JP3151771B2 - Image display device - Google Patents
Image display deviceInfo
- Publication number
- JP3151771B2 JP3151771B2 JP29391593A JP29391593A JP3151771B2 JP 3151771 B2 JP3151771 B2 JP 3151771B2 JP 29391593 A JP29391593 A JP 29391593A JP 29391593 A JP29391593 A JP 29391593A JP 3151771 B2 JP3151771 B2 JP 3151771B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- liquid crystal
- polarized light
- image
- display
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置に関し、特
に液晶素子等の小型の画像情報(表示情報)を有した光
学系を観察者の頭部や顔面前方等に装置して拡大した広
画角の虚像として観察するようにした画像表示装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly, to an enlarged image display device, such as a liquid crystal element, having an optical system having small image information (display information) mounted on the head or face of an observer. The present invention relates to an image display device to be observed as a virtual image of an angle of view.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、液晶等の画像表示素子に表示
された画像情報を臨場感のある大画面の映像として観察
するようにした画像表示装置として大型CRTディスプ
レイ装置やプロジェクションTV装置等が用いられてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a large CRT display device, a projection TV device, or the like has been used as an image display device for observing image information displayed on an image display element such as a liquid crystal as a large-screen image having a sense of reality. Have been.
【0003】これらの画像表示装置は大きな空間を必要
とし、狭い部屋に設置しようとすると、適切なる観察距
離が確保できなく、又個々の人が異なる番組を見ること
ができない等の問題点があった。[0003] These image display devices require a large space, and if they are to be installed in a small room, there is a problem that an appropriate observation distance cannot be secured, and that individual persons cannot see different programs. Was.
【0004】この為、例えば特開平3−203478号
公報では図10に示すように画像表示素子からの光束を
観察者の顔面近くに配置した光学系を用いて直接、眼
(観察者の瞳)に導光して大画面の画像情報を観察する
ようにした画像表示装置を提案している。For this reason, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-203478, an eye (pupil of an observer) is directly transmitted to an eye using an optical system in which a light beam from an image display element is arranged near the observer's face as shown in FIG. An image display device has been proposed in which light is guided to a large screen to observe image information on a large screen.
【0005】同図の要部について説明すると221R,
221Lは右眼用と左眼用の液晶カラーテレビである。
液晶カラーテレビ221R,221Lに表示された画像
情報は各々両眼の前方に配置した台形のビームスプリッ
タ(ハーフミラー)222R(222L不図示)によっ
て一部分の光束が反射されて、前方の凹面鏡223に入
射する。凹面鏡223で反射した光束はビームスプリッ
タ222R(222L)を透過して観察者(不図示)の
眼に入射する。The main parts of FIG.
Reference numeral 221L denotes a liquid crystal color television for the right and left eyes.
The image information displayed on the liquid crystal color televisions 221R and 221L is partially reflected by a trapezoidal beam splitter (half mirror) 222R (not shown) arranged in front of both eyes, and enters the concave mirror 223 in front. I do. The light beam reflected by the concave mirror 223 passes through the beam splitter 222R (222L) and enters the eye of an observer (not shown).
【0006】これにより観察者は液晶カラーテレビ22
1R,221Lに表示した画像情報を凹面鏡223前方
の所定位置に虚像として観察している。[0006] Thereby, the observer can see the liquid crystal color television 22
The image information displayed on 1R and 221L is observed as a virtual image at a predetermined position in front of the concave mirror 223.
【0007】又、このような画像表示装置において、観
察者の右眼用と左眼用とに視差のある表示情報を表示し
て立体画像を観察することも可能である。In such an image display device, it is also possible to display display information having a parallax between the right eye and the left eye of the observer to observe a stereoscopic image.
【0008】更に、特開平4−221920号公報では
偏光光制御型ディスプレイに表示された映像を凸レンズ
で拡大し、観察者の瞳前方に配置した偏光分光手段によ
って前記偏光された映像を観察者の瞳へ入射させること
で、前記拡大された虚像を外景に重畳して表示すること
ができる画像表示装置を提案している。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-21920, an image displayed on a polarized light control type display is magnified by a convex lens, and the polarized image is polarized by a polarization spectroscopic means disposed in front of the pupil of the observer. There has been proposed an image display device capable of displaying the enlarged virtual image superimposed on an external scene by causing the virtual image to enter the pupil.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来の画像表示装置で
は表示素子として用いるカラーテレビや偏光光制御型デ
ィスプレイは全てバックライト照明された透過型の液晶
素子を用いていた。In a conventional image display apparatus, a color television or a polarized light control type display used as a display element has all used a transmission type liquid crystal element illuminated with a backlight.
【0010】液晶素子としての、例えばTFT液晶カラ
ーテレビでは現行製品レベルの液晶パネルで、開口率が
約40%と低く十分な透過率が得られていない。このた
め、十分な表示輝度を達成するためにバックライトの光
量を大きくしたり、開口部にシート状のマルチレンズア
レイを設けたりする等の必要があり、装置全体の小型軽
量化を妨げていた。又大きなバックライトを必要とする
ために消費電力の低減も困難であった。In the case of a TFT liquid crystal color television as a liquid crystal element, for example, a liquid crystal panel of a current product level has a low aperture ratio of about 40% and does not provide a sufficient transmittance. For this reason, in order to achieve sufficient display luminance, it is necessary to increase the amount of light of the backlight or to provide a sheet-like multi-lens array in the opening, which hinders the reduction in size and weight of the entire apparatus. . Further, since a large backlight is required, it is difficult to reduce power consumption.
【0011】この液晶素子の開口率を低下させる要因は
様々なものが挙げられるが、TFT、配線、補助容量、
及びそれらの隙間を覆ったカラーフィルタ上のブラック
マトリックスの部分等が主なものである。このためTF
Tや配線のディメンションを小さくしたり、補助容量の
面積を下げる等で開口率の向上が計られている。There are various factors which lower the aperture ratio of the liquid crystal element. TFT, wiring, auxiliary capacitance,
And a black matrix portion on the color filter that covers the gaps between them. Therefore TF
The aperture ratio has been improved by reducing the dimension of T or wiring, or reducing the area of the auxiliary capacitance.
【0012】しかし、これらの方法ではTFTプロセス
等の半導体プロセス技術の制約により限界があり、問題
であった。[0012] However, these methods have problems due to limitations due to the limitations of semiconductor process technology such as the TFT process.
【0013】更に従来の画像表示装置では、液晶パネル
をレンズ又は凹面鏡によって拡大して観察するために画
素が非常に粗く観察され、表示画質が不十分であった。Further, in the conventional image display apparatus, since the liquid crystal panel is magnified and observed with a lens or a concave mirror, pixels are observed very coarsely, and display quality is insufficient.
【0014】これを解決するためには液晶パネルの画素
を高密度化する方法があるが。この方法は高密度化すれ
ばするほどTFTや配線等の素子が増加し、開口率を下
げてしまうという問題があった。To solve this problem, there is a method of increasing the density of pixels of a liquid crystal panel. This method has a problem that as the density is increased, the number of elements such as TFTs and wirings is increased, and the aperture ratio is reduced.
【0015】加えて、透過型の液晶テレビにおいては直
交ニコルの状態に設けた2枚の偏光板が必要であり、こ
れも表示輝度を低下させる原因となっていた。In addition, a transmissive liquid crystal television requires two polarizing plates provided in a crossed Nicols state, which also causes a reduction in display luminance.
【0016】本発明は表示素子として適切なる構成の反
射型の液晶素子を用いると共に、各要素を適切に設定す
ることにより装置全体の小型化を図りつつ、高精細,高
輝度でかつ広画角の観察を可能とした画像表示装置の提
供を目的とする。The present invention uses a reflection type liquid crystal element having an appropriate configuration as a display element, and achieves high definition, high luminance and a wide angle of view while reducing the size of the entire apparatus by appropriately setting each element. It is an object of the present invention to provide an image display device capable of observing images.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の画像表
示装置は光源からの光束で光分割素子を介して反射型の
表示素子を照明し、該表示素子からの表示情報に基づく
光束を該光分割素子を介して観察者の瞳に導光し、該表
示情報と、該表示情報とは異なった方向に位置している
画像情報の2つの情報を該光分割素子を介して同一視野
で観察することを特徴としている。An image display apparatus according to the present invention illuminates a reflective display element with a light beam from a light source via a light splitting element, and generates a light beam based on display information from the display element. The light is guided to the pupil of the observer through the light splitting element, and two pieces of information, the display information and the image information located in directions different from the display information, are displayed in the same visual field through the light splitting element. It is characterized by observing with.
【0018】請求項2の発明の画像表示装置は光源から
の光束で光分割素子を介して反射型の表示素子を照明
し、該表示素子からの表示情報に基づく光束を該光分割
素子を介して光学素子に導光し、該光学素子で光学作用
を受けた光束を該光分割素子を介して観察者の瞳に導光
し、該表示情報を観察することを特徴としている。The image display apparatus according to the second aspect of the present invention illuminates a reflective display element with a light beam from a light source via a light splitting element, and emits a light beam based on display information from the display element via the light splitting element. And the light beam guided by the optical element is guided to the pupil of the observer via the light splitting element to observe the display information.
【0019】[0019]
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【0032】[0032]
【実施例】図1は本発明の画像表示装置の実施例1の要
部概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【0033】図中1は蛍光灯等の光源である。2は凹面
反射鏡,楕円反射鏡等の反射板であり、光源1からの光
束うち後方に放射された光束を光分割素子4方向へ反射
している。光分割素子4は偏光ビームスプリッタから成
っている。5は表示素子であり、本実施例では反射型の
液晶素子より成っている。液晶素子5は液晶パネル5a
と液晶パネル5aの裏面に設けた反射ミラー6を有して
いる。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source such as a fluorescent lamp. Reference numeral 2 denotes a reflecting plate such as a concave reflecting mirror or an elliptical reflecting mirror, which reflects a light beam emitted backward from the light beam from the light source 1 toward the light splitting element 4. The light splitting element 4 comprises a polarizing beam splitter. Reference numeral 5 denotes a display element, which is a reflection type liquid crystal element in this embodiment. The liquid crystal element 5 is a liquid crystal panel 5a.
And a reflection mirror 6 provided on the back surface of the liquid crystal panel 5a.
【0034】本実施例では液晶素子5を45°TNモー
ドで使用し、画素電極を反射電極とすることにより、こ
の反射ミラー6を兼ねている。In this embodiment, the liquid crystal element 5 is used in the 45 ° TN mode, and the pixel electrode is used as a reflection electrode, thereby also serving as the reflection mirror 6.
【0035】8はレンズ系であり、図面の簡単のために
1枚のレンズ素子で表しているが、実際には収差補正等
のために複数枚のレンズ素子から構成されている。9は
観察用の瞳位置であり、観察者の眼球位置に相当してい
る。10は表示素子5における表示情報のレンズ系8に
よる虚像面である。Reference numeral 8 denotes a lens system, which is represented by one lens element for simplicity of the drawing, but is actually composed of a plurality of lens elements for aberration correction and the like. Reference numeral 9 denotes a pupil position for observation, which corresponds to an eyeball position of the observer. Reference numeral 10 denotes a virtual image plane of display information on the display element 5 by the lens system 8.
【0036】まず本発明に係る反射型の液晶素子5の動
作原理を図2を用いて説明する。光源1からの光束3は
偏光光3−1,3−2で表される直交する2つの偏光光
を含んでいる。First, the principle of operation of the reflection type liquid crystal element 5 according to the present invention will be described with reference to FIG. The light beam 3 from the light source 1 includes two orthogonally polarized light beams represented by polarized light beams 3-1 and 3-2.
【0037】このうち紙面内平行に振動している偏光光
(P偏光光)3−1は、偏光ビームスプリッタ4を透過
してしまい、像表示には何んら関係しない。Among them, the polarized light (P-polarized light) 3-1 vibrating in parallel in the paper passes through the polarizing beam splitter 4 and has no relation to image display.
【0038】他方、偏光ビームスプリッタ4でその殆ど
が(100%)反射された紙面内垂直に振動している偏
光光(S偏光光)3−2,3−3は反射型の液晶素子5
の液晶パネル5aへ入射する。液晶パネル5a上で電圧
が印加されていない部分5−11に入射した光束3−2
は偏光面に変調を受けずに反射電極が形成されている画
素電極(反射ミラー)6で反射され、光束(3−2)′
で示すS偏光のまま偏光ビームスプリッタ4へ入射す
る。On the other hand, polarized light (S-polarized light) 3-2, 3-3 vibrating vertically (in the plane of the paper), most of which (100%) is reflected by the polarizing beam splitter 4, is a reflection type liquid crystal element 5.
To the liquid crystal panel 5a. Light beam 3-2 incident on a portion 5-11 of the liquid crystal panel 5a where no voltage is applied.
Is reflected by the pixel electrode (reflection mirror) 6 on which the reflection electrode is formed without being modulated on the polarization plane, and the luminous flux (3-2) '
The light enters the polarization beam splitter 4 as S polarized light.
【0039】この偏光ビームスプリッタ4はS偏光をを
殆ど(100%)反射するので光源1側に戻ってしまい
観察者の瞳9方向へは到達しない。Since the polarization beam splitter 4 reflects the S-polarized light almost (100%), it returns to the light source 1 side and does not reach the pupil 9 of the observer.
【0040】次に液晶パネル5a上で電圧が印加されて
いる部分5−12に入射した光束3−3は偏光面に変調
を受けて反射され、光束(3−3)′で示すP偏光とな
り、偏光ビームスプリッタ4へ入射する。この偏光ビー
ムスプリッタ4はP偏光を殆ど(100%)透過し、光
束(3−3)″として観察者の瞳9の方向へ導かれる。Next, the light beam 3-3 incident on the portion 5-12 of the liquid crystal panel 5a to which a voltage is applied is modulated by the polarization plane and reflected to become P-polarized light indicated by the light beam (3-3) '. , And enters the polarization beam splitter 4. This polarization beam splitter 4 transmits almost (100%) the P-polarized light and is guided as a light beam (3-3) "toward the pupil 9 of the observer.
【0041】本実施例はこれにより液晶素子5に表示さ
れた表示情報を観察している。以上が液晶素子5の動作
原理である。In this embodiment, the display information displayed on the liquid crystal element 5 is observed. The above is the operating principle of the liquid crystal element 5.
【0042】次に図1に示す本発明の画像表示装置につ
いて説明する。Next, the image display device of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
【0043】蛍光灯等の光源1からの光束は適宜の形状
の反射板2によって略平行光束3に変換され、偏光ビー
ムスプリッタ4に入射する。そして前述した原理に従っ
て液晶素子5に入射した偏光光は画像が表示されている
点(画素)5−1,5−2,5−3でのみ変調される。
そして入射偏光光とは直交した偏光面を有する反射偏光
光の表示情報の光束7−1,7−2,7−3として偏光
ビームスプリッタ4を透過する。これらの光束はレンズ
系8によって光束(7−1)′,(7−2)′,(7−
3)′に変換され、観察者の瞳9へ入射する。A light beam from a light source 1 such as a fluorescent lamp is converted into a substantially parallel light beam 3 by a reflector 2 having an appropriate shape, and is incident on a polarization beam splitter 4. Then, the polarized light incident on the liquid crystal element 5 is modulated only at points (pixels) 5-1, 5-2, 5-3 where an image is displayed according to the principle described above.
Then, the reflected light passes through the polarizing beam splitter 4 as light fluxes 7-1, 7-2, and 7-3 of display information of reflected polarized light having a polarization plane orthogonal to the incident polarized light. These light beams are converted by the lens system 8 into light beams (7-1) ', (7-2)', (7-
3) ′ and enters the pupil 9 of the observer.
【0044】このときレンズ系8のパワー及びレンズ位
置を適切に設定し、それぞれの光束(7−1)′,(7
−2)′,(7−3)′があたかも所定の位置離れた虚
像面10上の点(5−1)′,(5−2)′,(5−
3)′からの光束(7−1)″,(7−2)″,(7−
3)″を見ているかの如くし、これにより小型の液晶素
子5に表示された表示情報を大画面の虚像として観察し
ている。At this time, the power of the lens system 8 and the lens position are appropriately set, and the respective light beams (7-1) ', (7)
-2) ', (7-3)' are points (5-1) ', (5-2)', (5-
3) The luminous flux from ′ (7-1) ″, (7-2) ″, (7-
3) ", the display information displayed on the small liquid crystal element 5 is observed as a virtual image on a large screen.
【0045】本実施例で用いた反射型の液晶素子5は下
側に反射電極を配置し、表示情報に応じて入射偏光光の
偏光面の変調を行っている。これにより従来の透過型液
晶テレビを用いた画像表示装置では必要であった(入射
側と出射側の)2枚の偏光板でのロスが低減できる他、
反射電極をTFTの上部に配置することによりTFTに
よる遮光がなくなり、これにより実質的な開口率が向上
し、全体で光の利用効率を数倍向上させている。In the reflection type liquid crystal element 5 used in this embodiment, a reflection electrode is arranged on the lower side, and the polarization plane of incident polarized light is modulated according to display information. As a result, the loss in the two polarizing plates (on the entrance side and the exit side), which was necessary in the image display apparatus using the conventional transmission type liquid crystal television, can be reduced.
By arranging the reflective electrode above the TFT, light is not blocked by the TFT, thereby substantially improving the aperture ratio and improving the light use efficiency several times as a whole.
【0046】又本実施例において反射型の液晶素子とし
て透過型の液晶パネルと反射ミラーそしてそれらの間に
偏光板を配置した液晶素子を用いることも可能である。
この場合も偏光板は1枚を使用するだけで良いので従来
の画像表示装置に比べて光の利用効率が良い。In this embodiment, it is also possible to use a transmissive liquid crystal panel, a reflecting mirror, and a liquid crystal element in which a polarizing plate is arranged between them as the reflective liquid crystal element.
Also in this case, only one polarizing plate needs to be used, so that the light use efficiency is higher than that of the conventional image display device.
【0047】更に本実施例では反射型の液晶素子を照明
するために反射板2を用いたが、照明用のレンズ系を設
けたり、これらを組み合わせて用いたりすることも可能
である。Further, in this embodiment, the reflection plate 2 is used to illuminate the reflection type liquid crystal element. However, it is also possible to provide an illumination lens system or to use them in combination.
【0048】又偏光ビームスプリッタ4と反射型の液晶
素子5とを直接貼り合わせることも可能である。更に表
示情報が単色で良い場合は本実施例に用いたキューブ型
の偏光ビームスプリッタではなく、平行平板型の偏光ビ
ームスプリッタを用いることもできる。又偏光ビームス
プリッタ4を用いる代わりにハーフミラーを用いること
も可能であり、そのときは照明光束3の平行成分を揃え
るために光源側及び液晶素子上に偏光板を設ければ良
い。The polarizing beam splitter 4 and the reflection type liquid crystal element 5 can be directly bonded to each other. Further, when the display information may be a single color, a parallel plate type polarizing beam splitter can be used instead of the cube type polarizing beam splitter used in the present embodiment. It is also possible to use a half mirror instead of using the polarizing beam splitter 4, in which case a polarizing plate may be provided on the light source side and on the liquid crystal element in order to make the parallel components of the illumination light beam 3 uniform.
【0049】図3は本発明の画像表示装置の実施例2の
要部概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the image display device according to the present invention.
【0050】本実施例では図1の実施例1に比べて照明
用の光源1からの光束のうち偏光ビームスプリッタ4を
透過した光束を反射型の液晶素子5に入射させるように
構成している点が異なっており、その他の構成は同じで
ある。In this embodiment, as compared with the first embodiment shown in FIG. 1, of the luminous flux from the illuminating light source 1, the luminous flux transmitted through the polarizing beam splitter 4 is made to enter the reflection type liquid crystal element 5. The points are different, and other configurations are the same.
【0051】図3において図1で示す要素と同一要素に
は同符番を付している。In FIG. 3, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0052】本実施例における反射型の液晶素子5の動
作原理を図4を用いて説明する。The operation principle of the reflection type liquid crystal element 5 in this embodiment will be described with reference to FIG.
【0053】光源1からの光束3は偏光光3−11,3
−12で表される直交する2つの偏光光を含んでいる。
このうち紙面内垂直に振動している偏光光(S偏光光)
3−11は偏光ビームスプリッタ4で殆どが反射され光
束(3−11)′となってしまい像表示には何んら関係
しない。The light beam 3 from the light source 1 is polarized light 3-11,3.
It contains two orthogonally polarized lights represented by −12.
Of these, polarized light (S-polarized light) vibrating vertically in the plane of the paper
Most of the light beam 3-11 is reflected by the polarization beam splitter 4 and becomes a light beam (3-11) ', which has no relation to the image display.
【0054】他方、偏光ビームスプリッタ4を透過した
紙面内平行に振動している偏光光(P偏光光)3−1
2,3−13は反射型の液晶素子5の液晶パネル5aへ
入射する。On the other hand, polarized light (P-polarized light) 3-1 vibrating in parallel in the plane of the paper transmitted through the polarizing beam splitter 4
2, 3-13 enter the liquid crystal panel 5a of the reflection type liquid crystal element 5.
【0055】液晶パネル5a上で電圧が印加されていな
い部分5−11に入射した光束3−12は偏光面に変調
を受けずに反射電極が形成されている画素電極より成る
反射ミラー6で反射され、光束(3−12)′で示すP
偏光のまま偏光ビームスプリッタ4へ入射する。The light beam 3-12 incident on the portion 5-11 where no voltage is applied on the liquid crystal panel 5a is reflected by the reflection mirror 6 composed of the pixel electrode on which the reflection electrode is formed without being modulated on the polarization plane. And the light flux (3-12) '
The polarized light enters the polarization beam splitter 4 as it is.
【0056】この偏光ビームスプリッタ4はP偏光を殆
ど(100%)透過するので光源1側に戻ってしまい観
察者の瞳9の方向へは到達しない。Since the polarization beam splitter 4 transmits almost (100%) the P-polarized light, it returns to the light source 1 side and does not reach the pupil 9 of the observer.
【0057】次に液晶パネル5a上で電圧が印加されて
いる部分5−12に入射した光束3−13は偏光面に変
調を受けて反射され、光束(3−13)′で示すS偏光
となり、偏光ビームスプリッタ4へ入射する。この偏光
ビームスプリッタ4はS偏光を殆ど(100%)反射
し、光束(3−13)″として観察者の瞳9の方向へ導
かれる。Next, the light beam 3-13 incident on the portion 5-12 of the liquid crystal panel 5a to which a voltage is applied is modulated by the polarization plane and reflected, and becomes S-polarized light indicated by the light beam (3-13) '. , And enters the polarization beam splitter 4. The polarization beam splitter 4 reflects the S-polarized light almost (100%), and is guided as a light beam (3-13) "toward the pupil 9 of the observer.
【0058】これにより液晶素子5に表示された表示情
報を観察している。以上が液晶素子5の動作原理であ
る。Thus, the display information displayed on the liquid crystal element 5 is observed. The above is the operating principle of the liquid crystal element 5.
【0059】次に図3に示す本実施例の画像表示装置に
ついて説明する。蛍光灯等の光源1からの光束は適宜の
形状の反射板2によって略平行光束3に変換され偏光ビ
ームスプリッタ4に入射する。そして前述した原理に従
って液晶素子5に入射した入射偏光光は画像が表示され
ている点(画素)5−1,5−2,5−3でのみ変調さ
れる。そして入射偏光光とは直交した偏光面を有する反
射偏光光の表示情報の光束7−1,7−2,7−3とし
て偏光ビームスプリッタ4で反射される。Next, the image display device of this embodiment shown in FIG. 3 will be described. A light beam from a light source 1 such as a fluorescent lamp is converted into a substantially parallel light beam 3 by a reflecting plate 2 having an appropriate shape and is incident on a polarizing beam splitter 4. Then, the incident polarized light incident on the liquid crystal element 5 is modulated only at points (pixels) 5-1, 5-2, 5-3 where an image is displayed according to the principle described above. Then, the reflected polarized light is reflected by the polarization beam splitter 4 as light fluxes 7-1, 7-2, and 7-3 of display information of reflected polarized light having a polarization plane orthogonal to the incident polarized light.
【0060】これらの光束はレンズ系8によって光束
(7−1)′,(7−2)′,(7−3)′に変換さ
れ、観察者の瞳9へ入射する。このときレンズ系8のパ
ワー及びレンズ位置を適切に設定し、それぞれの光束
(7−1)′,(7−2)′,(7−3)′があたかも
所定の位置離れた虚像面10上の点(5−1)′,(5
−2)′,(5−3)′からの光束(7−1)″,(7
−2)″,(7−3)″を見ているかの如くし、これに
より小型の表示素子5の画像を大画面の虚像として観察
している。These light beams are converted into light beams (7-1) ', (7-2)', and (7-3) 'by the lens system 8, and enter the pupil 9 of the observer. At this time, the power and the lens position of the lens system 8 are appropriately set, and the respective light beams (7-1) ', (7-2)', and (7-3) 'are on the virtual image plane 10 as if they were separated by a predetermined position. Points (5-1) ', (5
-2) ', the light flux (7-1) "from (5-3)', (7
-2) ", (7-3)", so that the image of the small display element 5 is observed as a virtual image of a large screen.
【0061】又図中31は液晶シャッタ又は偏光板であ
り、液晶シャッタへの印加電圧を調整したり偏光板の偏
光軸を回転させて偏光ビームスプリッタ4の偏光軸との
関係を調節して前方の光透過率を変えることにより外界
の輝度が高くてもコントラストの良い表示画像を観察す
るようにしている。In the figure, reference numeral 31 denotes a liquid crystal shutter or a polarizing plate, which adjusts the voltage applied to the liquid crystal shutter or rotates the polarizing axis of the polarizing plate to adjust the relationship with the polarizing axis of the polarizing beam splitter 4 and thereby adjusts the forward direction. By changing the light transmittance, a display image with good contrast can be observed even when the external luminance is high.
【0062】本実施例では液晶素子5を偏光ビームスプ
リッタ4の下方に配置することにより観察者は視線方向
の外界をレンズ系8、偏光ビームスプリッタ4越しに見
ることができ、前方の明るさの変化を感じたり、何かが
近づいてくる等といった程度には前方を見ることがで
き、本発明の画像表示装置を装着していても前方の危険
等を察知することができるという効果がある。In this embodiment, by disposing the liquid crystal element 5 below the polarizing beam splitter 4, the observer can see the external field in the line of sight through the lens system 8 and the polarizing beam splitter 4, and the brightness of the front is reduced. The front can be seen to the extent that a change is felt or something is approaching, and there is an effect that even if the image display device of the present invention is mounted, a danger ahead can be detected.
【0063】図5は本発明の画像表示装置の実施例3の
要部概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the image display device of the present invention.
【0064】本実施例では図1の実施例1に比べて偏光
ビームスプリッタ4を用いる代わりにハーフミラー14
を用いた点、反射型の液晶素子5として透過型の液晶パ
ネル15と反射ミラー16、そしてそれらの間に偏光板
17を配置して構成している点が異なっており、その他
の構成は同じである。In this embodiment, a half mirror 14 is used instead of using the polarizing beam splitter 4 as compared with the first embodiment shown in FIG.
In that a transmissive liquid crystal panel 15 and a reflective mirror 16 are arranged as a reflective liquid crystal element 5 and a polarizing plate 17 is arranged between them, and other configurations are the same. It is.
【0065】図5において図1で示す要素と同一要素に
は同符番を付している。In FIG. 5, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0066】図5において11は偏光板であり光源1か
らの照明光束3の偏光成分を紙面内垂直に振動している
偏光光(S偏光)に揃えている。14はハーフミラーで
ある。15は透過型の液晶パネル、16は反射ミラーで
ある。17は検光子としての偏光板であり液晶パネル1
5と反射ミラー16との間に配置している。In FIG. 5, reference numeral 11 denotes a polarizing plate which aligns the polarization components of the illumination light beam 3 from the light source 1 with polarized light (S-polarized light) vibrating vertically in the plane of the drawing. 14 is a half mirror. Reference numeral 15 denotes a transmissive liquid crystal panel, and reference numeral 16 denotes a reflection mirror. Reference numeral 17 denotes a polarizing plate as an analyzer, and the liquid crystal panel 1
5 and the reflection mirror 16.
【0067】本実施例では蛍光灯等の光源1からの光束
は適宜の形状の反射板2によって略平行光束3に変換さ
れ、偏光板11により照明光束3の偏光成分を紙面内垂
直(図中12で図示)に振動している偏光光(S偏光)
に揃えている。In this embodiment, a light beam from a light source 1 such as a fluorescent lamp is converted into a substantially parallel light beam 3 by a reflecting plate 2 of an appropriate shape, and a polarization component of the illumination light beam 3 is converted into a vertical direction in FIG. Polarized light (S-polarized light)
Are aligned.
【0068】このS偏光光13はハーフミラー14で2
つに分けられ、反射光束は液晶パネル15を照明する
(他方ハーフミラー14からの透過光束13′は像表示
には何んら関係しない。)。The S-polarized light 13 is split by the half mirror 14
The reflected light beam illuminates the liquid crystal panel 15 (while the transmitted light beam 13 'from the half mirror 14 has nothing to do with image display).
【0069】ここで液晶パネル15に入射したS偏光光
のうち液晶パネル15上で電圧が印加されていない部分
に入射した光束13−2は、偏光面に変調を受けずにS
偏光のまま液晶パネル15を透過し、S偏光(13−
2)′となり偏光板17でカットされる。Here, of the S-polarized light incident on the liquid crystal panel 15, the light flux 13-2 incident on a portion of the liquid crystal panel 15 where no voltage is applied is applied to the S-polarized light without being modulated on the polarization plane.
The polarized light is transmitted through the liquid crystal panel 15 and becomes s-polarized (13-
2) ′, which is cut by the polarizing plate 17.
【0070】一方、液晶パネル15の電圧が印加されて
いる部分15−1に入射した光束13−1は偏光面に変
調を受けて液晶パネル15を透過し、光束(13−
1)′で示すS偏光とは直交した偏光面を有する偏光
(P偏光)となり偏光板17を透過する。On the other hand, the luminous flux 13-1 incident on the portion 15-1 of the liquid crystal panel 15 to which the voltage is applied is modulated by the polarization plane and transmitted through the liquid crystal panel 15, and the luminous flux (13-
1) 'becomes polarized light (P-polarized light) having a plane of polarization orthogonal to the S-polarized light and transmits through the polarizing plate 17.
【0071】偏光板17を透過した光は反射ミラー16
で反射し、偏光板17を通過し、液晶パネル15で偏光
面を変調されS偏光と同じ偏光面の光(13−1)″と
なってハーフミラー14を透過してレンズ系8により観
察者の瞳9へ入射する。The light transmitted through the polarizing plate 17 is reflected by the reflection mirror 16.
, Passes through the polarizing plate 17, modulates the polarization plane by the liquid crystal panel 15, becomes light (13-1) ″ having the same polarization plane as the S-polarized light, passes through the half mirror 14, and is observed by the lens system 8 through the lens system 8 To the pupil 9.
【0072】このように液晶パネル15に入射した偏光
光は画像が表示されている点(画素)でのみ変調され表
示情報光となり反射し、戻ってくる。これにより観察者
は小型の液晶素子5上の表示情報をレンズ系8を介して
所定の位置離れた場所に大画面の虚像として観察してい
る。The polarized light incident on the liquid crystal panel 15 is modulated only at a point (pixel) where an image is displayed, becomes a display information light, is reflected, and returns. Thus, the observer observes the display information on the small liquid crystal element 5 as a virtual image of a large screen at a position separated by a predetermined position via the lens system 8.
【0073】図6は本発明の画像表示装置の実施例4の
要部概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a main part of a fourth embodiment of the image display apparatus according to the present invention.
【0074】本実施例では図5の実施例3に比べて照明
用の光源1からの照明光束3がハーフミラー14へブリ
ュースター角で入射するようにしている点が異なってお
り、その他の構成は同じである。本実施例ではブリュー
スター角で入射するときの反射率の偏光依存性(P偏光
は反射率がゼロである)を用いることにより照明光束3
の偏光成分を紙面内垂直に振動している偏光光(S偏
光)に揃えるための偏光板11を用いることなく実施例
3以上に高輝度の表示を可能としている。This embodiment is different from the third embodiment shown in FIG. 5 in that the illumination light flux 3 from the illumination light source 1 is incident on the half mirror 14 at a Brewster angle. Is the same. In the present embodiment, the illumination light flux 3 is obtained by using the polarization dependence of the reflectance at the time of incidence at the Brewster angle (P-polarized light has zero reflectance).
The display with higher brightness than that of the third embodiment can be performed without using the polarizing plate 11 for aligning the polarized light component with the polarized light (S-polarized light) vibrating vertically in the plane of the paper.
【0075】図6において図5で示す要素と同一要素に
は同符番を付している。In FIG. 6, the same elements as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
【0076】次に図6の実施例においては図5の実施例
3と異なる点を中心に説明する。Next, the embodiment of FIG. 6 will be described focusing on the differences from the embodiment 3 of FIG.
【0077】光源1からの光束は適宜の形状の反射板2
によって略平行光3に変換されハーフミラー14へブリ
ュースター角θB で入射する。このハーフミラー14は
屈折率1.5の単なる平行平板より成り、各面には反射
防止膜はコーティングされていない。このときブリュー
スター角θB は約56°であり、S偏光の反射率は約2
5.8%でP偏光は殆ど反射されない。The luminous flux from the light source 1 is applied to a reflecting plate 2 of an appropriate shape.
Incident at the Brewster angle theta B to the half mirror 14 is converted into substantially parallel light 3 by. The half mirror 14 is made of a simple parallel plate having a refractive index of 1.5, and each surface is not coated with an antireflection film. At this time, the Brewster angle θ B is about 56 °, and the reflectance of S-polarized light is about 2 °.
At 5.8%, P-polarized light is hardly reflected.
【0078】従ってハーフミラー14で反射された照明
光束3はS偏光(図中12で図示)の偏光光束13のみ
となり液晶素子5へ入射する。Therefore, the illumination light beam 3 reflected by the half mirror 14 becomes only the polarized light beam 13 of S-polarized light (indicated by reference numeral 12 in the figure) and enters the liquid crystal element 5.
【0079】前述したように液晶パネル15へ入射した
S偏光光、例えば光束13−1は画像が表示されている
点(画素)15−1でのみ変調され、表示情報としての
P偏光となり、順に偏光板17、反射ミラー16、偏光
板17を介して点15−1でS偏光(13−1)″に変
調され、再度ハーフミラー14へ入射する。As described above, the S-polarized light, for example, the light beam 13-1, incident on the liquid crystal panel 15 is modulated only at the point (pixel) 15-1 where an image is displayed, and becomes P-polarized light as display information. The light is modulated into the S-polarized light (13-1) ″ at the point 15-1 via the polarizing plate 17, the reflecting mirror 16, and the polarizing plate 17, and is incident on the half mirror 14 again.
【0080】この表示情報光の入射角も略ブリュースタ
ー角θB である。ハーフミラー14のS偏光透過率は約
74.2%(Ts=1−0.258=0.742)であ
る。このためS偏光(13−1)″はこの透過率でハー
フミラー14を透過し、レンズ系8により観察者の瞳9
へ入射する。The incident angle of the display information light is also substantially Brewster's angle θ B. The S-polarized light transmittance of the half mirror 14 is about 74.2% (Ts = 1−0.258 = 0.742). For this reason, the S-polarized light (13-1) "transmits through the half mirror 14 at this transmittance, and the pupil 9 of the observer is
Incident on.
【0081】このようにして観察者は小型の液晶素子5
上の表示情報をレンズ系8を介して所定の位置離れた場
所に大画面の虚像として観察している。In this way, the observer can operate the small liquid crystal element 5.
The above display information is observed as a virtual image of a large screen at a position separated by a predetermined position via the lens system 8.
【0082】このように本実施例ではハーフミラー14
を光束がブリュースター角で入射するように角度設定し
て使用することにより、従来必要であった液晶素子の
(入射側と出射側の)2枚の偏光板の機能を兼ねて装置
全体の簡素化を図っている。As described above, in the present embodiment, the half mirror 14
Is used to set the angle so that the luminous flux enters at the Brewster's angle, thereby simplifying the entire device by combining the functions of the two polarizing plates (on the incident side and the exit side) of the liquid crystal element that were required in the past. It is trying to make it.
【0083】次に本実施例と図5の実施例3との光利用
効率について説明する。Next, the light use efficiency of this embodiment and the third embodiment of FIG. 5 will be described.
【0084】図5の実施例3では照明光束3は透過率が
約40%の偏光板11を透過し、反射率50%のハーフ
ミラー14で反射される。In the third embodiment shown in FIG. 5, the illumination light beam 3 passes through the polarizing plate 11 having a transmittance of about 40%, and is reflected by the half mirror 14 having a reflectance of 50%.
【0085】今、液晶パネル15、偏光板17、反射ミ
ラー16から成る反射型の液晶素子5全体の反射率をR
LCD とする。この光束は再度ハーフミラー14を透過し
て観察者の瞳9へ到達する。このとき照明光束3の光強
度をIとすると、 I×0.4×0.5×RLCD ×0.5=0.10×RLC
D ×I である。Now, the reflectance of the entire reflection type liquid crystal element 5 including the liquid crystal panel 15, the polarizing plate 17, and the reflection mirror 16 is represented by R
LCD. This light beam passes through the half mirror 14 again and reaches the pupil 9 of the observer. At this time, assuming that the light intensity of the illumination light beam 3 is I, I × 0.4 × 0.5 × RLCD × 0.5 = 0.10 × RLC
D × I.
【0086】一方実施例4では照明光束3はハーフミラ
ー14で必要なS偏光光のみがフィルタリングされてそ
の反射率は25.8%である。そしてRLCD なる反射率
の反射型の液晶素子で反射された後、S偏光透過率7
4.2%のハーフミラー14を透過し、観察者の瞳9へ
到達する。従って実施例4での光の利用効率は I×0.258×RLCD ×0.742=0.19×RLC
D ×I となる。On the other hand, in the fourth embodiment, only the necessary S-polarized light of the illumination light beam 3 is filtered by the half mirror 14, and its reflectance is 25.8%. After being reflected by a reflection type liquid crystal element having a reflectance of RLCD, an S-polarized light transmittance of 7
The light passes through the 4.2% half mirror 14 and reaches the pupil 9 of the observer. Therefore, the light use efficiency in the fourth embodiment is I × 0.258 × RLCD × 0.742 = 0.19 × RLC
D × I.
【0087】実施例4では実施例3に比べて約2倍の光
利用効率を達成している。実施例4で用いるハーフミラ
ーは反射防止膜がコーティングされていない屈折率1.
5の単なる平行平板で良いこと、更に偏光板が不要であ
ること等、装置全体のコストを下げることができるとい
う効果がある。The fourth embodiment achieves approximately twice the light use efficiency as compared with the third embodiment. The half mirror used in the fourth embodiment has a refractive index of 1.
5, a simple parallel plate may be used, and further, a polarizing plate is not required.
【0088】図7は本発明の画像表示装置の実施例5の
要部概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a main part of a fifth embodiment of the image display apparatus according to the present invention.
【0089】本実施例は図6の実施例4に比べて照明光
源1からの平行光束13をハーフミラー14を一度透過
せさた後に反射型の液晶素子5に入射させるように構成
している点、及び反射型の液晶素子5として画素電極を
反射電極(反射ミラー)6とした構成のものを用いた点
が異なっており、その他の構成は同じである。This embodiment is different from the fourth embodiment shown in FIG. 6 in that the parallel light flux 13 from the illumination light source 1 is transmitted through the half mirror 14 once and then is incident on the reflection type liquid crystal element 5. This is different from the first embodiment in that the reflective liquid crystal element 5 has a configuration in which a pixel electrode is a reflective electrode (reflective mirror) 6, and the other configurations are the same.
【0090】次に実施例4と異なる点を中心に説明す
る。光源1からの光束は適宜の形状の反射板2によって
略平行光3に変換され偏光板11に入射する。偏光板1
1により偏光成分を紙面内平行(図中12で図示)に振
動している偏光光(P偏光)13に揃えられ、ハーフミ
ラー14へブリュースター角θB で入射する。このハー
フミラー14は屈折率1.5の単なる平行平板より成
り、各面には反射防止膜はコーティングされていない。Next, differences from the fourth embodiment will be mainly described. A light beam from the light source 1 is converted into substantially parallel light 3 by a reflection plate 2 having an appropriate shape, and is incident on a polarizing plate 11. Polarizing plate 1
1 polarization components paper plane parallel polarized light (P polarized light) that vibrates (shown in figure 12) 13 in aligned manner, incident at the Brewster angle theta B to the half mirror 14. The half mirror 14 is made of a simple parallel plate having a refractive index of 1.5, and each surface is not coated with an antireflection film.
【0091】このときブリュースター角θB は約56°
である。P偏光13は殆ど(100%)透過し、光束1
3−1,13−2となる。At this time, the Brewster angle θ B is about 56 °
It is. The P-polarized light 13 transmits almost (100%), and the luminous flux 1
3-1 and 13-2.
【0092】本実施例における反射型の液晶素子5の動
作原理は図4と全く同じである。例えば液晶パネル5a
上で電圧が印加されている部分5−12に入射した光束
13−1のみが偏光面に変調を受けて反射され、光束
(13−1)′で示すS偏光と成りハーフミラー14へ
再度ブリュースター角で入射する。The operating principle of the reflection type liquid crystal element 5 in this embodiment is exactly the same as that of FIG. For example, a liquid crystal panel 5a
Only the light beam 13-1 incident on the portion 5-12 to which the voltage is applied above is modulated by the polarization plane and reflected, becomes S-polarized light indicated by the light beam (13-1) ', and is again brewed to the half mirror 14. Incident at the star angle.
【0093】このときハーフミラー14はS偏光を約2
5.8%反射する。このためS偏光(13−1)′はハ
ーフミラー14で反射して光束(13−1)″として観
察者の瞳9へ入射する。At this time, the half mirror 14 changes the S polarization to about 2
Reflect 5.8%. Therefore, the S-polarized light (13-1) 'is reflected by the half mirror 14 and enters the pupil 9 of the observer as a light flux (13-1) ".
【0094】このように本実施例ではハーフミラー14
を光束がブリュースター角で入射するように角度設定し
て使用することにより、従来必要であった液晶素子の
(出射側の)偏光板(検光子)の機能を兼ねている。As described above, in the present embodiment, the half mirror 14 is used.
Is used in such a manner that the light flux is incident at a Brewster's angle, so that it also has the function of a polarizing plate (analyzer) of the liquid crystal element (on the emission side) which has been conventionally required.
【0095】本実施例での光利用効率を前記実施例と同
様に求めると、偏光板11の透過率が約40%、ハーフ
ミラー14でのP偏光透過率が100%、液晶パネル5
aと反射電極6から成る全体の反射率をR′LCD とし、
照明光束3の光強度をIとするとハーフミラー14での
画像光であるS偏光光の反射率は25.8%であるから I×0.4×1×R′LCD ×0.258=0.10×
R′LCD ×I となる。When the light use efficiency in this embodiment is obtained in the same manner as in the above embodiment, the transmittance of the polarizing plate 11 is about 40%, the transmittance of the P-polarized light by the half mirror 14 is 100%, and the liquid crystal panel 5
a 'and the reflective electrode 6 as R'LCD,
If the light intensity of the illumination light beam 3 is I, the reflectance of the S-polarized light, which is image light, at the half mirror 14 is 25.8%, so that I × 0.4 × 1 × R′LCD × 0.258 = 0 .10 ×
R′LCD × I
【0096】本実施例に用いた反射型の液晶素子5は図
6の実施例4に比べて偏光板が不要であることからその
光反射率はR′LCD >RLCD であり、透過率が約40%
の偏光板を往復で2回透過する図6の実施例4に比較し
てR′LCD =6.25RLCDが達成される。このため本
実施例の光利用効率は略0.625×RLCD ×Iと成っ
て図6の実施例4よりも更に高い光利用効率を実現して
いる。The reflection type liquid crystal element 5 used in the present embodiment does not require a polarizing plate as compared with the embodiment 4 in FIG. 6, so that its light reflectance is R'LCD> RLCD and the transmittance is about 40%
R ′ LCD = 6.25 R LCD is achieved as compared with Example 4 in FIG. Therefore, the light use efficiency of the present embodiment is approximately 0.625 × RLCD × I, which realizes a higher light use efficiency than the embodiment 4 of FIG.
【0097】本実施例で用いた反射型の液晶素子5は下
側に反射電極を配置し表示情報に応じて入射偏光光の偏
光面の変調を行うだけであり、従来の透過型液晶テレビ
を用いた表示装置では必要であった(入射側と出射側
の)2枚の偏光板でのロスが低減できるほか、反射電極
をTFTの上部に配置することによりTFTによる遮光
がなくなり、実質的な開口率が向上し全体で光の利用効
率を数倍向上させている。The reflection type liquid crystal element 5 used in the present embodiment merely arranges a reflection electrode on the lower side and modulates the polarization plane of incident polarized light according to display information. The loss in the two polarizing plates (on the incident side and the output side), which was necessary in the display device used, can be reduced. In addition, by arranging the reflective electrode above the TFT, there is no light blocking by the TFT, and substantial The aperture ratio is improved, and the light use efficiency is improved several times as a whole.
【0098】本実施例において図中31の位置に液晶シ
ャッタ又は偏光板を設け外界の光の透過率を調整し、表
示情報のコントラストを調節することも可能である。In this embodiment, a liquid crystal shutter or a polarizing plate may be provided at the position 31 in the figure to adjust the transmittance of the external light to adjust the contrast of display information.
【0099】本実施例では液晶素子5をハーフミラー1
4の下方に配置することにより、観察者は視線方向の外
界をレンズ系8、ハーフミラー14越しに見ることがで
き、前方の明るさの変化を感じたり、何かが近づいてく
る等といった程度には前方を見ることができ、本発明の
画像表示装置を装着していても前方の危険等を察知する
ことができるという効果がある。In this embodiment, the liquid crystal element 5 is connected to the half mirror 1
4, the observer can see the external field in the line of sight through the lens system 8 and the half mirror 14, and can feel a change in brightness in front, or an object approaching. Has the effect that it is possible to see the front, and even to wear the image display device of the present invention, it is possible to detect the danger ahead.
【0100】図8は本発明の画像表示装置の実施例6の
要部概略図である。本実施例は前述した実施例1〜5に
比べて表示素子5からの表示情報と該表示情報とは異な
った方向に位置している例えば外界の風景等の画像情報
Yの2つの情報を光透過性の光束結合素子19を介して
空間的に重畳して同一視野で観察している点が異なって
おり、その他の構成は略同じである。FIG. 8 is a schematic view of a main part of an image display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, as compared with the above-described first to fifth embodiments, two pieces of information of display information from the display element 5 and image information Y such as landscapes in the outside world located in directions different from the display information are lighted. The difference is that the images are spatially superimposed via the transmissive light beam coupling element 19 and are observed in the same field of view, and the other configurations are substantially the same.
【0101】図8において図1で示した要素と同一要素
には同符番を付している。図8において1は蛍光灯等の
光源である。2は凹面反射鏡等の反射板である。11は
偏光板であり、光源1からの光束3の偏光成分を紙面内
平行(図中12で図示)に振動している偏光光(P偏
光)13に揃えている。5は反射型の液晶素子であり液
晶パネル5aと反射ミラー6とを有している。In FIG. 8, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, reference numeral 1 denotes a light source such as a fluorescent lamp. Reference numeral 2 denotes a reflecting plate such as a concave reflecting mirror. Reference numeral 11 denotes a polarizing plate that aligns the polarized light components of the light flux 3 from the light source 1 with polarized light (P-polarized light) 13 that vibrates parallel to the plane of the paper (shown by 12 in the drawing). Reference numeral 5 denotes a reflection type liquid crystal element having a liquid crystal panel 5a and a reflection mirror 6.
【0102】本実施例では液晶素子5を45°TNモー
ドで使用し、画素電極を反射電極とすることによりこの
反射ミラー6を兼ねている。4は光分割素子であり、偏
光ビームスプリッタから成っている。18は4分の1波
長板であり、入射した直線偏光光を円偏光に変換させて
いる。19は光透過性の光束結合素子であり反射率が約
50%、透過率が約50%の凹面ハーフミラーになって
いる。In the present embodiment, the liquid crystal element 5 is used in the 45 ° TN mode, and the pixel electrode is used as a reflection electrode to serve also as the reflection mirror 6. Reference numeral 4 denotes a light splitting element, which comprises a polarizing beam splitter. Reference numeral 18 denotes a quarter-wave plate, which converts incident linearly polarized light into circularly polarized light. Reference numeral 19 denotes a light-transmitting light beam coupling element, which is a concave half mirror having a reflectance of about 50% and a transmittance of about 50%.
【0103】この凹面ハーフミラー19は光学的に正の
パワーを有しており、その曲率は適宜設定されている。
尚この凹面ハーフミラー19の面は収差補正のために非
球面を用いることもできるが、ここでは説明を簡単にす
るために凹面(球面)として説明する。The concave half mirror 19 has an optically positive power, and its curvature is appropriately set.
The surface of the concave half mirror 19 may be an aspheric surface for correcting aberration, but is described here as a concave surface (spherical surface) for simplicity.
【0104】9は観察用の瞳位置であり、観察者の眼球
位置に相当している。10は液晶素子5に表示された表
示情報の凹面ハーフミラー19による虚像面であり、Y
は自然風景等の画像情報である。Reference numeral 9 denotes a pupil position for observation, which corresponds to an eyeball position of the observer. Reference numeral 10 denotes a virtual image surface of the display information displayed on the liquid crystal element 5 by the concave half mirror 19, and Y
Is image information such as a natural landscape.
【0105】本実施例において蛍光灯等の光源1からの
光束は適宜の形状の反射板2によって略平行光束3に変
換され、偏光板11により偏光成分を紙面内平行(図中
12で図示)に振動している偏光光(P偏光)13に揃
えられる。このP偏光13は偏光ビームスプリッタ4を
殆ど(100%)透過し、反射型の液晶素子5へ入射す
る。In this embodiment, a light beam from a light source 1 such as a fluorescent lamp is converted into a substantially parallel light beam 3 by a reflection plate 2 having an appropriate shape, and a polarization component is converted by a polarizing plate 11 into a parallel light beam (indicated by 12 in the drawing). To the polarized light (P-polarized light) 13 which is vibrating at the same time. This P-polarized light 13 almost (100%) transmits through the polarization beam splitter 4 and enters the reflection type liquid crystal element 5.
【0106】本実施例における反射型の液晶素子5の動
作原理は図4で説明したのと全く同じである。The principle of operation of the reflection type liquid crystal element 5 in this embodiment is exactly the same as that described with reference to FIG.
【0107】即ち、液晶パネル5a上で電圧が印加され
ている部分5−12に入射した光束13−12のみが偏
光面に変調を受けて反射され、光束13−13で示すS
偏光となり偏光ビームスプリッタ4へ再度入射する。こ
のS偏光からなる表示情報光はこの偏光ビームスプリッ
タ4で殆ど(100%)反射され、光束13−14とな
り観察者の瞳9とは対向した位置におかれた凹面ハーフ
ミラー19の方向へ導かれる。That is, only the light beam 13-12 incident on the portion 5-12 to which a voltage is applied on the liquid crystal panel 5a is reflected by being modulated by the polarization plane, and is represented by the light beam 13-13.
It becomes polarized light and reenters the polarization beam splitter 4. The display information light composed of the S-polarized light is almost (100%) reflected by the polarization beam splitter 4 and becomes a light flux 13-14. I will
【0108】この偏光ビームスプリッタ4と凹面ハーフ
ミラー19との間の光路中には4分の1波長板18が配
置されており、S偏光からなる表示情報光13−14を
円偏光13−15に変換させている。A quarter-wave plate 18 is disposed in the optical path between the polarizing beam splitter 4 and the concave half mirror 19, and converts the display information light 13-14 composed of S-polarized light into circularly polarized light 13-15. Has been converted to.
【0109】この表示情報光は凹面ハーフミラー19に
よって反射され、再び4分の1波長板18を透過し、P
偏光の表示情報光13−16となる。この表示情報光1
3−16の殆どは偏光ビームスプリッタ4を透過し、観
察者の瞳9へ入射する。This display information light is reflected by the concave half mirror 19, passes through the quarter-wave plate 18 again, and
It becomes the polarized display information light 13-16. This display information light 1
Most of the light beams 3-16 pass through the polarizing beam splitter 4 and enter the pupil 9 of the observer.
【0110】このとき凹面ハーフミラー19の曲率及び
その位置を適宜設定することにより観察者が小型の液晶
素子5上の表示画像を所定の位置離れた場所10に大画
面の虚像として観察することができるようにしている。At this time, by appropriately setting the curvature and the position of the concave half mirror 19, the observer can observe the display image on the small liquid crystal element 5 as a virtual image of a large screen at a place 10 away from the predetermined position. I can do it.
【0111】又観察者は液晶素子5に表示された表示画
像とは異なった方向に位置している自然風景等の画像情
報Yをこの凹面ハーフミラー19を介して液晶素子5の
表示画像の虚像と空間的に重畳して同一視野で観察して
いる。The observer can use the concave half mirror 19 to convert the image information Y such as a natural scenery located in a direction different from the display image displayed on the liquid crystal element 5 into a virtual image of the display image on the liquid crystal element 5. And are observed in the same field of view with spatial overlap.
【0112】本実施例において光束3の偏光成分を紙面
内平行(図中12で図示)に振動している偏光光(P偏
光)に揃えるための偏光板11を光源1と偏光ビームス
プリッタ4との間ではなく観察者の瞳9の直前21に配
置してもい良い。In this embodiment, the light source 1 and the polarizing beam splitter 4 are provided with a polarizing plate 11 for aligning the polarization component of the light beam 3 with polarized light (P-polarized light) vibrating parallel to the plane of the paper (shown by 12 in the drawing). It may be arranged at 21 immediately before the pupil 9 of the observer instead of between the two.
【0113】そのときは偏光光(画像情報光)13−1
7が透過するようにその偏光板11の偏光軸を一致させ
れば良い。こうすることで照明光3のうちで表示画像に
不必要なS偏光が偏光ビームスプリッタ4で殆ど反射さ
れて(図中22で示すように反射されても偏光板21で
全てカットされ)観察者の瞳9へ入射することもない。
更にこのとき偏光板11を透過することによる照明光3
の光量ロスも抑えられ、表示輝度を高くすることができ
るといった特長がある。At that time, polarized light (image information light) 13-1
What is necessary is just to make the polarization axes of the polarizing plate 11 coincide with each other so that 7 is transmitted. By doing so, the S-polarized light unnecessary for the display image in the illumination light 3 is almost reflected by the polarizing beam splitter 4 (even if it is reflected as indicated by 22 in the drawing, it is completely cut by the polarizing plate 21). Does not enter the pupil 9.
Further, at this time, the illumination light 3 transmitted through the polarizing plate 11
This is characterized in that the light amount loss can be suppressed and the display luminance can be increased.
【0114】図9は本発明の画像表示装置の実施例7の
要部概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing a main part of an image display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
【0115】本実施例では図8の実施例6に比べて偏光
ビームスプリッタ4を用いる代わりにハーフミラーを用
いた点、及び照明用の光源1からの照明光13がハーフ
ミラー14へブリュースター角θB で入射している点が
異なっており、その他の構成は同じである。This embodiment is different from the sixth embodiment in FIG. 8 in that a half mirror is used instead of using the polarizing beam splitter 4 and that the illumination light 13 from the illumination light source 1 is transmitted to the half mirror 14 by the Brewster angle. θ that is incident is different in B, and other configurations are the same.
【0116】図9において図8で示す要素と同一要素に
は同符番を付している。In FIG. 9, the same elements as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals.
【0117】本実施例では蛍光灯等の光源1からの光束
は適宜の形状の反射板2によって略平行光束3に変換さ
れ、偏光板11により偏光成分を紙面内平行(図中12
で図示)に振動している偏光光(P偏光)13に揃えら
れる。このP偏光13はハーフミラー14へブリュース
ター角θB で入射する。このハーフミラー14は屈折率
1.5の単なる平行平板より成り各面には反射防止膜は
コーティングされていない。このときブリュースター角
θB は約56°であり、P偏光13は殆ど(100%)
透過される。In this embodiment, a light beam from a light source 1 such as a fluorescent lamp is converted into a substantially parallel light beam 3 by a reflection plate 2 of an appropriate shape, and a polarization component is converted into a parallel light beam by a polarizing plate 11 (12 in the drawing).
(Illustrated in FIG. 3) are aligned with the polarized light (P-polarized light) 13 oscillating. The P-polarized light 13 is incident at the Brewster angle theta B to the half mirror 14. The half mirror 14 is made of a simple parallel plate having a refractive index of 1.5, and each surface is not coated with an antireflection film. At this time, the Brewster angle θ B is about 56 °, and the P-polarized light 13 is almost (100%).
Transmitted.
【0118】本実施例における反射型の液晶素子5の動
作原理は図4で説明したのと全く同じである。即ち液晶
パネル5a上で電圧が印加されている部分5−12に入
射した光束13−11のみが偏光面に変調を受けて反射
され、光束13−13で示すS偏光となり、ハーフミラ
ー14へ再度ブリュースター角で入射する。The operating principle of the reflection type liquid crystal element 5 in this embodiment is exactly the same as that described with reference to FIG. That is, only the light beam 13-11 incident on the portion 5-12 to which a voltage is applied on the liquid crystal panel 5a is modulated by the polarization plane and reflected, becomes S-polarized light indicated by the light beam 13-13, and is again transmitted to the half mirror 14. Incident at Brewster's angle.
【0119】このときハーフミラー14はS偏光を約2
5.8%反射し、光束13−14として観察者の瞳9と
は対向した位置に置かれた凹面ハーフミラー19の方向
へ導光する。At this time, the half mirror 14 changes the S polarization to about 2
The light is reflected by 5.8%, and is guided as a light flux 13-14 in the direction of the concave half mirror 19 placed at a position facing the pupil 9 of the observer.
【0120】この表示情報光13−14は凹面ハーフミ
ラー19によって反射され、光束13−18としてハー
フミラー14へブリュースター角θB で入射する。この
ときのS偏光のブリュースター角での透過率は74.2
%である。このためS偏光は13−18はこの透過率で
ハーフミラー14を透過し、観察者の瞳9へ入射する。The display information light 13-14 is reflected by the concave half mirror 19 and enters the half mirror 14 as a light flux 13-18 at a Brewster angle θ B. At this time, the transmittance of the S-polarized light at the Brewster's angle is 74.2.
%. Therefore, the S-polarized light 13-18 passes through the half mirror 14 at this transmittance and enters the pupil 9 of the observer.
【0121】本実施例においても図8の実施例6と同様
に凹面ハーフミラー19の曲率及びその位置を適宜設定
することにより観察者は小型の液晶素子5上の表示画像
を所定の位置離れた場所10に大画面の虚像として観察
することができるようにしている。Also in this embodiment, the observer moves the display image on the small liquid crystal element 5 at a predetermined position by appropriately setting the curvature and the position of the concave half mirror 19 as in the sixth embodiment of FIG. A large image can be observed at the place 10 as a virtual image.
【0122】又観察者は液晶素子5に表示された表示画
像とは異なった方向に位置している自然風景等の画像情
報Yをこの凹面ハーフミラー19を介して液晶素子5の
表示画像の虚像と空間的に重畳して同一視野で観察して
いる。The observer can use the concave half mirror 19 to convert the image information Y such as a natural scenery located in a direction different from the display image displayed on the liquid crystal element 5 into a virtual image of the display image on the liquid crystal element 5. And are observed in the same field of view with spatial overlap.
【0123】尚、以上の各実施例6,7において観察系
を2系統用意して液晶素子5に各々視差のある表示情報
を与えて各々観察者の右眼と左眼で観察しても良く、こ
れによれば立体感のある表示情報を観察することができ
る。In each of the above embodiments 6 and 7, two observation systems may be prepared, display information having parallax may be given to the liquid crystal element 5, and observation may be made with the right and left eyes of the observer. According to this, it is possible to observe display information having a three-dimensional effect.
【0124】[0124]
【発明の効果】本発明によれば以上のように、表示素子
として適切なる構成の反射型の液晶素子を用いると共
に、各要素を適切に設定することにより装置全体の小型
化を図りつつ、高精細,高輝度でかつ広画角の観察を可
能とした画像表示装置を達成することができる。As described above, according to the present invention, a reflective liquid crystal element having a suitable structure is used as a display element, and the overall size of the apparatus is reduced by appropriately setting each element. It is possible to achieve an image display device which is capable of observing a wide angle of view with high definition and high luminance.
【0125】[0125]
【0126】[0126]
【0127】特に液晶素子の表示情報と外界の風景等の
画像情報の双方を同一視野で観察する場合には表示輝度
が高く、その結果、高コントラストな表示情報を重畳し
て観察することができる画像表示装置を達成することが
できる。In particular, when both the display information of the liquid crystal element and the image information such as the external scenery are observed in the same field of view, the display brightness is high. As a result, the display information with high contrast can be superimposed and observed. An image display device can be achieved.
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の液晶素子の動作原理の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation principle of the liquid crystal element of FIG.
【図3】 本発明の実施例2の要部概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図4】 図3の液晶素子の動作原理の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation principle of the liquid crystal element of FIG.
【図5】 本発明の実施例3の要部概略図FIG. 5 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の実施例4の要部概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a fourth embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施例5の要部概略図FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of a fifth embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施例6の要部概略図FIG. 8 is a schematic diagram of a main part of a sixth embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施例7の要部概略図FIG. 9 is a schematic view of a main part of a seventh embodiment of the present invention.
【図10】 従来の画像表示装置の要部概略図FIG. 10 is a schematic view of a main part of a conventional image display device.
1 光源 2 反射板 3 照明光束 4,14 光分割素子 5 液晶素子 5a 液晶パネル 6,16 反射ミラー 11,17 偏光板 8 レンズ系 9 観察者の瞳 10 虚像面 18 λ/4 19 光束結合素子 Y 画像情報 REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 2 reflector 3 illumination light beam 4, 14 light splitting element 5 liquid crystal element 5 a liquid crystal panel 6, 16 reflection mirror 11, 17 polarizing plate 8 lens system 9 observer's pupil 10 virtual image plane 18 λ / 4 19 light flux coupling element Y Image information
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−150117(JP,A) 特開 平4−366925(JP,A) 特開 平3−200137(JP,A) 特開 平4−221920(JP,A) 特開 平3−203478(JP,A) 特開 平4−225388(JP,A) 米国特許5181013(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/02 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 520 H04N 5/64 511 G03B 21/132 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-150117 (JP, A) JP-A-4-366925 (JP, A) JP-A-3-200137 (JP, A) JP-A-4-200 221920 (JP, A) JP-A-3-203478 (JP, A) JP-A-4-225388 (JP, A) U.S. Pat. No. 5,810,131 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB G02B 27/02 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 520 H04N 5/64 511 G03B 21/132
Claims (2)
射型の表示素子を照明し、該表示素子からの表示情報に
基づく光束を該光分割素子を介して観察者の瞳に導光
し、該表示情報と、該表示情報とは異なった方向に位置
している画像情報の2つの情報を該光分割素子を介して
同一視野で観察することを特徴とする画像表示装置。A light source illuminates a reflective display element via a light splitting element with a light flux from a light source, and guides a light flux based on display information from the display element to an observer's pupil via the light splitting element. An image display apparatus characterized by observing two pieces of information of the display information and image information located in directions different from the display information in the same field of view via the light splitting element.
射型の表示素子を照明し、該表示素子からの表示情報に
基づく光束を該光分割素子を介して光学素子に導光し、
該光学素子で光学作用を受けた光束を該光分割素子を介
して観察者の瞳に導光し、該表示情報を観察することを
特徴とする画像表示装置。2. A light source from a light source illuminates a reflective display element via a light splitting element, and a light flux based on display information from the display element is guided to the optical element via the light splitting element.
An image display device, wherein a light beam that has been subjected to an optical action by the optical element is guided to an observer's pupil via the light splitting element, and the display information is observed.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29391593A JP3151771B2 (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Image display device |
US08/967,261 US6023253A (en) | 1993-10-29 | 1997-11-07 | Image displaying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29391593A JP3151771B2 (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Image display device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07128614A JPH07128614A (en) | 1995-05-19 |
JP3151771B2 true JP3151771B2 (en) | 2001-04-03 |
Family
ID=17800807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29391593A Expired - Fee Related JP3151771B2 (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3151771B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3655666B2 (en) * | 1995-05-25 | 2005-06-02 | オリンパス株式会社 | Head-mounted display device |
EP0887682A4 (en) * | 1996-11-19 | 1999-11-17 | Sony Corp | Display |
JP2001188194A (en) * | 1999-10-20 | 2001-07-10 | Shimadzu Corp | Display device |
JP4921634B2 (en) * | 2000-01-31 | 2012-04-25 | グーグル インコーポレイテッド | Display device |
JP4387554B2 (en) * | 2000-04-28 | 2009-12-16 | キヤノン株式会社 | Image display device and image display system |
CN104903777A (en) * | 2012-11-21 | 2015-09-09 | 拉斯特公司 | Augmented-reality optical module |
JP7259390B2 (en) * | 2019-02-19 | 2023-04-18 | 株式会社Jvcケンウッド | head mounted display |
WO2020170515A1 (en) | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 株式会社Jvcケンウッド | Head-mounted display |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29391593A patent/JP3151771B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07128614A (en) | 1995-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6023253A (en) | Image displaying apparatus | |
US5706063A (en) | Optical system of a reflection LCD projector | |
KR101614956B1 (en) | Head-mounted single-panel stereoscopic display | |
US5596451A (en) | Miniature image generator including optics arrangement | |
US5283600A (en) | LCD projector | |
WO1996008736A2 (en) | Optical system for a head mounted display combining high and low resolutions images | |
KR970703681A (en) | HIGH RESOLUTION SUBTRACTIVE COLOR PROJECTION SYSTEM | |
US6229648B1 (en) | Compact projector | |
JP3151771B2 (en) | Image display device | |
US6683726B2 (en) | Image display apparatus | |
JPH0743658A (en) | Projection display device | |
JPH09138371A (en) | Polarizing spectacle type stereoscopic video display device | |
US20080192205A1 (en) | Projection Display Device | |
CN111308720A (en) | Head-mounted display device | |
JP2526652B2 (en) | Liquid crystal projection type stereoscopic display device | |
KR0184364B1 (en) | 3d image projector using optical reflective modulator | |
JP2538127B2 (en) | Liquid crystal projection type television and liquid crystal projection type color television using the same | |
JP2000241750A (en) | Video display device | |
JPH04353818A (en) | Stereoscopic image display device | |
JP3166171B2 (en) | Projection display device | |
CN212009157U (en) | Head-mounted display device | |
JPH06347746A (en) | Projection type stereoscopic display device | |
JP2562365B2 (en) | Color display device | |
JP2000147422A (en) | Mounting-on-head type display | |
JPH07230088A (en) | Display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |