(57)【要約】  【課題】  反射型画像形成素子を用い、小型でありながらも広画角で、かつ高画質の画像を提示することができるようにした画像表示装置を提供する。  【解決手段】  画像表示装置は、発光素子３１からの光を拡散させて光源面を形成する拡散部材３２と、該拡散部材からの光を偏光光とする偏光板４と、該偏光光を受ける反射型画像形成素子２と、該反射型画像形成素子からの光を観察領域に導く表示光学系１とを有する。表示光学系は、中心画角主光線ＣＰＲを含む第１の断面において該表示光学系の射出瞳と光源面とを略共役とし、かつ第１の断面に直交する第２の断面において該射出瞳と光源面とを共役としないように構成される。拡散部材と偏光板との間には、周期的構造を有する光学素子３３が配置され、該光学素子は、第１の断面に対して、第２の断面での拡散部材からの光の拡散度合いを小さくする作用を有する。【選択図】  図１
2007065287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
該発光素子からの光を拡散させて光源面を形成する拡散部材と、
該拡散部材からの光を偏光光とする偏光板と、
該偏光光を受ける反射型画像形成素子と、
該反射型画像形成素子からの光を観察領域に導く表示光学系とを有し、
前記表示光学系は、中心画角主光線を含む第１の断面において該表示光学系の射出瞳と前記光源面とを略共役とし、かつ前記第１の断面に直交する第２の断面において前記射出瞳と前記光源面とを共役としないように構成され、
前記拡散部材と前記偏光板との間に、周期的構造を有する光学素子が配置され、
該光学素子は、前記第１の断面に対して、前記第２の断面での前記拡散部材からの光の拡散度合いを小さくする作用を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
少なくとも前記光学素子からの光を反射して前記反射型画像形成素子に導く光学面を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示光学系は、前記第１の断面内において前記中心画角主光線を反射する複数の偏心面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１および第２の断面にそれぞれ含まれ、互いに直交する方向をｙ方向およびｘ方向とするとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
｜Ｐｘ／ｆｘ｜≧２
｜Ｐｙ／ｆｙ｜≦１
但し、Ｐｘはx方向における前記光源面から該光源面に最も近い瞳までの距離、Ｐｙはy方向における前記光源面から該光源面に最も近い瞳までの距離、ｆｘ，ｆｙはそれぞれ、ｘ方向およびｙ方向での前記表示光学系の焦点距離である。
【請求項５】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
１／２＜ＲＡ／（Ｌ１＋Ｌ２）＜２
但し、ＲＡは前記光学面の前記第１の断面における曲率半径、Ｌ１は前記第１の断面における前記光源面から前記光学面までの距離、Ｌ２は前記第１の断面における前記光学面から前記反射型画像形成素子までの距離である。
【請求項６】
前記光学面は、表面反射鏡であることを特徴とする請求項２又は５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
５°＜θｌｘmax＜２０°
但し、θｌｘmaxは、前記第２の断面において、最大画角主光線が前記光源面の法線に対してなす角度である。
【請求項８】
前記光学素子は、周期的なプリズム形状を持つプリズムシートであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光学素子は、シリンドリカルフレネルレンズを併せ持つことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記偏光板は、前記第１又は第２の断面に平行な偏光方向を有する偏光光を射出することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶パネルなどの反射型画像形成素子に形成された画像を光学系を用いて観察者に提示する画像表示装置、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display：ＨＭＤ）として好適な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＭＤは、広画角で臨場感のある画像を提示することが求められている一方で、装置の小型も求められている。また、装置の重量バランスを考慮すると、薄型であることが望まれる。
【０００３】
ＨＭＤの広画角化に対応するためには、原画像を形成する素子として用いられる液晶パネルのサイズを大型化することが考えられるが、装置のコストが増大する。そこで、小型の液晶パネルを用いて広画角化を達成するためには、液晶パネルに形成された原画像の像を観察者の眼に導く光学系を工夫する必要がある。
【０００４】
この種の画像表示装置の光学系としては、中間実像を光路中に形成することなく原画像の虚像を直接観察者の眼に対して提示するいわゆる０回結像光学系よりも、原画像の中間実像を一旦形成し、該中間像の虚像を拡大像として提示する１回結像光学系の方が向いている。但し、１回結像光学系では光学系を構成する要素の数が多くなり、また光路長が非常に長くなるため、一般には、大型で重い装置になってしまう。
【０００５】
また、近年では、反射型液晶パネルの小型化と高精細化が進み、画像表示装置における画像形成素子として用いられ始めている。反射型液晶パネルを用いるためには、液晶パネルに照明光を導くための照明光学系が必要となる。
【０００６】
照明光学系の一部にハーフミラーを用い、照明光と反射型液晶パネルで反射された表示光とが該ハーフミラーを通るようにした構成が知られている。この場合、ハーフミラーを２回通る必要があるために、光源からの光をいかに効率良く観察者の眼に導けるかが重要である。
【０００７】
また、特許文献１には、ハーフミラーの代わりにプリズムの内面での全反射を利用した画像表示装置が提案されている。この公報には、コントラスト低下等の画質劣化を抑えるために必要な、全反射面に入射する照明光に対する条件が開示されている。特許文献１では、例示された全反射面に限らず、ハーフミラー等の反射面を用いた場合においても、照明光学系の条件を適切に定めなければ、画質の劣化が生じうることを示唆している。
【特許文献１】特開２００２−５５３０４号公報(段落００４６〜００５９等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
反射面に入射した光線が反射される場合に、入射光と反射光とで形成される面を入射平面と呼ぶ。図１３に示すように、光線の偏光方向と入射平面とが一致する場合（光線がＰ偏光である場合）には、反射の前後で偏光状態は保たれる。また、図１５に示すように、光線の偏光方向が入射平面に対して垂直な場合（光線がＳ偏光の場合）も反射の前後で偏光状態は保たれる。
【０００９】
これに対し、図１４および図１６に示すように、入射平面が偏光方向に平行な面若しくは垂直な面に対して角度を有するとき、一般に反射の前後で偏光の崩れが生じる。そして、偏光の崩れは、反射型画像形成素子により形成される原画像のコントラスト低下、ひいては提示される画質の劣化につながる。
【００１０】
本発明は、反射型画像形成素子を用いた画像表示装置であって、小型でありながらも広画角で、かつ高画質の画像を提示することができるようにした画像表示装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての画像表示装置は、発光素子と、該発光素子からの光を拡散させて光源面を形成する拡散部材と、該拡散部材からの光を偏光光とする偏光板と、該偏光光を受ける反射型画像形成素子と、該反射型画像形成素子からの光を観察領域に導く表示光学系とを有する。そして、表示光学系は、中心画角主光線を含む第１の断面において該表示光学系の射出瞳と光源面とを略共役とし、かつ第１の断面に直交する第２の断面において該射出瞳と光源面とを共役としないように構成される。さらに、拡散部材と偏光板との間に、周期的構造を有する光学素子が配置され、該光学素子は、第１の断面に対して、第２の断面での拡散部材からの光の拡散度合いを小さくする作用を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第２の断面において表示光学系の射出瞳と光源面とが共役にならないので、反射型画像形成素子への入射条件を適切に設定してコントラスト低下等の画質劣化を抑えることができる。しかも、周期的構造を有する光学素子によって光源面からの第２の断面での拡散度合いを第１の断面よりも小さくする、言い換えれば、開口角を制限しているので、照明系の大型化を抑制しつつ、光源面からの光を効率良く観察者の眼に導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１および図２には、本発明の実施例１であるＨＭＤ（画像表示装置）の基本的な構成を示す。図１および図２において、１１はプリズム、１２はレンズである。５は検光子としての偏光板、１３は半透過反射面Ａを含み、ｙｚ断面において曲率を有するレンズである。これらプリズム１１，レンズ１２、検光子５およびレンズ１３は表示光学系１を構成している。
【００１５】
２は反射型液晶パネルである。３は光源ユニットである。光源ユニット３は、複数の発光素子３１と、拡散板３２と、周期的構造を有した周期構造素子３３とを有する。４は偏光子としての偏光板である。
【００１６】
図１は、第１の断面としてのｙｚ断面を示している。このｙｚ断面は、観察者が観察する虚像の画面の中心に相当する位置と表示光学系１の射出瞳ＥＰの中心ＣＥＰとを通る光線である中心画角主光線ＣＰＲを含む断面である。言い換えれば、ｙｚ断面は、光学系を構成する偏心反射曲面による反射によって折り曲げられた中心画角主光線ＣＰＲを含む断面である。特に、座標原点として射出瞳中心ＣＥＰを選び、射出瞳中心ＣＥＰからの逆光線追跡における中心画角主光線ＣＰＲの向きをｚ軸として選んだ座標系をグローバル座標系と呼ぶ。
【００１７】
一方、図２は、第２の断面としてのｘｚ断面を示す。該ｘｚ断面は、ｙｚ断面に直交する断面である。本発明では、光源ユニット３を構成する拡散板３２により形成される光源面の法線を含むようにｘｚ断面を決めてる。ｘｚ断面においては、各主光線ＰＲが平面内に収まらないため、各光学要素をｘｚ断面に投影した形で図示している。
【００１８】
光源ユニット３では、ＬＥＤ等の複数の発光素子３１からの光を拡散板３２の拡散面で受け、該拡散面で拡散させることによって２次光源面を形成している。この拡散板３２の拡散面を以下、光源面という。
【００１９】
本実施例においては、説明の簡単のために、該光源面をグローバル座標系のｚ軸に対して垂直な面としており、本発明のｘｚ断面図とグローバルｘｚ断面図とが一致する構成となっている。
【００２０】
また、周期構造素子３３は、ｘ方向にのみ微小なプリズム部を周期的に形成したプリズムシートにより構成されている。プリズムシート３３としては、例えば、住友３Ｍ社製の商品名「ＢＥＦシート」を用いることができる。
【００２１】
まず、本実施例における基本的な光路と光学作用について説明する。光源面を発した光は、その偏光方向が偏光子４によって所定方向に揃えられて直線偏光となる。該直線偏光は、照明光学系を構成するレンズ１３の反射面Ａで反射された後、液晶パネル２を照明する。
【００２２】
液晶パネル２で旋光されて反射された光は、レンズ１３（半透過反射面Ａ及びその裏面）を透過した後、検光子５に入射して検光され、表示光を形成する。表示光はレンズ１２およびプリズム１１の光学的パワーによって、液晶パネル２に形成された原画像の拡大像を表示光学系１の射出瞳ＥＰの位置に形成する。射出瞳ＥＰ付近である観察領域に眼球（瞳）を置いた観察者は、該拡大像を観察することができる。
【００２３】
次に、本実施例の光学系における望ましい条件について説明する。ここでは、表示光学系１の射出瞳ＥＰから表示光学系１を介して液晶パネル２へ至り、さらに照明光学系を介して光源面へと至る逆光線追跡経路の順で説明する。
【００２４】
表示光学系１は、図１に示すｙｚ断面において、射出瞳ＥＰの中心ＣＥＰを発した光線が光源面の近傍に結像するように、すなわち射出瞳ＥＰと光源面とが略共役になるように構成されている。
【００２５】
一方、表示光学系１は、図２に示すｘｚ断面においては、射出瞳ＥＰの中心ＣＥＰを発した光線が光源面の近傍にて結像しないように、すなわち射出瞳ＥＰと光源面とが共役にならないように構成されている。
【００２６】
ここで、ｙｚ断面において光源面の近傍に射出瞳ＥＰが略結像するとは、瞳結像位置が表示光学系１のｙ方向での焦点距離ｆｙの絶対値｜ｆｙ｜以下の位置に存在することを意味する。このとき、瞳結像位置は、ｙｚ断面での最大画角を形成する主光線（最大画角主光線）が交わる位置とし、この位置から中心画角主光線ＣＰＲの方向の前後に｜ｆｙ｜以下の距離であれば、光源面近傍に結像したものとみなす。このようにすることで、光源面のｙ方向での有効径を小さくすることができる。
【００２７】
また、ｘｚ断面において光源面の近傍に結像しないとは、瞳結像位置が表示光学系１のｘ方向での焦点距離ｆｘの絶対値｜ｆｘ｜よりも離れた位置に存在する場合を含む。このとき、瞳結像位置は、ｘｚ断面での最大画角主光線が交わる位置とし、この位置から中心画角主光線ＣＰＲの方向の前後に｜ｆｘ｜よりも大きい距離であれば、光源面位置に結像しないものとみなす。特に好ましくは、ｘｚ断面においては、２×｜ｆｘ｜よりも遠い位置に結像することが好ましい。
【００２８】
小型の液晶パネル２で広画角を達成するには、０回結像光学系よりも、原画像の中間実像を形成して、該中間像の虚像を拡大像として提示する１回結像光学系の方がよい。この場合、ｙｚ断面およびｘｚ断面ともに表示光学系１の光路中に１回の中間瞳結像をするる。但し、ｙｚ断面では光源面位置又はその近傍（≦｜ｆｙ｜，光源面より後方の発光素子側にて結像する場合を含む）に２回目の結像位置が存在するのに対して、ｘｚ断面では２回目の結像はなされない。
【００２９】
また、ｘｚ断面では、逆光線追跡において、主光線ＰＲが発散しつつ光源面に到達する（すなわち、光源面よりも手前で１回のみの瞳結像をする）ようにすることが好ましい。
【００３０】
ここで、ｘｚ断面（ｘ方向）においてこのように構成することが好ましい理由について説明する。
【００３１】
反射面Ａへの任意の主光線ＰＲの方向ベクトルをｙｚ断面へ投影した際に、反射面Ａの法線と該主光線とのなす角度をθｙとする。また、該主光線ＰＲの方向ベクトルをｘｚ断面へ投影した際に、反射面Ａの法線と該主光線ＰＲとのなす角度をθｘとする。図３には、図２の一部を拡大して示し、θｘを示している。任意の光線が反射面Ａに当たるヒットポイントを含み、ｘｚ断面に平行な断面へ投影された光線の反射面Ａへの入射角度を図３のようにθｘとする。
【００３２】
前述した特許文献１に開示されているように、ｘｚ断面上において光線が反射面Ａに対して垂直に入射しない（θｘ≠０）場合には、偏光子４を通った光の振動方向と反射面Ａへの入射方向とが一致しない。このため、反射面Ａでの反射光は、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とがδで表される位相差を生じて楕円偏光となる。特許文献１では、全反射における位相差を示しているが、例えば金属ハーフミラーのような不完全導体面に入射した場合にも以下の式で表されるような位相差δを生じる。
【００３３】
δ=arctan[2*q*n1*sin(θ1) tan(θ1)/{p2+q2-(n1*sin(θ1) *tan(θ1))2}]
但し、θ1は反射面Ａへの入射角である。
【００３４】
このため、θｘがあまり大きくならないようにしてコントラスト低下等の画像劣化を抑制することが好ましい。ｘｚ断面において光源面付近に瞳結像がなされないようにすれば、主光線が反射面Ａに入射するときの反射面Ａでの法線に対する角度θｘを小さく抑えられるため、画像劣化を抑制することができる。
【００３５】
また、反射面Ａでの反射が表面反射によって生じるようにすると、ｎが略１であるため、δの値がｎ＞１の場合での同じ入射角θ1の光線に対して小さくなり、好ましい。
【００３６】
図４には、観察者の注視領域の変化に伴う眼球回転と光線との関係を示す。画面の周辺を注視する際には、眼球Ｅが回転し、射出瞳中心ＣＥＰを通る光線ではなく、射出瞳ＥＰの端の方の光線を中心に見ることになる。従って、注視する側の瞳位置を通る光線がθｘ＝０になっていると、注視領域側が高コントラストで表示されることになる。そのためには、逆光線追跡で主光線ＰＲが発散する方向に光源面に到達するようにしておくことが必要となる。
【００３７】
特に、中心画角主光線ＣＰＲと垂直方向（ｙｚ断面方向）に等しい画角（グローバル座標系での垂直方向画角ωｙ＝０°）で、水平方向（ｘｚ断面方向）に最大画角（グローバル座標系での水平方向画角ωｘ＝ωｘmax）をとる主光線ＰＲが光源面に入射する角度をθｌｘmaxとする場合に、
５°＜θｌｘmax＜２０°
を満足するように構成するとよい。
【００３８】
尚、上記角度は、図２に示したθｌｘの矢印の方向を正の向きとする。
【００３９】
人間が情報を一気に捉えられる範囲は水平画角３０°程度であるため、水平画角３０°を越えるようなＨＭＤにおいては、上記条件を満足させることが特に好ましい。また、反射面Ａがｘｚ断面方向に大きな曲率を持たないようにすることが好ましい。
【００４０】
ｘｚ断面方向において光源面付近に結像させないようにするのは、１つには上述したような理由によるが、別の理由もある。主光線ＰＲを中間瞳像からの主光線同士の間隔が広がっていく状況で液晶パネル２上に到達させるためである。
【００４１】
テレセントリック若しくは主光線同士の間隔が狭まるようにするには、中間瞳像よりも後方（液晶パネル側）のパワーを強めるか、エレメントを増やす必要がある。しかし、上記のように逆光線追跡における中間瞳像からの主光線同士の間隔が広がっていくように構成することで、光学全長の短縮又は光学系を構成するエレメント数の削減に効果的である。また、液晶パネル２のサイズに対して画角を広くとるには、中間瞳結像位置からの距離が長くなりすぎず、主光線同士の間隔の広がりが極端でない方がよい。このため、適切な条件を満たすことが好ましい。
【００４２】
本実施例において、照明光学系として機能し、偏光子４と検光子５とに挟まれた位置に配置された反射面Ａは、ｘｚ断面での曲率に対して、ｙｚ断面での曲率の方が大きい。このように、反射面Ａに、ｙｚ断面方向に強い曲率を持たせることによって、中間瞳像の位置から発散気味に液晶パネル２に入射する主光線ＰＲが液晶パネル２で反射された後に反射面Ａにて集光されるようにする。これにより、光源面のｙｚ断面でのサイズを小型化できるとともに、θｙのとりうる範囲も狭めることができる。
【００４３】
本実施例では、反射面Ａは、ｘｚ断面方向に曲率を持たず、ｙｚ断面方向にのみ曲率を有するシリンドリカル面としている。
【００４４】
ここで、ｙｚ断面において、反射面Ａの曲率半径をＲＡ、光源面から反射面Ａまでの距離をＬ１、反射面Ａから液晶パネル表示面までの距離をＬ２、該表示面から表示光学系１の入射瞳（逆光線追跡での表示光学系１の射出瞳ＥＰ）までの距離をＬ３とする。この場合、
Ｌ３／Ｌ２＞１
の関係を満たすようにすることが望ましい。Ｌ３／Ｌ２≦１とすると反射面Ａよりも中間瞳結像位置が液晶パネル側となり、照明に使われる反射面Ａの有効径が大きくなり過ぎるからである。
【００４５】
また、
・  ２５＜Ｌ１／ＲＡ＜１
を満たすことが好ましい。Ｌ１／ＲＡが下限値を下回ると、ｙｚ断面方向において光源からの光を十分に液晶に集めることができなくなり、光利用効率が悪くなる。また、Ｌ１／ＲＡが上限値を超えると、反射面Ａから光源面までの距離が長くなり過ぎ、装置サイズの増大化を招いてしまう。
【００４６】
さらに望ましくは、
・  ３３＜Ｌ１／ＲＡ＜０．８
を満たすことが好ましい。このような条件を満足すると、上述した問題がさらに起こりにくくなり、ｙｚ断面方向の光利用効率を高く保ちつつ、装置全体を小型にすることが可能となる。
【００４７】
また、
１／２＜ＲＡ／（Ｌ１＋Ｌ２）＜２
を満たすようにすることが望ましい。ＲＡが上限値を超えると、反射面Ａから液晶パネル２までの距離を長くとらねばならなくなり、表示光学系１の全長が増す。また、ＲＡが下限値を下回ると、照明光を反射面Ａに導くのに十分な開口の確保が困難になったり、光源面を瞳結像位置近傍に配置することが困難になったりして、光源のサイズが大きくなる。
【００４８】
更に望ましくは
２／３＜ＲＡ／（Ｌ１＋Ｌ２）＜１．５
を満足することが好ましい。
【００４９】
これらの条件を満たすことにより、反射面Ａから液晶パネル２までの距離および反射面Ａから光源面までの距離を短くすることができ、光源もコンパクトに構成することができ、装置全体をより小型化するのに有効である。
【００５０】
また、中間瞳像位置は逆光線追跡においてプリズム１１からの射出位置の近傍であることが好ましい。これよりも手前で結像すると瞳結像の角倍率が高くなり、上述した主光線同士の間隔の広がり方が大きくなり過ぎ、好ましくない。また、中間瞳像位置がこれよりも後方になると、液晶パネル表示面上への物体結像が遠くなり過ぎ、光学系の全長が増大するので、好ましくない。
【００５１】
以上説明したように、小型および広画角でありながら偏光の崩れによるコントラスト低下等の画質劣化を抑えた光学系においては、ｙｚ断面方向とｘｚ断面方向とで光源の開口角に対する条件が異なる。特に、ｙｚ断面の光源面からの光の開口角がかなり広い角度なのに対し、ｘｚ断面での光源面からの光の開口角は狭いものとなる。
【００５２】
そこで、本実施例では、周期構造素子３３としてプリズムシート等の微細な周期構造を有する素子を用いて、図５に示すように、ｘｚ断面における拡散面での発散角（つまりは拡散度合い）をｙｚ断面に対して狭めるようにしている。図中の楕円中に複数の矢印を描いたものが拡散光を示し、矢印の開きが小さいほど発散角が小さいことを示している。図５に示すように、拡散板３２で拡散した光の発散角は、周期構造素子３３を透過することで小さくなる。
【００５３】
また、図６に示すように、ｘｚ断面に対して集光能力を有するレンズ３４を用いて、主光線と光源面からの光の指向性を合わせるとさらによい。
【００５４】
また、周期構造素子３３′として、図７に示すように、プリズムシート面３３ａとシリンドリカルフレネルレンズ面３３ｂとを有し、両者の効果を併せ持つものを用いてもよい。
【００５５】
以上のように光源面からの光の開口角および指向性を制御することにより、光の利用効率を上げ、明るい画像を提示できる画像表示装置を実現することができる。
【００５６】
また、反射面ＡにＳ偏光の直線偏光（すなわち、ｘｚ断面に平行な偏光方向を有する偏光光）を入射させる偏光子４を用い、検光子５はこれと直交する偏光軸を有するものを用いることが好ましい。これにより、反射面Ａで照明光が反射される場合はＳ偏光成分が主体となり、液晶パネル２で反射されて反射面Ａを透過する光はＰ偏光成分が主体となる。半透過反射膜は、一般にＰ偏光よりもＳ偏光の反射率を高め、Ｓ偏光よりもＰ偏光の透過率を高める方が作成し易い。したがって、光利用効率を高めやすい。但し、偏光板４にＰ偏光（すなわち、ｙｚ断面に平行な偏光方向を有する偏光光）の直線偏光を射出させるようにしてもよい。
【００５７】
さらに、液晶パネル２は、黒表示時に入射した偏光光を旋光させないよう構成すると、黒表示輝度を抑えられるため、高コントラストの表示ができ、好ましい。また、液晶パネルは、白表示時にＳ偏光を９０°旋光させ、直線偏光を反射面Ａに対してＰ偏光成分とするものを用いれば、白輝度を向上させることが可能となる。
【００５８】
以下、上記実施例の数値例について説明する。本数値例では、以下の座標系および数値表記法を用いる。
【００５９】
座標系では、瞳Ｓ１の中心を原点とし、視軸（面Ｓ１と面Ｓ２の間の中心画角主光線に一致する）をｚ軸にとる。また、図の紙面（中心画角主光線により形成される平面）上に、ｚ軸に対して直交する図示の方向にｙ軸をとる。さらに、右手系を形成するように図の紙面奥向き方向を正としてｘ軸をとる。即ち、数値実施例では、前述したグローバル座標系における各面の位置、傾きを表している。
【００６０】
また、上記座標系において、各光学面は、射出瞳ＥＰから光源面に至る逆光線追跡の順に面番号を付して表す。
【００６１】
また、各光学面はｘ方向にはシフト偏心しておらず、全ての光学面でｘ＝０である。また、各光学面は、ｙｚ断面においてのみチルト偏心している。すなわち、ｘ軸周りの回転がある。これを図では、半時計回り方向を正方向として、Ｂ（単位：°）で表す。
【００６２】
光学データ表では、面番号ＳＵＲＦと各光学面を記述する位置と回転角を上述の通り、Ｙ，Ｚ，Ｂで表し、曲率半径をＲ、面定義タイプをｔｙｐ、該光学面よりも後の媒質の屈折率およびアッベ数をそれぞれＮｄ，νｄで表す。
【００６３】
空気はＮｄ＝１，νｄ＝０とする。光学面が反射面である場合は、Ｎｄの符号が変化する。面定義タイプがＳＰＨの面は曲率半径Ｒの値のみで表される球面、ＣＹＬの面はｘｚ断面方向の曲率が０で、ｙｚ断面にのみＲで表される曲率半径を持つシリンドリカル面である。また、面定義タイプがＦＦＳの面は、その後に記載した番号に従い、表下欄に示した係数を持ち、次式（１）で表される非回転対称面である。表で明示されない係数については、その項の係数が０であることを意味する。
【００６４】
z=(1/R)*(x2+y2)/(1+(1-(1+k)*(1/R)2*(x2+y2))(1/2))+c2+c4*y+c5*(x2-y2)
+c6*(-1+2*x2+2*y2)+c10*(-2*y+3*x2*y+3*y3)+c11*(3*x2*y-y3)
+c12*(x4-6*x2*y2+y4)
+c13*(-3*x2+4*x4+3*y2-4*y4)+c14*(1-6*x2+6*x4-6*y2+12*x2*y2+6*y4)
+c20*(3*y-12*x2*y+10*x4*y-12*y3+20*x2*y3+10*y5)
+c21*(-12*x2*y+15*x4*y+4*y3+10*x2*y3-5*y5)
+c22*(5*x4*y-10*x2*y3+y5)+c23*(x6-15*x4*y2+15*x2*y4-y6)
+c24*(-5*x4+6*x6+30*x2*y2-30*x4*y2-5*y4-30*x2*y4+6*y6)
+c25*(6*x2-20*x4+15*x6-6*y2+15*x4*y2+20*y4-15*x2*y4-15*y6)
+c26*(-1+12*x2-30*x4+20*x6+12*y2-60*x2*y2+60*x4*y2-30*y4+60*x2*y4+20*y6)
+・・・
…（１）
また、本数値例におけるｙｚ断面での焦点距離ｆｙおよびｘｚ断面での焦点距離ｆｘについて説明する。各光学面と中心画角主光線との交点において、中心画角主光線の入射光と射出光を含む面をローカル母線断面とする。また、該交点を含み、ローカル母線断面に直交し、かつ各面の頂点座標系の子線断面（面形状定義上のｘｚ断面）と平行な面をローカル子線断面とする。各光学面における中心画角主光線のヒットポイント又はその近傍での曲率を計算し、各光学面の中心画角主光線に対するローカル母線断面の曲率半径ｒｙおよびローカル子線断面の曲率半径ｒｘを定義する。さらに、該当する光学面の前後の屈折率をそれぞれｎｄ，ｎｄ’とし、
ｆｙ＝ｒｙ／（ｎｄ’−ｎｄ）
で与えられるｆｙをローカル母線断面焦点距離、
ｆｘ＝ｒｘ／（ｎｄ’−ｎｄ）
で与えられるｆｘをローカル子線断面焦点距離と定義する。
【００６５】
また、
φｙ＝１／ｆｙ、φｘ＝１／ｆｘ
で与えられるφｙ，φｘをそれぞれ、各光学面のローカル母線断面パワー、ローカル子線断面パワーとする。
【００６６】
ｉ番目のローカル母線断面パワーをφｙｉとする。また、ｉ番目の光学面における各基準光線のヒットポイントとｉ＋１番目の光学面における各基準光線のヒットポイント間の距離を、その間の媒質の屈折率で割った値を換算面間隔ｅｉ’とする。この場合、第１面から液晶パネルの表示面まで、通常の近軸追跡計算と同様にして求めた合成パワーを母線断面合成パワーφｙとする。φｙの逆数ｆｙを、母線断面合成焦点距離とする。
【００６７】
同様に、ｉ番目のローカル子線断面パワーをφｘｉとする。また、ｉ番目の光学面における各基準光線のヒットポイントとｉ＋１番目の光学面における各基準光線のヒットポイント間の距離を、その間の媒質の屈折率で割った値を換算面間隔ｅｉ’とする。この場合に、第１面から液晶パネルの表示面まで、通常の近軸追跡計算と同様にして求めた合成パワーを子線断面合成パワーφｘとする。φｘの逆数ｆｘを子線断面合成焦点距離とする。
【００６８】
瞳結像位置は以下のように定義する。図１０は、瞳結像位置に関する記号について説明するための図である。図１０（ａ）は、ｙｚ断面における瞳結像位置の説明図、図１０（ｂ）はｘｚ断面における瞳結像位置の説明図である。本数値例においても、ｘｚ断面図は光源面に垂直であるが、実施例１と異なり、グローバル座標系のｘｚ断面とは一致していない。
【００６９】
ｙｚ断面における瞳結像位置は、ｙｚ断面における正負の最大画角主光線が交差する点から最短の中心画角主光線上の点とする。ｘｚ断面における瞳結像位置は、ｙｚ断面と光源面とに直交する断面において、光源面に入射するｘｚ断面方向における正負の最大画角主光線を該断面に投影したものを該断面上で延長して交差する点とする。
【００７０】
このとき、射出瞳から光源面への逆光線追跡で、光源からｙｚ断面における２回目の瞳結像位置までの距離をｌｐｄｙとする。但し、逆光線追跡において、光源面より手前に結像するときを負、光源面より奥にて結像するときを正とする。
【００７１】
また、上述したｘｚ断面における結像位置から光源面までの距離をｌｐｄｘとする。但し、逆光線追跡において、光源面より手前にて結像するときを正とする。すなわち、ωｙ＝０°，ωｘ＝０°の中心画角主光線とωｙ＝０°でωｘ＝ωｘmaxの光線とが光源面上に到達した際のｘｚ断面における長さをｘｌｘmaxとした場合に、
ｌｐｄｘ＝ｘｌｘmax／ｔａｎ（θｌｘmax）
である。
【００７２】
本数値例においては、長さの単位をｍｍとする。そして、本数値例では、対角約０．８″の表示面に対して、水平方向（ｘ方向）の画角（２＊ωｘmax）が６０°、垂直方向（ｙ方向）の画角が４７°程度で、瞳径φが１４ｍｍ程度の光学系を実現可能である。
【００７３】
なお、各表において、Ｅ−ｘは、１０−ｘを示す。
【００７４】
［数値実施例１］
数値例１を表１に、そのｙｚ断面図を図８に示す。光学設計的には、無限遠方から瞳面Ｓ１を通った光束を、面Ｓ２よりプリズム１１に入射させ、面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と順次反射させて面Ｓ７より射出させる。また、この光束を、面Ｓ７との接合面Ｓ８よりレンズ１２に入射させ、面Ｓ９より射出させる。さらに、接合レンズ１３，１４を面Ｓ１０，接合面Ｓ１１，面Ｓ１２の順で通り、レンズ１５を面Ｓ１３，面Ｓ１４の順で通り、検光子５のダミーである平板の面Ｓ１５，Ｓ１６を通る。この後、該光束は、シリンドリカルレンズ１６を面Ｓ１７，Ｓ１８の順で通り、液晶パネル２へ向かう。
【００７５】
液晶パネル２のカバーガラス表面Ｓ１９より液晶パネル２に入射した光束は、液晶表示面Ｓ２０で反射され、カバーガラス表面Ｓ２１を透過して、照明光学系の反射面Ａである面Ｓ２２に向かう。面Ｓ２２で反射された光は、光源面Ｓ２３に到達する。
【００７６】
実際には、光源面Ｓ２３からの光束は、上述した経路とは逆の経路を辿って瞳面Ｓ１に導かれる。瞳面Ｓ１の位置付近に瞳孔を置いた観察者は、水平画角６０°の拡大虚像を観察することができる。
【００７７】
《表１》
SURF     Y        Z         B         R         typ        Nd      νd     
1    0.000    0.000     0.000       ∞        SPH      1.0000      0.0
2    9.365   21.886    -0.529    -284.2114     FFS1      1.5300    55.8
3   -2.638   34.455   -31.052     -72.0536     FFS2     -1.5300    55.8
4    9.365   21.886    -0.529    -284.2114     FFS1      1.5300    55.8
5   30.738   47.306    48.060    -189.3367     FFS3     -1.5300    55.8
6    9.365   21.886    -0.529    -284.2114     FFS1      1.5300    55.8
7   -2.638   34.455   -31.052     -72.0536     FFS2      1.5300    55.8
8   -2.638   34.455   -31.052     -72.0536     FFS2      1.5300    55.8
9   -5.791   39.117   -46.389     -56.9404     FFS4      1.0000     0.0
10   -7.538   37.525   -53.721      18.2091     SPH       1.4875    70.2
11  -16.105   43.813   -53.721     -21.5267     SPH       1.7618    26.5
12  -17.556   44.878   -53.721      66.0282     SPH       1.0000     0.0
13  -18.692   44.573   -50.460      20.6510     FFS5      1.5300    55.8
14  -32.859   25.439   -88.990    -118.4382     FFS6      1.0000     0.0
15  -49.433   29.812   -45.448       ∞        SPH       1.5230    58.6
16  -50.288   30.654   -45.448       ∞        SPH       1.0000     0.0
17  -32.898   51.561   -24.427      25.6080     CYL       1.7618    26.5
18  -30.463   55.740   -38.300      21.8260     CYL       1.0000     0.0
19  -40.935   57.830   -66.742       ∞        SPH       1.5500    52.0
20  -41.617   58.134   -66.742       ∞        SPH      -1.5500    52.0
21  -40.974   57.858   -66.742       ∞        SPH      -1.0000     0.0
22  -30.463   55.740   -38.300      21.8260     CYL       1.0000     0.0
23  -29.023   71.082    16.700       ∞        SPH       1.0000     0.0
FFS1
C1 :  4.7708E+01   C5 : -2.2635E-03   C6 : -2.6964E-04
C10: -3.5045E-06   C11: -1.8961E-05   C12: -2.5872E-07
C13: -3.5080E-07   C14: -1.8809E-07   C20: -8.5708E-10
C21: -5.5035E-10   C22: -4.8677E-10   C23:  1.7886E-11
C24:  2.5426E-11   C25:  1.2297E-11   C26:  6.2276E-12
FFS2
C1 : -8.0283E-01   C5 : -1.3225E-03   C6 : -3.2740E-04
C10: -1.0438E-05   C11: -4.7937E-07   C12: -5.0068E-08
C13: -6.2302E-08   C14:  4.5234E-08   C20:  1.9842E-09
C21: -5.0837E-10   C22:  1.1409E-09   C23:  1.8477E-11
C24: -1.7819E-11   C25:  1.2831E-11   C26: -2.0655E-11
FFS3
C1 :  2.6924E+01   C5 :  2.4531E-04   C6 : -1.2389E-03
C10: -4.7294E-05   C11:  3.6501E-05   C12:  2.1833E-06
C13: -2.0621E-06   C14:  1.3400E-06   C20: -3.4331E-08
C21:  2.1762E-08   C22: -5.5534E-09   C23: -2.7291E-10
C24: -2.2240E-10   C25: -2.8204E-10   C26:  2.0643E-11
FFS4
C1 : -2.0112E+00   C5 : -1.1439E-03   C6 : -7.0182E-03
C10:  6.6323E-05   C11:  3.7827E-05   C12: -3.0764E-07
C13: -1.2255E-07   C14:  2.8074E-07   C20: -4.8304E-08
C21: -6.8627E-09   C22:  1.4540E-08   C23:  1.9275E-10
C24: -2.0887E-10   C25: -6.5050E-10   C26:  1.3565E-10
FFS5
C1 :  8.3170E-01   C5 :  2.2565E-03   C6 : -1.7932E-03
C10:  4.9769E-05   C11:  5.8833E-05   C12: -1.8053E-06
C13:  3.0888E-07   C14: -2.4892E-06   C20: -1.1149E-08
C21: -5.0541E-08   C22:  3.6852E-08   C23:  1.3332E-09
C24: -1.1902E-09   C25: -7.4560E-11   C26: -9.7807E-09
FFS6
C1 :  5.0873E-01   C5 :  1.7979E-03   C6 :  1.0845E-03
C10: -4.0100E-05   C11: -2.0713E-04   C12:  3.9779E-06
C13:  1.4457E-06   C14: -2.9702E-07   C20: -5.7229E-09
C21:  2.9933E-08   C22: -3.2629E-08   C23: -5.6700E-11
C24: -1.7802E-10   C25: -2.0885E-10   C26: -3.8998E-11
fx                           -10.417  
fy                           -16.735  
θ1ｘmax                     16.04°
ＲＡ                          21.826
Ｌ１                          17.362
Ｌ２                           9.736
Ｌ３                          40.732
Ｌ３／Ｌ２（＞１）            4.184
Ｌ１／ＲＡ（0.25<,<1）       0.796
RA/（L1+L2）                0.804
Lpdy                          -6.31
|lpdy/fy|                      0.377
xlxmax                        15.826
lpdx=xlxmax/tan(θlxmax)     55.047
|lpdx/fx|                      5.284
［数値例２］
数値例２を表２に、そのｙｚ断面図を図９に示す。本数値例は、瞳とプリズム１１との間にレンズ１７が配置されている点、およびレンズ１３，１４が接合されていない点で数値例１と異なる。
【００７８】
光学設計的には、無限遠方から瞳面Ｓ１を通った光束を、レンズ１７を面Ｓ２，Ｓ３の順で透過した後、面Ｓ４よりプリズム１１に入射させ、面Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の順で反射させて面Ｓ９より射出させる。この光束を面Ｓ９との接合面Ｓ１０よりレンズ１２に入射させ、面Ｓ１１より射出させる。さらに、レンズ１３，１４を面Ｓ１２〜Ｓ１５の順で通り、レンズ１５を面Ｓ１６，Ｓ１７の順で通り、検光子５（面番号付さず）を通った後、シリンドリカルレンズ１６を面Ｓ１８，Ｓ１９の順で通って液晶パネル２へ向かう。液晶パネル２のカバーガラス表面Ｓ２０より液晶パネル２に入射した光は、液晶表示面Ｓ２１で反射され、カバーガラス表面Ｓ２２を透過して、照明光学系の反射面Ａである面Ｓ２３に向かう。面Ｓ２３で反射された光は、光源面Ｓ２４に到達する。
【００７９】
実際には、光源面Ｓ２４からの光束は、上述した経路とは逆の経路を辿って瞳面Ｓ１に導かれる。瞳面Ｓ１の位置付近に瞳孔を置いた観察者は、水平画角６０°の拡大虚像を観察することができる。
【００８０】
《表２》
SURF     Y        Z         B          R         typ        Nd      νd     
1    0.000    0.000     0.000       ∞        SPH       1.0000    0.0
2    0.354   18.405     1.469    -136.7211     SPH       1.7618   26.5
3    0.406   20.404     1.469       ∞        SPH       1.0000    0.0
4    9.259   21.177     2.214    -469.1111     FFS1      1.5300    55.8
5    5.022   38.481   -23.133     -75.5610     FFS2     -1.5300    55.8
6    9.259   21.177     2.214    -469.1111     FFS1      1.5300    55.8
7   34.209   54.410    55.179    -180.1511     FFS3     -1.5300    55.8
8    9.259   21.177     2.214    -469.1111     FFS1      1.5300    55.8
9    5.022   38.481   -23.133     -75.5610     FFS2      1.5300    55.8
10    5.022   38.481   -23.133     -75.5610     FFS2      1.5300    55.8
11    0.345   46.831   -31.122    -107.1944     FFS4      1.0000     0.0
12   -9.458   40.330   -64.394      19.9021      SPH      1.4875    70.2
13  -15.667   42.631   -60.135     -51.7320      SPH      1.0000     0.0
14  -16.654   42.682   -60.413     -40.0596      SPH      1.7618    26.5
15  -17.814   44.691   -63.011      65.9693      SPH      1.0000     0.0
16  -21.067   47.028   -63.163      18.8246     FFS5      1.5300    55.8
17  -36.301   33.494   -74.884     -77.6795     FFS6      1.0000     0.0
18  -34.770   53.842   -89.719      36.9295      CYL      1.4875    70.4
19  -36.670   53.819   -87.760      38.5518      CYL      1.0000     0.0
20  -49.906   54.337   -46.389       ∞         SPH      1.5500    52.0
21  -50.606   54.364   -46.389       ∞         SPH     -1.5500    52.0
22  -49.906   54.337   -46.389       ∞         SPH     -1.0000     0.0
23  -36.670   53.819   -87.760      38.5518      CYL      1.0000     0.0
24  -51.659   54.405   -102.76       ∞         SPH      1.0000     0.0
FFS1
C1 : -3.5142E+00   C5 : -1.1224E-03   C6 :  3.0047E-04
C10:  1.6178E-06   C11: -2.3024E-06   C12: -1.0174E-07
C13: -1.3665E-07   C14: -8.2428E-08   C20:  6.4444E-11
C21: -4.5295E-10   C22: -3.8790E-10   C23:  3.3132E-13
C24:  2.2972E-13   C25:  6.0295E-13   C26:  1.4337E-12
FFS2
C1 :  1.2950E+00   C5 : -1.4032E-03   C6 : -2.7965E-04
C10:  7.0382E-06   C11:  5.5439E-07   C12: -1.7720E-08
C13:  5.3552E-09   C14:  1.8816E-07   C20: -8.0878E-10
C21:  5.5724E-10   C22: -5.6967E-10   C23: -3.8603E-13
C24: -1.7807E-11   C25: -1.8045E-12   C26: -9.2497E-12
FFS3
C1 : -5.9895E+00   C5 : -8.9010E-04   C6 : -6.3693E-05
C10:  1.8175E-06   C11:  9.7146E-06   C12:  1.1339E-07
C13:  4.2958E-09   C14:  2.5671E-08   C20:  9.3576E-11
C21: -3.8979E-10   C22:  3.1680E-09   C23: -2.7038E-11
C24:  7.7717E-12   C25: -1.0598E-11   C26:  5.4081E-12
FFS4
C1 :  3.2848E+00   C5 : -1.3584E-03   C6 : -3.6912E-03
C10:  6.8912E-05   C11:  4.0703E-05   C12:  6.8456E-07
C13: -3.2043E-07   C14: -3.3292E-07   C20: -3.8440E-09
C21: -2.6745E-09   C22:  1.3757E-09   C23: -1.6929E-10
C24: -2.3522E-10   C25: -1.0763E-10   C26: -4.0575E-11
FFS5
C1 : -5.3753E-01   C5 :  1.5035E-03   C6 : -1.7174E-04
C10: -1.5884E-05   C11:  1.3331E-04   C12: -2.1151E-06
C13:  9.6711E-07   C14: -1.4211E-06   C20: -6.6002E-08
C21:  3.6230E-08   C22: -1.6300E-08   C23:  1.1167E-10
C24: -1.1552E-09   C25:  5.5383E-10   C26: -2.7815E-09
FFS6
C1 :  6.7826E-01   C5 : -3.6616E-03   C6 :  6.1230E-05
C10: -9.0367E-06   C11: -2.6342E-05   C12:  5.1808E-07
C13:  3.3044E-07   C14: -1.0194E-07   C20: -1.5907E-09
C21:  7.6035E-09   C22:  2.5169E-09   C23:  2.9829E-10
C24: -2.3108E-10   C25:  5.8907E-12   C26:  1.9299E-11
fx                        -10.925
fy                        -17.725
θｌｘmax                  12.21°
ＲＡ                       38.552
Ｌ１                       14.052
Ｌ２                       13.227
Ｌ３                       33.995
Ｌ３／Ｌ２（＞１）        2.570
Ｌ１／ＲＡ（0.25<,<1）    0.364
RA/（L1+L2）             1.413
Lpdy                        4.552
|lpdy/fy|                   0.257
xlxmax                     13.096
lpdx=xlxmax/tan(θlxmax)  60.541
|lpdx/fx|                   5.542
【実施例２】
【００８１】
図１１および１２には、本発明の実施例２であるＨＭＤの構成を示している。図１１はｙｚ断面図、図１２はｘｚ断面図である。
【００８２】
本実施例では、実施例１で説明した反射面Ａを液晶パネル２の表示面としている。また、光源ユニット３からの光を直線偏光にする偏光子４と光源ユニット３との間に、ｙｚ断面方向にのみパワーを有するレンズ１８を配置している。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００８３】
ｙｚ断面における発光素子３１を発した光は、拡散板３２により拡散され、このｙｚ断面方向に拡散度合いを狭めない周期構造素子３３を通って光源ユニット３から射出する。光源ユニット３の光源面（拡散面）からの光は、レンズ１８によって集光され、偏光子４で直線偏光とされた後、反射型液晶パネル２を照明する。液晶パネル２の表示面である反射面Ａで反射された光は、検光子５を通り、複数の偏心反射曲面によって構成されたプリズム１１を含む表示光学系１を介して観察者（観察領域）に導かれる。
【００８４】
また、ｘｚ断面においては、発光素子３１を発して拡散板３２により拡散され、このｘｚ断面方向にｙｚ断面方向よりも拡散の度合いを小さくする作用を持った周期構造素子３３を通って光源ユニット３から射出する。光源ユニット３の光源面（拡散面）からの光は、レンズ１７の作用を受けずに偏光子４で直線偏光とされた後、反射型液晶パネル２を照明する。照明光は、主光線をこのｘｚ断面に投影した場合に垂直に近い状態で液晶パネル２を照明する。液晶パネル２の表示面である反射面Ａで反射された光は、検光子５を通り、複数の偏心反射曲面により構成されたプリズム１１を含む表示光学系１を介して観察者（観察領域）に導かれる。
【００８５】
本実施例の場合も、実施例１と同様の条件を満たすように構成される。すなわち、表紙光学系１は、ｙｚ断面においては該表示光学系１の射出瞳ＥＰと光源面とが略共役で、ｘｚ断面においては射出瞳ＥＰと光源面とが共役でないように構成する。また、反射面Ａへの入射条件を適切に設定してコントラスト低下等の画質劣化を抑える。さらに、光源面からのｘｚ断面方向の開口角を制限する周期的な構造を持つ素子３３を設けることで、光源および照明光学系の大型化を抑制しつつ、光源からの光を効率良く観察者の瞳に導く。
【００８６】
以上説明したように、上記各実施例によれば、ｘｚ断面においては表示光学系１の射出瞳ＥＰと光源面とが共役でないよう構成したことにより、反射面Ａへの入射条件を適切にしてコントラスト低下等の画質劣化を抑えることができる。また、光源面からのｘｚ断面方向の開口角を制限する周期的な構造を持つ素子３３を設けることで、光源および照明光学系の大型化を抑制しつつ、光源からの光を効率良く観察者の眼に導くことが可能となる。
【００８７】
また、複数の偏心反射曲面により光路を折り畳み、かつ複数の偏心反射曲面で構成されるプリズム１１内に往復光路を形成することで、小型で広画角の画像表示装置を実現することができる。なお、プリズム１１は、反射作用を有する第１の面と、この第１の面で反射した光線を再度第１の面に向けて反射する第２の面とを有する。そして、第１の面に再度入射した中心画角主光線がそのヒットポイント上での面の法線に対し、前回とは反対側に反射して進むように往復光路を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例１であるＨＭＤの基本構成を示すｙｚ断面図。
【図２】実施例１のＨＭＤの基本構成を示すｘｚ断面図。
【図３】実施例１におけるθｘの説明図
【図４】実施例１における注視領域の変化による眼球回転と光線との関係を示す図。
【図５】実施例１におけるプリズムシートの作用を示したｘｚ断面図。
【図６】実施例１における変形例を示したｘｚ断面図。
【図７】実施例１における変形例を示したｘｚ断面図。
【図８】数値例１のｙｚ断面図。
【図９】数値例２のｙｚ断面図。
【図１０】数値例の瞳結像位置に関する記号についての説明図。
【図１１】本発明の実施例２であるＨＭＤの基本構成を示すｙｚ断面図。
【図１２】実施例２のＨＭＤの基本構成を示すｘｚ断面図。
【図１３】反射による偏光の崩れを示す説明図。
【図１４】反射による偏光の崩れを示す説明図。
【図１５】反射による偏光の崩れを示す説明図。
【図１６】反射による偏光の崩れを示す説明図。
【符号の説明】
【００８９】
１  表示光学系
２  反射型液晶パネル
３  光源
４  偏光子
５  検光子
１１  プリズム
１２〜１６，１８，３４  レンズ
３１  発光素子
３２  拡散板
３３  周期構造素子
Ａ  反射面
ＣＰＲ  中心画角主光線
ＥＰ  射出瞳
【図７】
2007065287.tif 000003
【図１】
2007065287.tif 000004
【図２】
2007065287.tif 000005
【図３】
2007065287.tif 000006
【図４】
2007065287.tif 000007
【図５】
2007065287.tif 000008
【図６】
2007065287.tif 000009
【図８】
2007065287.tif 000010
【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】
2007065287.tif 000017
【図１６】
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