中心と前記画像表示素子の中心とを結んだ光線を基準軸光線とし、前記射出瞳中心を原点とし、前記原点と交わる基準軸光線上にＺ軸（但し、前記原点から前記観察光学系に向かう方向を正とする）を設定するとともに前記基準軸光線を含む断面上でＺ軸に垂直な方向をＹ軸とし、前記Ｙ，Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸として前記画像観察装置の絶対座標系を定義した場合において、
前記基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、前記画像表示素子の任意の画素をｅ１，ｅ２、前記画素ｅ１，ｅ２の前記反射電極が前記反射型画像表示素子の照明光の入射面となす角を傾斜角Φｅ１，Φｅ２としたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像観察装置。
｜Φｅ１｜≠｜Φｅ２｜
【請求項４】
前記照明光学系は、２つ以上の照明光束を前記反射型画像表示素子に導くように構成されており、
前記基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、前記反射型画像表示素子の中心の画素をｃ、中心以外の任意の画素をｅとし、これら画素ｃ，ｅの反射電極が前記反射型画像表示素子の照明光の入射面となす角を傾斜角Φｃ，Φｅとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像観察装置。
｜Φｅ｜＞｜Φｃ｜
【請求項５】
前記照明光学系において、少なくとも１つの光学作用面は、照明光束に対して全反射面であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像観察装置。
【請求項６】
前記観察光学系は透明な光学材料からなるプリズムレンズを有し、このプリズムレンズは前記反射型画像表示素子からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光が反射する反射面と、この反射面で反射した光が出射する出射面とを有し、
前記入射面、前記反射面および前記出射面のうち少なくとも１つの面は回転対称軸を有しない曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像観察装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の画像観察装置と、この画像表示装置に前記反射型画像表示素子に表示させる画像情報を供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする画像観察システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラのファインダーや所謂ヘッドマウントディスプレイやメガネ型ディスプレイ等の画像観察装置に関するものである。
【従来の技術】
従来、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）や、メガネ型ディスプレイなどの画像観察装置においては、装置全体の小型化が要望されており、それを達成するための光学系が種々提案されている。
本出願人は、特開平７―３３３５５１号公報、特開平８−５０２５６号公報、特開平８−１６０３４０号公報、特開平８−１７９２３８号公報において、画像情報を表示する画像表示素子としての液晶ディスプレイと、観察光学系としての小型プリズムとを使用して、装置全体の小型化を図った画像観察装置を提案している。
また、同公報にて提案の画像観察装置では、画像情報を表示した液晶ディスプレイから発せられた光を、小型プリズムに入射させ、該小型プリズムに形成した曲率を有した屈折面や全反射面、さらには反射面を介して小型プリズムを射出させ、観察者の眼球に導光している。これによって観察者の前方に液晶ディスプレイの虚像が形成され、観察者がこの虚像を観察することができる。
これらの従来例においては、画像表示素子としては透過型液晶ディスプレイを用いているが、この透過型液晶ディスプレイは近年、画像表示素子の高精細化に伴い、画素開口率の低さが画質の低下につながるという欠点が指摘されている。
【発明が解決しようとする課題】
このような現状に対して、高精細な画像が要求される画像観察装置においては画素開口率の高い反射型液晶ディスプレイを用いることが提案されている。反射型液晶ディスプレイを用いた表示光学系の例として、特開平１１‐１２５７９１号公報にて提案されているものがある。この中では、本願図１２に示すような、光源１０１からの光を光学素子を介することなく反射型液晶ディスプレイ１０２を直接照明する構成が提案されている。
しかしながら、この例では、光源１０１からの光を液晶ディスプレイ１０８に直接照明させているために、光源１１２と液晶ディスプレイ１０２を含む照明ユニットおよび装置全体の大型化が問題となる。また、液晶ディスプレイ１０２が表示光学系１０３に対して大きく傾く構成であるため、表示光学系１０３から液晶ディスプレイ１０２までの光路長が物高によって大きく異なり、光学性能が低下するという問題があった。
また、別の従来例として、図１３で示すような構成も提案されている。この例では、プリズム形状の表示光学系１０３に対して液晶ディスプレイ１０２と反対側に光源１０１を設け、光源１０１からの光はプリズム形状の表示光学系１０３内を透過した後、液晶ディスプレイ１０２を照明し、その照明光のうち液晶ディスプレイ１０２で反射された光は、再びプリズム形状の表示光学系１０３内に入射して観察者の眼球に到達する。
しかし、このような照明系ではプリズム形状の表示光学系１０３の内部でおこる不要反射が画質劣化の大きな要因であるフレア光を発生させるという問題がある。
本発明は極めてシンプルな構成でありながら、諸収差が良好に補正され、広画角で、かつ不要なフレアが発生しないような画像観察装置であり、しかも、パソコンなどの高精細な画像に対応した反射型液晶ディスプレイを用いた小型の画像観察装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、反射型画像表示素子と、反射型画像表示素子上に形成された画像を観察者の眼球に導くための観察光学系と、反射型画像表示素子と観察光学系との間に配置され、かつ照明光を反射型画像表示素子に導くための照明光学系とを有する画像観察装置において、反射型画像表示素子を、画素単位で反射電極を有するものとし、かつ反射電極を反射型画像表示素子における照明光の入射面に対して傾斜させている。
これにより、薄型の照明光学系を用いて反射型画像表示素子を均一に照明することができるとともに、反射型画像表示素子からの画像光の射出角を任意に設定できる。このため、観察視野内において良好な画質で観察することができる小型の画像観察装置を実現することが可能となる。
特に、照明光学系において、少なくとも１つの光学作用面を、照明光束に対して全反射面とすることにより、照明光学系における光量ロスの少ない画像観察装置を提供することが可能となる。
なお、観察光学系の射出瞳中心と画像表示素子の中心とを結んだ光線を基準軸光線とし、射出瞳中心を原点とし、原点と交わる基準軸光線上にＺ軸（但し、原点から観察光学系に向かう方向を正とする）を設定するとともに基準軸光線を含む断面上でＺ軸に垂直な方向をＹ軸とし、Ｙ，Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸として画像観察装置の絶対座標系を定義した場合において、
基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、反射型画像表示素子から観察光学系に向かう任意の光線ｉの反射電極における反射角をθｉ、反射電極を仮に反射型画像表示素子における照明光の入射面に対して平行としたときの任意の光線ｉの反射電極における反射角をθｉ’としたとき、以下の条件を満たすようにしてもよい。
｜θｉ｜＜｜θｉ’｜　　…（１）
さらに、基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、画像表示素子の任意の画素をｅ１，ｅ２、画素ｅ１，ｅ２の反射電極が反射型画像表示素子の照明光の入射面となす角を傾斜角Φｅ１，Φｅ２としたとき、以下の条件を満たすようにしてもよい。ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像観察装置。
｜Φｅ１｜≠｜Φｅ２｜　　…（２）
また、照明光学系を、２つ以上の照明光束を反射型画像表示素子に導くように構成し、
基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、反射型画像表示素子の中心の画素をｃ、中心以外の任意の画素をｅとし、これら画素ｃ，ｅの反射電極が前記反射型画像表示素子の照明光の入射面となす角を傾斜角Φｃ，Φｅとしたとき、以下の条件を満たすようにしてもよい。
｜Φｅ｜＞｜Φｃ｜　　…（３）
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１〜３には、本発明の第１実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（画像観察装置）を示している。図１は上記ヘッドマウントディスプレイの断面図、図２は上記ヘッドマウントディスプレイにおける照明光学素子及び反射型画像表示素子の拡大断面図である。
本実施形態の画像観察装置は、ＲＧＢの光を発する光源、反射傘およびこの光源の点燈を制御する点灯制御部（不図示）からなる光源ユニット１と、第１の偏光板２と、プリズム形状の照明光学素子（以下、照明プリズムという）１９と、反射型画像表示素子としての反射型液晶ディスプレイパネル４と、第２の偏光板５と、観察光学系であるプリズムレンズ６とから構成されている。
光源ユニット１から発せられた照明光は第１の偏光板２を通り、図２に示すように照明プリズム１９の第１の面８を透過してプリズム内に入射し、第３の面９で反射して第２の面１０を透過した後、液晶ディスプレイパネル４に入射し、液晶ディスプレイパネル４を照明する。
液晶ディスプレイパネル４に入射した光線の一部は、液晶ディスプレイパネル４で反射され、かつ液晶ディスプレイパネル４に表示された画像に応じて変調されて画像光となる。画像光は、照明プリズム３の第２の面１０および第３の面９を透過して照明プリズム１９から射出し、第２の偏光板５を通ってプリズムレンズ６に至る。
照明プリズム１９は、プリズムレンズ６と液晶ディスプレイパネル４との間に配置され、プリズムレンズ側の第３の面９とディスプレイパネル側の第２の面１０との成す角度が後述する諸条件を満足する角度に設定されている。
なお、照明プリズム１９内において、第３の面９および第２の面１０の間では、照明光と画像光とが一部同じ領域を通っている。
また、図２に示すように、液晶ディスプレイパネル４の入射面側に配置された第２の偏光板２は、光源ユニット１からの無偏光の光１４を第１の偏光方向に揃える。第１の偏光方向を有した照明光は、照明プリズム１９の第３の面９で反射され、第２の面１０を透過し、液晶ディスプレイパネル４に入射する。
液晶ディスプレイパネル４に入射した偏光光１５は、このパネル４で変調され（旋光作用を受け）、このうち第１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有する偏光となった画像光１６は第２の偏光板５を透過し、上記旋光作用を受けなかった光は第２の偏光板５で吸収される。
本実施形態では、照明プリズム１９の第３の面９で反射する照明光の反射角を、以下の式（４）の条件（全反射条件）を満足するように設定し、入射した照明光をほぼ全反射させる。
ｓｉｎψ≧１／ｎ　　…（４）
本実施形態では、照明プリズム１９の材料として屈折率が約１．５程度のプラスチックを用いているので、ψ≧４２を満足すれば良い。ただし、ψは、光源ユニット１からの光線が照明プリズム１９の第１の面８を透過して、第３の面９で反射するときの第３の面９に対する光線の入射角である。
次に、観察光学系について説明する。本実施形態のプリズムレンズ６は、３つの面からなり、プリズムレンズ６の第１の面６０に入射した光は、第２、第３の面６１、６２で反射し、第２の面６１を透過した後、観察者の眼に至る。
次に、反射型液晶ディスプレイパネル４について説明する。図２のＡ部拡大図に示すように、本実施形態の液晶ディスプレイパネル４は、主に基板ガラス４１と、液晶層４２と、画素単位で設けられた反射電極４３とから構成されている。各反射電極４３は、基板ガラス４１の照明光の入射面４０に対して傾斜している。
本実施形態では、プリズムレンズ６の射出瞳（観察者７の瞳）中心とパネル４の中心とを結んだ光線を基準軸光線（図１中に太線で示す）とし、射出瞳中心を原点とし、原点と交わる基準軸光線上にＺ軸（但し、原点からプリズムレンズ６に向かう方向を正とする）を設定し、基準軸光線を含む断面上でＺ軸に垂直な方向をＹ軸とし、Ｙ，Ｚ軸に垂直な軸をＸ軸として絶対座標系を定義する。
そして、本実施形態では、上記絶対座標系のＹＺ面内において、パネル４からプリズムレンズ６に向かう任意の光線ｉ（図中の１６）の反射電極４３における反射角をθｉ、反射電極４３を仮に照明光の入射面４０に対して平行としたときの任意の光線ｉ（図中に太い点線で示す）の反射電極４３での反射角をθｉ’としたとき、下記の式（５）を満足する。
｜θｉ｜＜｜θｉ’｜　…（５）
図３には、画素単位ごとに反射電極４３が傾斜した液晶ディスプレイパネル４の基本構成の断面を示す。図中、１２０はＳｉ基板、１２１はフィールド酸化膜、１２２はＬＣＤ駆動用バルクＳｉトランジスタのウェル層、１２３は画素部薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する多結晶Ｓｉ層、１２４，１２５はそれぞれ駆動用バルクＳｉトランジスタのソース、ドレイン部、１２９は画素部ＴＦＴＮのゲート部、１３０は画素部ＴＦＴのソース部と接続される信号線用配線層、４３は画素部の反射電極、１３３，１３５は配向膜、４２は液晶層、１３６は透明電極、４１は対向基板となる基板ガラスである。
本液晶ディスプレイパネル４の更に詳細な説明は、特開平７−２５３５７１号公報に記載されている。
以上説明したような構成をとることで、次のような効果が期待される。図４，５は反射電極４３を基板ガラス４１の照明光の入射面４０に対して傾斜させない場合の光線（図４，図５中の矢印付の点線）を本実施形態の効果を説明するために示したものである。
図４に示すように、液晶ディスプレイパネル４内の反射電極４３’を基板ガラス４１の照明光の入射面４０に対して傾斜させない場合には、液晶ディスプレイパネル４からプリズムレンズ６に向かう光線１６ａの反射電極４３’上での光線反射角θｉ’は入射角と等しい値となる。
次に、反射電極４３を基板ガラスの照明光の入射面４０に対して傾斜角αで傾けた本実施例の構成では、反射電極４３上での光線反射角｜θｉ｜は｜θｉ’｜より小さくなる。同時に、液晶ディスプレイパネル４を射出する光線１６が基板ガラス４１の照明光の入射面４０となす角も傾斜させない場合よりも小さくなる。
一般に、液晶のコントラスト特性の良い光線射出角範囲は、基板ガラス４１の入射面４０の法線に対して狭い角度範囲で良好であることが知られている。本実施形態のように、反射電極４３上での出射角θｉをできるだけ小さくすることで、液晶のコントラスト特性の良い光線を観察光学系に導くことができる。
次に、反射電極４３’を基板ガラス４１の照明光の入射面４０に対して傾斜させない場合の任意の反射電極４３’での光線の反射角｜θｉ’｜を小さくする構成を図５に示す。
任意の反射電極４３’上での光線１６の反射角｜θｉ｜を小さくすると、光線１５ａの入射角　｜θｉ｜も同様に小さくなることから、照明プリズム１９における第３の面９の全反射条件を満たすためには、照明プリズム１９の第３の面９と第２の面１０とのなす角度をより広げることが必要となる。
ここで、図５中の面９’は、液晶ディスプレイパネル４の反射電極４３’が基板ガラス４１の照明光の入射面４０に対して傾斜していない場合の仮の面である。この構成では、照明プリズム１９の大きさが大きくなり、装置の大型化が問題となる。本実施形態のように、反射電極４３を傾斜させることで、照明プリズム１９を大型化させることなく液晶コントラスト特性の良い光線を観察光学系に導くことができる。
（第２実施形態）
図６，７には、本発明の第２実施形態であるヘッドマウントディスプレイを示している。図６は上記ヘッドマウントディスプレイの断面図である。図７は上記ヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム２９および液晶ディスプレイパネル２４の拡大断面図である。
本実施形態は、上記第１実施形態の光源ユニット１の光束を平行光束から発散光束にしたものであり、図７に示す液晶ディスプレイパネル２４の反射電極２４３の傾斜角度をＹＺ面内で変えたことを特徴とする。それ以外の構成要素は第１実施形態と同じである。
すなわち、本実施形態は、基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、液晶ディスプレイパネル２４の任意の画素をｅ１，ｅ２とし、画素ｅ１，ｅ２の反射電極２４３と液晶ディスプレイパネル２４における基板ガラス４１の照明光の入射面４０とが成す角度をΦｅ１，Φｅ２としたときに、次式（６）を満たすように構成している。
｜Φｅ１｜≠｜Φｅ２｜　…（６）
本実施形態のように構成することで、光源ユニット１から射出する光束を平行光に限定しなくても反射電極２４３の傾斜角を液晶ディスプレイパネル２４の面内で適切な角度に変化させることで、液晶ディスプレイパネル２４からプリズムレンズ６に向かう光線を第１実施形態と同様にすることが可能となる。
また、本実施形態の照明プリズム２９を、第１実施形態で説明したヘッドマウントディスプレイに用いることで、第１実施形態と同様な効果が得られる。また、液晶ディスプレイパネル２４からの出射光を略平行光にすることができるため、ヘッドマウントディスプレイの観察者の視度調整等において、液晶ディスプレイパネルの位置を基準軸光線に沿って移動させた場合も画像表示の光学性能劣化を極めて少なくすることができる。
（第３実施形態）
図８，９には、本発明の第３実施形態であるヘッドマウントディスプレイを示している。図８は上記ヘッドマウントディスプレイの断面図、図９は上記ヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム３９および液晶ディスプレイパネル３４の拡大断面図である。
本実施形態では、液晶ディスプレイパネル３４からプリズムレンズ６に向かう光束を非平行光とし、液晶ディスプレイパネル３４の反射電極３４３ａ，３４３ｂ，３４３ｃの傾斜角度をＹＺ面内で変えたことを特徴とする。それ以外の構成要素は第１実施形態と同じである。
すなわち、本実施形態では、基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、液晶ディスプレイパネル３４の任意の画素をｅ１，ｅ２とし、画素ｅ１，ｅ２の反射電極３４３ａ，３４３ｂ，３４３ｃと液晶ディスプレイパネル３４の照明光の入射角３４０とが成す角度をΦｅ１，Φｅ２としたときに、次式（７）を満たすように構成している。
｜Φｅ１｜≠｜Φｅ２｜　…（７）
本実施形態のように構成することで、液晶ディスプレイパネル３４からプリズムレンズ６に向かう光束３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃをプリズムレンズ６の設計上有利な角度に任意に設定することができ、プリズムレンズ６の最適設計が可能となる。
このときも照明プリズム３９の大きさや光源ユニット１からの光束の平行度に制限されることなく液晶ディスプレイパネル３４からの射出光を任意に設定することが可能となる。
また、本実施形態の照明プリズム３９を、第１実施形態で説明したヘッドマウントディスプレイに用いることで、第１実施形態と同様な効果が得られると同時に、液晶ディスプレイパネル３４の性能を高く引き出した、画質の高い画像観察装置を提供できる。
（第４実施形態）
図１０，１１には、本発明の第４実施形態であるヘッドマウントディスプレイを示している。図１０は上記ヘッドマウントディスプレイの断面図であり、図１１は上記ヘッドマウントディスプレイにおける照明光学系７３および液晶ディスプレイパネル４４の拡大断面図である。
照明光学系７３は、２つのプリズム形状の光学素子（断面が台形形状である第１のプリズムブロック７４とこの第１のプリズムブロック７４に対してわずかな隙間をはさんで配置された第２のプリズムブロック７５）が組み合わされて構成され、図１で示す照明プリズム１９と同様にプリズムレンズ６と液晶ディスプレイパネル４４との間に配置されている。そして、照明光学系７３は、プリズムレンズ６側の第１のプリズムブロック７４の透過面１１とパネル側の第２のプリズムブロック７５の透過面１０とが平行に構成されている。
第２のプリズム７５に形成された反射面７９ａ，７９ｂと上記透過面１０，１１とが成す角度は３０°とする。この角度は、反射面７９ａ，７９ｂが、ここに入射した光に対して全反射条件を満たすように最適化されて設定されたものである。
２ａ，２ｂは第２のプリズムブロック７５の入射側に設けられた第１の偏光板、５は第１のプリズムブロック７４の射出側に設けられた第２の偏光板である。光源ユニット１ａ，１ｂからの無偏光の光１４はそれぞれ、第１の偏光板２ａ，２ｂによって第１の偏光方向に揃えられ、第２のプリズムブロック７５の反射面７９ａ，７９ｂでほぼ全反射されて透過面１０を透過し、液晶ディスプレイパネル４４の領域４４ａと領域４４ｂとを照明する。
そして、本実施形態では、基準軸光線を含む断面（ＹＺ平面）内において、液晶ディスプレイパネル４４の中心画素をｃとし、それ以外の画素をａとし、画素ｃと画素ａの反射電極（図示せず）と液晶ディスプレイパネル４４の照明光の入射面とのなす角度をそれぞれ傾斜角Φａ，Φｃとしたとき、次式（８）を満たす。
｜Φａ｜＞｜Φｃ｜　　…（８）
本実施形態の照明光学系７３を第１実施形態で説明したヘッドマウントディスプレイに用いることで、第１実施形態と同様の効果が得られると同時に、更に照明光学系のの薄型化を図り、明るい画像観察が可能な画像観察装置を実現することができる。
（第５実施形態）
上記各実施形態で説明した照明プリズム１９，２９，３９および照明光学系７３の入射面の全て又は一部に反射防止膜を形成してもよい。これにより、フレアの少ない画像観察装置を実現することができる。
（第６実施形態）
また、上記各実施形態で説明した照明プリズム１９，２９，３９および照明光学系７３の非光学作用面の全て又は一部に光吸収層を形成してもよい。
これにより、例えば、第１実施形態の照明プリズム１９に入射する照明光束のうち照明プリズム１９の非光学作用面に入射した光は光吸収層で吸収され、照明プリズム１９内でフレア光となることがない。これにより、フレアの少ない画像観察装置の実現が可能となる。
なお、光吸収層としては墨のようなものでもよいし、反射防止膜のような膜でもよい。また、反射防止膜は、偏光依存性のある反射防止効果を有する微細光学機能面（ＳＷＳ）をシート上に形成したものでもよい。
（第７実施形態）
上記各実施形態で説明した照明プリズム１９，２９，３９および照明光学系７３に、液晶ディスプレイパネルのカバーガラスを、装置の組立調整工程において接着材で固定してもよい。
このように構成することで、その後の工程で発生する照明プリズム等の液晶ディスプレイパネルとの相対位置変化が無くなり、調整時の最良の性能が保証される。また、照明プリズム等と液晶ディスプレイパネルのカバーガラスの材料インデックスとほぼ等しいインデックスの接着材を用いることで、接着材と接する界面上の表面反射が接着材がない時と比べて大幅に減少し、コントラストの高い画像観察装置の実現が可能となる。
以上説明した各実施形態では、反射型画像表示素子として液晶ディスプレイパネルを用いているが、光線射出角度が大きくても比較的コントラストが維持できる強誘電性液晶を用いてもよい。また、画像表示素子としてＤＭＤのような光反射マイクロディスプレイを用いてもよい。
また、各実施形態においては、観察光学系をプリズムレンズで構成した場合について説明したが、観察光学系をハーフミラーと凹面鏡からなる光学系で構成してもよい。
さらに、上記各実施形態では、ヘッドマウントディスプレイについて説明したが、本発明は、カメラのファインダー等の各種画像観察装置に適用することができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、薄型の照明光学系で反射型画像表示素子を均一に照明することができ、かつ画像表示素子からの光線射出角を画面内で任意に設定することができる。したがって、観察視野内において良好な画質で画像を観察することができる小型の画像観察装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す断面図。
【図２】上記第１実施形態のヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム周辺の断面図。
【図３】上記第１実施形態のヘッドマウントディスプレイに用いられる反射型液晶ディスプレイパネルの断面図。
【図４】上記第１実施形態の効果を説明するためのヘッドマウントディスプレイの照明プリズム周辺の断面図。
【図５】上記第１実施形態の効果を説明するためのヘッドマウントディスプレイの照明プリズム周辺の断面図。
【図６】本発明の第２実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す断面図。
【図７】上記第２実施形態のヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム周辺の断面図。
【図８】本発明の第３実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す断面図。
【図９】上記第３実施形態のヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム周辺の断面図。
【図１０】本発明の第４実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す断面図。
【図１１】上記第４実施形態のヘッドマウントディスプレイにおける照明プリズム周辺の断面図。
【図１２】従来のヘッドマウントディスプレイの断面図。
【図１３】従来のヘッドマウントディスプレイの断面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ　光源ユニット
２，２ａ，２ｂ　第１の偏光板
４，２４，３４，４４　液晶ディスプレイパネル
４３，２４３，３４３ａ，３４３ｂ，３４３ｃ　反射電極
５　第２の偏光板
６　プリズムレンズ
７　観察者の瞳
１，２９，３９　照明プリズム
７３　照明光学系
【図１】
2004012703.tif 000003
【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】
2004012703.tif 000009
【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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