JP3151766B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置に関し、特
にホログラム光学素子を利用して画像表示素子で表示さ
れた画像情報を装置全体の小型化を図りつつ、大画面で
高精細に表示するようにした画像表示装置に関するもの
である。
【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。
【０００３】これらの画像表示装置は大きな空間を必要
とし、又画像情報を良好に観察するには周囲を暗くする
必要がある等の問題点があった。
【０００４】この為、例えば特開平４−３４５１２号公
報では図２７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。
【０００５】同図において２０１は液晶表示器（液晶パ
ネル）であり、信号ライン２０６で送られてくる画像デ
ータに基づいて画像情報を表示している。２０４はバッ
クライト光源であり、液晶表示器２０１を照明してい
る。液晶表示器２０１に表示された画像情報に基づく光
束２０８は凹レンズと凸レンズとから成る拡大レンズ２
０３を介してミラー２０５で反射し、反射光束２０９と
して観察者２１０の眼（観察瞳）２０７に入射してい
る。
【０００６】このとき拡大レンズ２０３は液晶表示器２
０１に表示された画像情報をミラー２０５を介して観察
者の瞳２０７から所定の距離、例えば５ｍ前方の虚像面
２０２上に虚像として表示している。これにより観察者
は虚像面２０２上で液晶表示器２０１に表示された画像
情報を観察している。
【０００７】この他、特開平３−２０３４７８号公報で
は図２８に示すように観察者の頭部に光学装置２２５を
装着して個人的にテレビジョン等の画像情報を拡大して
観察するようにした画像表示装置を提案している。尚、
図２８は斜下方より見たときの要部斜視図である。
【０００８】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ー２２２Ｒ
（２２２Ｌ）を透過して観察者（不図示）の眼に入射す
る。これにより観察者は液晶カラーテレビ２２１Ｒ，２
２１Ｌ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。
【０００９】このとき液晶表示パネルの画素数の不足を
補うと共に画素の継ぎ目が観察されないように液晶カラ
ーテレビ２２１Ｒ，２２１Ｌは各々の画素が互いにずれ
た関係となるように画素位置を決定し、該画素位置に対
して更に画素をずらしてサンプリング表示している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図２７に示す画像表示
装置は画像表示素子が小型であり、その画素数が限定さ
れている。この為大画面の画像を表示しようとすると画
素が観察者に観察されてしまい、画像情報を良好に観察
するのが難しいという問題点があった。
【００１１】例えば画像表示素子として小型の液晶表示
器を用いた場合、現行の多くのものは約３０万画素程度
である。この為ＮＴＳＣ信号をビデオで出力した場合と
同程度の解像力しかなく、更に大画面表示をしたり、高
精細表示をするのが大変難しいという問題点があった。
【００１２】本発明の第１の目的は複数の画像表示素子
とホログラム光学素子等の各要素を適切に構成すること
により、画像情報の大画面表示及び高精細表示を可能と
した画像表示装置の提供にある。
【００１３】図２８に示す画像表示装置は画素を例えば
０．５ピッチ程度ずらした２つの画像情報を各々左右の
眼で観察している。そして左右の眼で別個に観察した２
つの画像情報を頭脳で合成することにより、双方の画像
情報の画素が互いに補間し合い、１つの画像情報として
観察するようにしている。
【００１４】しかしながら一般に人間の左右の眼に画像
情報が入力された場合、人間はその両眼からの画像情報
の対応原点の探索・決定を行なった後に各々の画像情報
のエッジ検出や両眼視差を検出する為の差分処理等を行
ない画像情報を認識している。
【００１５】このような人間の画像認識メカニズムから
すると画素をずらした２つの画像情報を左右の眼で観察
して互いの画素を補間するように認識することは非常に
困難である。
【００１６】この為、画素をずらした２つの画像情報を
左右の眼で観察する方法は多くの場合、各々の画像情報
の対応原点をずらして決定するだけとなり、画素のずれ
た異なる画像情報として認識するのが難しいという問題
点がある。
【００１７】本発明の第２の目的は多数の画素より成る
複数の画像表示素子とホログラム光学素子等の各要素を
適切に構成することにより、複数の画像表示素子に基づ
く画像情報を効果的に合成し、画像情報の大画面表示及
び高精細表示を可能とした画像表示装置の提供にある。
【００１８】
【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 複数の画像表示素子からの光束をホログラム
光学素子を介して連続した１つの画像情報として表示す
るようにした画像表示装置であって、前記ホログラム光
学素子は、前記複数の画像表示素子に基づく複数の画像
情報を仮想的な平面又は曲面上に各々、連続した１つの
虚像として表示していることを特徴としている。
【００１９】請求項２の発明の画像表示装置は複数の画
像表示素子からの光束をホログラム光学素子を介して連
続した１つの画像情報として表示するようにした画像表
示装置であって、前記ホログラム光学素子は、前記複数
の画像表示素子に対応した複数の要素ホログラム光学素
子を有しており、該複数の画像表示素子からの光束を各
々対応する要素ホログラム光学素子で回折して所定面に
導光していることを特徴としている。請求項３の発明は
請求項２の発明において前記要素ホログラム光学素子を
体積位相型ホログラムより構成したことを特徴としてい
る。請求項４の発明は請求項３の発明において前記複数
の要素ホログラム光学素子のうちの１つの要素ホログラ
ム光学素子に対応する画像表示素子以外の画像表示素子
からの光束が該要素ホログラム光学素子へ入射する際の
入射角度が該要素ホログラム光学素子の角度選択特性に
より定まる所定の入射角度と異っていることを特徴とし
ている。請求項５の発明は請求項２の発明において前記
複数の画像表示素子の空間的な配列と該複数の画像表示
素子に対応する前記複数の要素ホログラム光学素子の空
間的な配列が異っていることを特徴としている。
【００２０】請求項６の発明の画像表示装置は多数の画
素から成る画像表示素子を複数個有し、該複数の画像表
示素子を互いに各々の画素が補間しあうようにホログラ
ム光学素子で合成し、該ホログラム光学素子で合成した
合成画像を観察するようにした画像表示装置であって、
前記ホログラム光学素子は、前記複数の画像表示素子と
同数の要素ホログラム光学素子を貼付又は同数の多重露
光によって記録した光学素子であることを特徴としてい
る。
【００２１】請求項７の発明は請求項６の発明において
前記合成画像は前記ホログラム光学素子を介して所定面
に虚像又は実像として表示されていることを特徴として
いる。請求項８の発明は請求項６の発明において前記ホ
ログラム光学素子は前記画像表示素子に基づいた光束の
うち特定の波長成分の光束のみを反射回折し、その他の
波長成分の光束を透過する波長選択性を有していること
を特徴としている。請求項９の画像表示装置は多数の画
素から成る画像表示素子を複数個有し、該複数の画像表
示素子を互いに各々の画素が補間しあうようにホログラ
ム光学素子で合成し、該ホログラム光学素子で合成した
合成画像を観察するようにした画像表示装置であって、
前記ホログラフィック光学素子で合成された合成画像が
異なる２枚の画像となるように前記画像表示装置が２系
統構成されており、該２枚の合成画像はそれぞれ視差の
ある右眼用、左眼用の画像であって、それぞれの画像を
それぞれ対応する眼へ入射させることを特徴としてい
る。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の画像表示装置の実施例１の一
部分の要部概略図である。
【００２３】同図では観察者６の左眼用の部分のみを観
察者６の頭上より見たときを示しており、右眼用の部分
は図示していないが観察者６の顔の中心に対して面対称
となっている。又同図では各要素を支持する部材は簡単
の為に省略している。
【００２４】図中１（１−１，１−２，１−３）は各々
画像表示素子としての液晶表示器（以下「ＬＣＤ」と称
する。）であり、同一平面上に配置している。各々のＬ
ＣＤ（１−１，１−２，１−３）はそれに接続した信号
ライン（不図示）により、送られてくる別個の画像信号
を受けて別個の画像情報を表示している。
【００２５】４はバックライト光源であり、ＬＣＤ（１
−１，１−２，１−３）を照明している。８−１，８−
２，８−３は各々ＬＣＤ（１−１，１−２，１−３）よ
り射出した光束である。
【００２６】２は反射型のホログラム光学素子（以下
「ＨＯＥ」と称する。）であり、３つの異なる反射型の
要素ホログラム光学素子２−１，２−２，２−３（以下
「要素ＨＯＥ」と称する）を隙間なく接続して構成して
いる（尚本実施例では反射型の要素ＨＯＥを用いている
が透過型の要素ＨＯＥを用いて構成しても基本的に同じ
である。）。このうち要素ＨＯＥ２−１はＬＣＤ１−１
に表示された画像情報に基づく光束８−１を反射し、反
射光束９−１として観察者６の左眼の瞳７に導光してい
る。
【００２７】同様に要素ＨＯＥ２−２（２−３）はＬＣ
Ｄ１−２（１−３）に表示された画像情報に基づく光束
８−２（８−３）を反射し、反射光束９−２（９−３）
として観察者６の左眼の瞳７に導光している。このとき
観察者６はＨＯＥ２により３つのＬＣＤ（１−１，１−
２，１−３）で表示された３つの画像情報を隙間なく接
続し、連続した１つの大画面の画像情報としてＨＯＥ２
の前方の所定位置で観察している。
【００２８】次に本実施例の画像表示装置の各要素につ
いて説明する。
【００２９】図２は本実施例において大画面の画像情報
を表示する為の画像表示素子の説明図である。
【００３０】同図では１つの大きな画像１１を３つに分
割し、３個のＬＣＤ１−１，１−２，１−３に分割表示
する処理工程を示している（尚、このときの分割数はい
くつでも良い）。コンピュータ１０により画像１１を発
生し、該画像１１を鏡像１２に変換したのち画像分割回
路１５に送る。画像分割回路１５は鏡像１２をＬＣＤ
（１−１，１−２，１−３）に表示する部分画像１４
（１４−１，１４−２，１４−３）に分割する。このう
ち部分画像１４−１を信号ライン１６−１によりＬＣＤ
１−１へ、部分画像１４−２を信号ライン１６−２によ
りＬＣＤ１−２へ、部分画像１４−３を信号ライン１６
−３によりＬＣＤ１−３へ送る。
【００３１】尚、図中ＬＣＤ１は図１において反射型の
ＨＯＥ２からＬＣＤ１を観た平面図を表している。
【００３２】１−１−ｂ，１−２−ｂ，１−３−ｂはＬ
ＣＤ枠であり、該ＬＣＤ１−１，１−２，１−３を保護
・固定し、又電子回路が組み込まれている。１−１−
ａ，１−２−ａ，１−３−ａは画像情報を表示する領域
である。
【００３３】３つのＬＣＤ（１−１，１−２，１−３）
及び該ＬＣＤに表示される画像情報はＬＣＤ枠１−１−
ｂ，１−２−ｂ，１−３−ｂの存在により、隙間なく配
置することが難しい。同図ではＬＣＤ１−１とＬＣＤ１
−２との間はＬ１、ＬＣＤ１−２とＬＣＤ１−３との間
はＬ２として示している。
【００３４】図３は本実施例の反射型のＨＯＥ２の機能
を説明する為の光学系の説明図である。反射型のＨＯＥ
２は３つの異なる体積位相反射型の要素ホログラム２−
１，２−２，２−３を隙間なく接続して構成している。
【００３５】このうち要素ＨＯＥ２−１はＬＣＤ１−１
上の全ての点より放射される光を反射して左眼の瞳７に
投光する。更に要素ＨＯＥ２−１は光学的パワーを持っ
ており、ＬＣＤ１−１上の前記全ての点を平面である所
の虚像面２１上の部分２６ａ上に虚像として投影する。
【００３６】例えばＬＣＤ１−１上の点３４から放射さ
れた光束１７は、要素ＨＯＥ２−１で反射されて反射光
束２６となって左眼の瞳７に入射する。このとき反射光
束２６を光の進行方向と逆向きに延長した仮想的光束３
０を考えると、仮想光束３０は虚像面２１上の点２５で
収束する。反射光束２６は左眼の瞳７からみればあたか
も虚像面２１上の点２５より放射された光束と観察者に
視認される。
【００３７】要素ＨＯＥ２−１について説明したのと同
様に、要素ＨＯＥ２−２はＬＣＤ１−２上の点を虚像面
２１上の対応する部分２７ａ上の点として左眼の瞳７
に、又要素ＨＯＥ２−３はＬＣＤ１−３上の点を虚像面
２１上の対応する部分２８ａ上の点として左眼の瞳７に
投影している。
【００３８】次にＬＣＤ１の画像情報の表示画面の接続
について説明する。例えばＬＣＤ１−１上の点３５−１
とＬＣＤ１−２上の点３５−２は図２に示すように画像
データ上同一点である。
【００３９】図３において点３５−１から放射され、要
素ＨＯＥ２−１に入射する光束１８−１は要素ＨＯＥ２
−１で反射され、反射光束２７−１として左眼の瞳７に
入射する。点３５−２から放射され、要素ＨＯＥ２−２
に入射する光束１８−２は要素ＨＯＥ２−２で反射さ
れ、反射光束２７−２として左眼の瞳７に入射する。
【００４０】本実施例では反射光束２７−１と反射光束
２７−２の各々の光束を光の進行方向と逆向きに延長し
た仮想的光束３１−１，３１−２が虚像２１上の同一点
２４で収束するように要素ＨＯＥ２−１及び要素ＨＯＥ
２−２を設定している。
【００４１】同様に画像の継ぎ目上に対応するＬＣＤ１
−１，１−２，１−３上のすべての点に対し、点３５−
１と点３５−２に対してと同様に要素ＨＯＥ２−１，２
−２，２−３を設定している。
【００４２】これにより各ＬＣＤ（１−１，１−２，１
−３）の画像情報を隙間なく接続し、３つのＬＣＤ（１
−１，１−２，１−３）に表示された画像情報を虚像面
２１上に隙間なく接続した（連続した）１つの画像情報
として表示している。
【００４３】ここで反射型のＨＯＥ２の作成方法として
は、例えば従来の公知の２光束干渉露光法で別々に得た
要素ＨＯＥ（２−１，２−２，２−３）を貼り合わせて
作成しても良く、又１枚のホログラム基板に不必要な領
域をマスキングして、順次３回の露光を行って（３回露
光法）作成しても良い。
【００４４】又、ホログラムの感光材料としてはＤＣ
Ｇ，フォトポリマー等が使用可能である。本実施例では
フォトポリマーを用い、３回露光法を用いて記録してＨ
ＯＥを作成した。
【００４５】尚、本実施例では反射型の要素ＨＯＥ２−
１，２−２，２−３により、ＬＣＤ１−１，１−２，１
−３に表示された画像情報を平面である所の虚像面２１
上に投影された像として観察者に視認させているが虚像
面２１としては平面でなくても良い。例えば円筒面とし
観察者を取り囲むように設定しても良い。このとき反射
型の要素ＨＯＥ２−１，２−２，２−３のパワー分布を
虚像面を平面ではなく円筒面になるように設定しておけ
ば良い。
【００４６】更に本実施例の反射型の要素ＨＯＥ２−
１，２−２，２−３として、表面に適当な半透過反射
膜、例えば金属膜等を蒸着したレリーフ型ホログラムを
用いても良い。
【００４７】又、本実施例では３つのＬＣＤ１−１，１
−２，１−３を同一平面上に配置してあるが、必ずしも
同一平面上に配置する必要はなく異った平面上に配置し
ても良い。
【００４８】以上の観察者の左眼に対する各要素の説明
は右眼に対しても同様である。又、本実施例においては
左眼と右眼に同一の画像情報を表示しても良いし、左眼
用と右眼用とで視差を与えた異った画像情報を表示する
ことにより、観察者に立体画像を視認させるようにして
も良い。
【００４９】本実施例においては画像情報としてコンピ
ュータで発生する画像情報を取り扱ってきたが、ＴＶカ
メラやＶＴＲからの映像をコンピュータ及びその他の方
法で３つのＬＣＤ１−１，１−２，１−３に分割して表
示した画像情報を用いても良い。
【００５０】この他、図４に示すように現行のＮＴＳＣ
レベルのＴＶカメラ３台を用いて取り込んだ画像情報を
ＬＣＤ１−１，１−２，１−３に分割表示した画像を用
いても良い。
【００５１】図４は３台のカメラより取り込んだ画像情
報を表示するための処理工程を示す説明図である。３台
のＴＶカメラ６１−１，６１−２，６１−３は画像情報
として風景６０を３つに分割して取り込む。このとき該
３台のＴＶカメラは通常に、画像情報を取り込む場合と
上下方向と左右方向を逆にしてある。
【００５２】それには、例えばＴＶカメラを横に倒して
固定するマウントを用いても良いし、又該ＴＶカメラの
撮影レンズの前方にプリズムアタッチメントを装着して
入射してくる像を倒すようにしても良い。風景６０を欠
落なく、又重複することなく３つに分割して該３台のＴ
Ｖに入力するためには、該ＴＶカメラ間の距離Ｌ３，Ｌ
４を調整することが必要であり、このために該ＴＶカメ
ラはステージの付いたマウントで固定している。
【００５３】風景６０は、該ＴＶカメラ６１−１，６１
−２，６１−３により３つの画像情報１４−１−ａ，１
４−２−ａ，１４−３−ａとして取り込まれ、鏡映回路
６２−１，６２−２，６２−３で各々鏡像１４−１−
ｂ，１４−２−ｂ，１４−３−ｂとし、各々ＬＣＤ１−
１，１−２，１−３に送り表示している。
【００５４】ＬＣＤ１−１，１−２，１−３に表示され
た画像情報は、すでに説明したように反射型のＨＯＥで
１つに接続され、風景６０に相似な画像として視認され
るように観察者の瞳に投光している。
【００５５】以上、説明したように本実施例によれば現
行のＬＣＤの画素数の３倍の画素数を有した大画面で高
精細の画像情報を表示することができる。
【００５６】図５は本発明の実施例２の一部分の要部概
略図である。同図は図１の実施例１と同様に観察者の左
眼用の各要素のみを示しており、図１で示した要素と同
一要素には同符番を付している。
【００５７】本実施例では画像表示素子として４つのＬ
ＣＤ（１−１，１−２，１−３，１−４）を用いてい
る。又、ホログラム光学素子２として４つの要素ホログ
ラム光学素子（要素ＨＯＥ）２−１，２−２，２−３，
２−４を用い、それらを隙間なく接続して構成してい
る。
【００５８】図３においてＬＣＤ１−１上の点３５−１
からの光束の一部は対応する要素ＨＯＥ２−１以外の他
の要素ＨＯＥ、例えば要素ＨＯＥ２−２に入射する。要
素ＨＯＥ２−２の体積位相型ホログラムとしての角度選
択性の為に要素ＨＯＥ２−２により反射される点３５−
１からの光量は少ないが点３５−１と点３５−２が空間
的に接近しているので反射光を完全にカットすることが
難しい。この結果、点３５−１からの光束の一部は要素
ＨＯＥ２−２で反射してゴーストとして左眼の瞳７に入
射してくる場合がある。本実施例はこのときのゴースト
の発生を防止している。
【００５９】即ち、本実施例は４つのＬＣＤの配列と、
それに対応する４つの要素ＨＯＥの配列を、互いに対応
するもの同志が異なるように配置している。これにより
要素ＨＯＥ（２−１，２−２，２−２，２−４）の各領
域に対応するＬＣＤ（１−１，１−２，１−３，１−
４）からの光束と、それ以外のＬＣＤからの光束の要素
ＨＯＥに入射する角度を大きく異ならせて、ゴーストの
発生を軽減している。
【００６０】次に本実施例の特徴を説明する。
【００６１】図５においてＬＣＤ（１−１，１−２，１
−３，１−４）は各々、別個の画像情報を表示し、バッ
クライト光源４からの光束で回折格子５を介して照明し
ている。回折格子５は照明効率を向上させている。ＬＣ
Ｄ１の画像情報を有した光束８−１，８−２，８−３，
８−４は各々要素ＨＯＥ２に入射している。
【００６２】この際、ＬＣＤ１−１からの光束８−１と
ＬＣＤ１−２からの光束８−２及びＬＣＤ１−３からの
光束８−３とＬＣＤ１−４からの光束８−４が各々交差
して各々の要素ＨＯＥ１−１，１−２，１−３，１−４
に入射するようにしている。要素ＨＯＥ２−１，２−
２，２−３，２−４は各々画像情報を含んだ光束８−
１，８−２，８−３，８−４をそれぞれ反射し、反射光
束９−１，９−２，９−３，９−４として左眼の瞳７に
投光する。
【００６３】観察者はＬＣＤ１−１，１−２，１−３，
１−４の画像情報に基づいて、隙間なく左眼に入射する
４つの光束９−１，９−２，９−３，９−４により、Ｌ
ＣＤ１−１，１−２，１−３，１−４に表示された画像
情報を隙間なく接続して１つの大きな画像情報として視
認している。
【００６４】図６は本実施例において１つの大きな画像
情報を４つに分割し、４個のＬＣＤ１−１，１−２，１
−３，１−４に分割表示する処理工程を示す説明図であ
る。
【００６５】コンピュータ１０により画像１１を発生
し、該画像１１を鏡像１２に変換したのち、画像分割回
路１５に送る。画像分割回路１５は鏡像１２を４つのＬ
ＣＤ１−１，１−２，１−３，１−４に表示する部分画
像１４−１，１４−２，１４−３，１４−４に分割して
いる。そして該部分画像１４−１，１４−２，１４−
３，１４−４は各々信号ライン１６−１，１６−２，１
６−３，１６−４によりＬＣＤ１−１，１−２，１−
３，１−４に送り各々表示している。
【００６６】次に要素ＨＯＥ２−１，２−２，２−３，
２−４の光学的作用について説明する。
【００６７】図５において要素ＨＯＥ２は４つの異なる
体積位相反射型のホログラムである要素ＨＯＥ２−１，
２−２，２−３，２−４を隙間なく接続して構成してい
る。
【００６８】このうち要素ＨＯＥ２−１は、ＬＣＤ１−
１からの画像情報を持った光束８−１に対して略ブラッ
グ回折を起こして反射光束９−１を生ずるように設定し
ている。要素ＨＯＥ２−２はＬＣＤ１−２からの画像情
報を持った光束８−２に対して略ブラッグ回折を起こ
し、反射光束９−２を生ずるように設定している。
【００６９】要素ＨＯＥ２−３はＬＣＤ１−３からの画
像情報を持った光束８−３に対して略ブラッグ回折を起
こし、反射光束９−３を生ずるよう設定している。要素
ＨＯＥ２−４はＬＣＤ１−４からの画像情報を持った光
束８−４に対して略ブラッグ回折を起こし、反射光束９
−４を生ずるように設定している。要素ＨＯＥ２は実施
例１における反射型のＨＯＥ２と同様にＬＣＤ１−１，
１−２，１−３，１−４上の点を図５の虚像面（不図
示）に虚像として投影し、観察者に図６の画像情報１１
と相似で拡大された画像を該虚像面上に視認せしめてい
る。
【００７０】本実施例ではＬＣＤ１−１，ＬＣＤ１−２
よりの光束８−１，８−２が互いに交差して、各々要素
ＨＯＥ２−１，２−２に入射するようにしている。又Ｌ
ＣＤ１−３，１−４からの光束８−３，８−４が互いに
交差して各々の要素ＨＯＥ２−３，２−４に入射するよ
うにしている。
【００７１】このように各要素を構成することにより要
素ＨＯＥ２−１，２−２，２−３，２−４には、各々対
応するＬＣＤ１−１，１−２，１−３，１−４以外のＬ
ＣＤからの迷光は各ＬＣＤに正規に入射する光束８−
１，８−２，８−３，８−４の入射角と大きく異なり、
各々要素ＨＯＥ１−１，１−２，１−３，１−４に入射
する。
【００７２】既に述べたように要素ＨＯＥ２−１，２−
２，２−３，２−４は各々光束８−１，８−２，８−
３，８−４に対して略ブラッグ回折を生ずるよう設定し
ている。この為正規に対応するＬＣＤ以外のＬＣＤから
の迷光は、各要素ＨＯＥに入射しても各々のＨＯＥの角
度選択性によって要素ＨＯＥで回折されず、該要素ＨＯ
Ｅを透過し、左眼の瞳７に入射しない。
【００７３】本実施例はこのようにしてゴーストの発生
を効果的に軽減している。
【００７４】図７は本実施例の回折格子５の光学的作用
を示す説明図である。回折格子５は４つのブレード透過
型の要素回折格子５−１，５−２，５−３，５−４を接
続して構成している。要素回折格子５−１，５−２，５
−３，５−４はバックラ効ト光源４からの光束を偏向
し、各々ＬＣＤ１−１，１−２，１−３，１−４を効果
的に照明して光束８−１，８−２，８−３，８−４を生
じさせている。尚、本実施例において回折格子５の代わ
りに体積位相型ホログラムを用いても良い。
【００７５】図８は本発明の実施例３の一部分の要部概
略図である。同図は図１の実施例１と同様に観察者の左
眼用に各要素のみを示しており、図１で示した要素と同
一要素には同符番を付している。
【００７６】本実施例は２つの反射型のホログラム光学
素子（ＨＯＥ２ａ，２ｂ）を用いて画素表示素子（ＬＣ
Ｄ）１からの光束を２回反射回折してホログラムで発生
する色収差を軽減し、良好なる画像情報の観察を行って
いる。
【００７７】図８において１−１，１−２は各々ＬＣＤ
である。反射型のＨＯＥ２ａは異なる２つの要素ＨＯＥ
２ａ−１，２ａ−２を接続して構成している。反射型の
ＨＯＥ２ｂは異なる２つの体積位相反射型ホログラムＨ
ＯＥ２ｂ−１、ＨＯＥ２ｂ−２を隙間なく接続して構成
している（尚、ＨＯＥ２ａは２つの要素ＨＯＥ２ａ−
１，２ａ−２を支障がない程度に離して配置しても良
く、又異なった平面上に配置しても良い。）。
【００７８】本実施例においてＬＣＤ１−１，１−２は
各々別個の画像情報を表示し、バックライト光源４から
の光束により回折格子５を介して効率的に照明してい
る。ＬＣＤ１−１（１−２）からの画像情報を持った光
束８−１（８−２）は要素ＨＯＥ２ａ−１（２ａ−２）
に入射する。要素ＨＯＥ２ａ−１は該入射光束８−１を
反射し、反射光束９−１−ａとし、要素ＨＯＥ２ｂ−１
に入射する。要素ＨＯＥ２ａ−２は該入射光束８−２を
反射し、反射光束９−２−ａとして要素ＨＯＥ２ｂ−２
に入射する。
【００７９】更に要素ＨＯＥ２ｂ−１は上記光束９−１
−ａを反射し、反射光束９−１−ｂとして左眼の瞳７に
導光する。要素ＨＯＥ２ｂ−２は上記光束９−２−ａを
反射し、反射光束９−２−ｂとして左眼の瞳７に導光す
る。左眼の瞳７に入射する光束９−１−ｂと光束９−２
−ｂは各々ＬＣＤ１−１，ＬＣＤ１−２の表示する画像
情報を持っており、観察者は上記２光束によりＬＣＤ１
−１，ＬＣＤ１−２の表示する画像情報を１つの画像情
報として隙間なく接続して視認している。
【００８０】図９は本実施例において１つの大きな画像
情報を２つに分割し、２個のＬＣＤ１−１，１−２に分
割表示する処理工程の説明図である。
【００８１】同図においてコンピュータ１０により画像
１１を発生し、画像分割回路１５に送る。画像分割回路
１５は画像１１をＬＣＤ１−１，１−２に表示する為に
２つの部分画像１４−１，１４−２に分割する。このう
ち部分画像を信号ライン１６−１によりＬＣＤ１−１
へ、部分画像１４−２を信号ライン１６−２によりＬＣ
Ｄ１−２へ送り、ＬＣＤ１−１，１−２は各々の部分画
像１４−１，１４−２を表示する。
【００８２】次に反射型のＨＯＥ２ａと、反射型のＨＯ
Ｅ２ｂの光学的作用について説明する。
【００８３】図８において要素ＨＯＥ２ａ−１はＬＣＤ
１−１からの光束８−１に対して略ブラッグ回折を起こ
すように設定している。要素ＨＯＥ２ａ−２はＬＣＤ１
−２からの光束８−２に対して略ブラッグ回折を起こす
ように設定している。
【００８４】ＬＣＤ１−１とＬＣＤ１−２からの光束８
−１，８−２が交差し、各々の要素ＨＯＥ２ａ−１，２
ａ−２に入射するようにＬＣＤ１−１，ＬＣＤ１−２、
要素ＨＯＥ２ａ−１，要素ＨＯＥ２ａ−２を配置してい
る。ＬＣＤ１−１から要素ＨＯＥ２ａ−２に入射する迷
光は、ＬＣＤ１−２から要素ＨＯＥ２ａ−２に入射する
正規の光束８−２と大きく異なる角度で要素ＨＯＥ２ａ
−２に入射する。
【００８５】又、ＬＣＤ１−２から要素ＨＯＥ２ａ−１
に入射する迷光はＬＣＤ１−１から要素ＨＯＥ２ａ−１
に入射する正規の光束８−１と大きく異なる角度で要素
ＨＯＥ２ａ−１に入射する。このため上記ＬＣＤ１−２
から要素ＨＯＥ２ａ−１に入射する迷光及びＬＣＤ１−
１から要素ＨＯＥ２ａ−２に入射する迷光は各々要素Ｈ
ＯＥ２ａ−１、要素ＨＯＥ２ａ−２を回折されずに透過
してしまい、要素ＨＯＥ２ｂ−１、要素ＨＯＥ２ｂ−２
に入射せず、最終的には観察者の瞳７に入射しない。本
実施例ではこのようにして実施例２と同様にしてゴース
トの発生を防止している。
【００８６】本実施例ではＬＣＤ１−１（１−２）から
の画像情報をもった光束８−１（８−２）を、各々要素
ＨＯＥ２ａ−１と要素ＨＯＥ２ｂ−１（要素ＨＯＥ２ａ
−２と２ｂ−２）で各々２回回折させることにより、Ｈ
ＯＥでの回折で発生する色収差を軽減させるという効
果、又表示画像についても鏡像を作成する必要がないと
いう効果を有している。
【００８７】図１０は本発明の実施例４の一部分の要部
概略図である。
【００８８】本実施例では観察者の観察する画像情報の
うち画面全体を均等に高精細とせず、観察者が高い頻度
で注視する画像領域を特に高精細に表示することを特徴
としている。
【００８９】本実施例では画像情報を複数の領域（５つ
の領域）に分け、このうち３つの領域の画像情報を他に
比べて高精細に表示するように構成している。
【００９０】図１０において１−１〜１−５は各々同一
仕様のＬＣＤであり、各ＬＣＤには今まで説明してきた
実施例と同様にバックライト光源（不図示）からの光束
で照明効率を高めるための回折格子（不図示）を介して
照明している。
【００９１】ＬＣＤ１−１，１−２，１−３は反射型の
ＨＯＥ２から距離Ｌ１離れた平面上に配置され、ＬＣＤ
１−４，１−５は反射型のＨＯＥ２から各々距離Ｌ４離
れた平面上に配置されている。ＬＣＤ１−１〜１−５は
各々別個の画像情報を表示し、ＬＣＤ１−１に表示され
た画像情報をもつ光束は要素ＨＯＥ２−１に入射し、要
素ＨＯＥ２−１で反射され観察者の瞳７に入射する。
【００９２】以下同様にＬＣＤ１−２（１−３，１−
４，１−５）からの光束は要素ＨＯＥ２−２（２−３，
２−４，２−５）で反射し、各々観察者の瞳７に入射す
る。
【００９３】観察者はＬＣＤ１−１〜１−５に表示され
た５つの画像情報をＨＯＥ２を介して接続し、連続した
１つの大きな画像情報として観察している。反射型のＨ
ＯＥ２は体積位相反射型のホログラムより成り、５つの
要素ＨＯＥ２−１，２−２，２−３，２−４，２−５を
隙間なく接続して構成している。
【００９４】図１１は本実施例を観察者の頭上より見た
ときの光学系の平面概略図である。
【００９５】図１１において４−１〜４−５は各々ＬＣ
Ｄ１−１〜１−５を照明するためのバックライト光源で
ある。５−１〜５−５は各々回折格子であり、バックラ
イト光源４−１〜４−５からの光束を偏向させてＬＣＤ
１−１〜１−５を効果的に照明している。
【００９６】尚、図１１ではバックライト光源４−５、
回折格子５−５、要素ＨＯＥ２−１，２−２，２−３，
２−５は各々バックライト光源４−４、回折格子５−
４、ＨＯＥ２−５にかくれて見えなくなっている。
【００９７】本実施例においてＬＣＤ（１−１〜１−
５）は各々別個の画像情報を表示し、各々のＬＣＤ（１
−１〜１−５）に対向したバックライト光源（４−１〜
４−５）からの光束で回折格子（５−１〜５−５）を介
して照明している。ＬＣＤ（１−１〜１−５）の各々の
画像情報を含んだ光束（８−１〜８−５）は要素ＨＯＥ
（２−１〜２−５）に入射する。要素ＨＯＥ（２−１〜
２−５）は各々光束（８−１〜８−５）を反射し、反射
光束（９−１〜９−５）として観察者の瞳７に導光して
いる。
【００９８】ＬＣＤ（１−１〜１−５）の画像情報を有
して隙間なく左眼の瞳７に入射する５つの光束（９−１
〜９−５）により観察者はＬＣＤ（１−１〜１−５）に
表示された画像情報を隙間なく接続した１つの大きな画
像情報として視認している。
【００９９】尚、図１１において２１は虚像面であり、
ＨＯＥ２から虚像面２１までの距離Ｌは所定の値、例え
ば１ｍに設定している。要素ＨＯＥ２−１，２−２，２
−３，２−４，２−５はすでに説明した実施例１におけ
る要素ＨＯＥと同様に各々ＬＣＤ１−１，１−２，１−
３，１−４，１−５上の各点を虚像面２１上の虚像点と
して観察者に視認させている。
【０１００】図１２は一つの大きな画像情報を５つに不
等分に分割し、５個のＬＣＤ１−１〜１−５に不均一な
倍率に拡大、縮小をほどこして、分割表示する処理工程
を示す説明図である。
【０１０１】コンピュータ１０により画像１１を発生
し、該画像１１を鏡像１２に変換したのち画像分割回路
１５ａに送る。画像分割回路１５−ａは鏡像１２をＬＣ
Ｄ１−１，１−２，１−３，１−４，１−５に表示する
５つの部分画像１４−１−ａ，１４−２−ａ，１４−３
−ａ，１４−４−ａ，１４−５−ａに不等分に分割す
る。
【０１０２】この分割は前記元の画像１１を構成する画
素数をＭとすると、部分画像１４−４−ａ，１４−５−
ａは各々画素数ｍmax 、部分画像１４−１−ａ，１４−
２−ａ，１４−３−ａは各々画素数ｍmin で構成される
ように行なわれる。
【０１０３】ここで、
【０１０４】
【数１】 で決められる値である。
【０１０５】又、前記元の画像１１を構成するデータ数
を画素数に換算した値Ｍは、本実施例に使用されるＬＣ
Ｄ１の画素数をｍLCD とした場合、ｍmin ≒ｍLCD かつ
ｍmin ≧ｍLCD となるように逆に決めている。
【０１０６】画像分割回路１５−ａにより分割された５
つの部分画像１４−１−ａ，１４−２−ａ，１４−３−
ａ，１４−４−ａ，１４−５−ａは、サンプリング回路
１５−ｂに送られる。サンプリング回路１５−ｂは、部
分画像１４−１−ａ，１４−２−ａ，１４−３−ａのデ
ータ数をＬＣＤ画素数ｍLCD と同数の画像データ１４−
１−ｂ，１４−２−ｂ，１４−３−ｂに変換して各々Ｌ
ＣＤ１−１，１−２，１−３に送る。
【０１０７】又、部分画像１４−４−ａ，１４−５−ａ
をサンプリングして、ＬＣＤ画素数ｍLCD と同数の画像
データ１４−４−ｂ，１４−５−ｂに変換して、各々Ｌ
ＣＤ１−４，１−５に送る。ここでＬＣＤ１−１，１−
２，１−３とＨＯＥ２との距離Ｌ１はＬＣＤ１−４，１
−５とＨＯＥ２との距離Ｌ４よりも長く、かつ前記ｍ
min とｍmax の大小関係はｍmax ＞ｍmin であり、かつ
ｍmin ≒ｍLCD であるので、部分画像１４−４ｂ，１４
−５ｂは、サンプリング前の部分画像データ１４−４−
ａ，１４−５−ａよりもデータ数が少なく荒いデータと
なっている。
【０１０８】又、ＬＣＤ１−４，１−５に表示される画
像は、ＬＣＤ１−１，１−２，１−３に表示される画像
に対してＬ４／Ｌ１の割合で縮小された画像となってい
る。
【０１０９】次に観察者が視認する画像情報について説
明する。
【０１１０】図１０においてＬＣＤ１−１，１−２，１
−３とＨＯＥ２との距離はＬ１であり、ＬＣＤ１−４，
１−５とＨＯＥ２との距離はＬ４であり、ＨＯＥ２と図
１０内の不図示の虚像面との距離はＬであるので、観察
者はＬＣＤ１−１，１−２，１−３の画像情報を虚像面
上にＬ／Ｌ１の割合で拡大された虚像として視認し、Ｌ
ＣＤ１−４，１−５の画像を虚像面上にＬ／Ｌ４の割合
で拡大された虚像として視認する。
【０１１１】ＬＣＤ１−４，１−５に表示される画像情
報はＬＣＤ１−１〜１−３に表示される画像情報に対
し、Ｌ４／Ｌ１の割合で縮小されて表示され、かつ該Ｌ
ＣＤ１−４，１−５の画像情報は観察者に対してＬ／Ｌ
４の割合で虚像面上に拡大表示される。
【０１１２】上記の縮小と拡大が相殺され、図１２の部
分画像１４−１−ａ〜１４−３−ａと部分画像１４−４
−ａ，１４−５−ａは結果として同倍率で観察者に視認
されることになり、観察者の視認する画像は図１２内の
画像１１をＬ／Ｌ１の割合で虚像面２１上に拡大投影し
たものとなる。
【０１１３】図１２の画像１１においてＬＣＤ１−１，
１−２，１−３の表示画像により、観察者に視認される
部分と、ＬＣＤ１−４，１−５の表示画像により観察者
に視認される部分は、観察者にとって面積が異なってい
ると認識されるが、各々の部分画像を構成する画素数は
同じなので、ＬＣＤ１−１，１−２，１−３の表示画像
により視認される画像部分はＬＣＤ１−４，１−５で視
認される画像部分より高精細な表示として観察者に認識
される。
【０１１４】図１３は本発明の実施例５の一部分の要部
概略図である。
【０１１５】図中、１−１，１−２は各々同一のＬＣＤ
で、各々別個の画像情報を表示している。ＬＣＤ１−
１，１−２は各々バックライト光源４−１，４−２から
の光束を各々コンデンサーレンズ３５−１．３５−２に
より集光して照明している。ＬＣＤ１−１，１−２は各
々表示した画像情報を持つ光束８−１−ａ，８−２−ａ
を発する。結像レンズ３４−１，３４−２はＬＣＤ１−
１，１−２の像を中間像３６−１，３６−２として結像
すると共に前記光束８−１−ａ，８−２−ａを光束８−
１−ｂ，８−２−ｂに変換する。
【０１１６】反射型のＨＯＥ２は既に説明した実施例１
における反射型のＨＯＥと同様に、要素ＨＯＥ２−１，
２−２を隙間なく接続して構成しており、光束８−１−
ｂ，８−２−ｂを反射して反射光束９−１，９−２とし
て観察者の瞳７に入射させている。
【０１１７】すでに説明した他の実施例と同様に観察者
はＬＣＤ１−１，１−２に表示された画像情報を虚像面
２１上に隙間なく接続して投影した１つの大きな画像情
報として視認している。
【０１１８】ＬＣＤ１−１と中間像３６−１との倍率を
ｍ1-a ，ＬＣＤ１−２と中間像３６−２との倍率をｍ
2-a 、中間像３６−１と虚像面２１上の虚像の倍率をｍ
1-b 、中間像３６−２と虚像面２１上の虚像の倍率をｍ
2-b とすると、ｍ1-a ×ｍ1-b＝ｍ2-a ×ｍ2-b となる
ようにＬＣＤ１−１，１−２、結像レンズ３４−１，３
４−２、要素ＨＯＥ２−１，２−２等を配置設定してい
る。
【０１１９】図１４は一つの大きな画像情報を２つに分
割表示する処理工程を示す説明図である。コンピュータ
１０により画像１１を発生し鏡像１２にして分割回路１
５−ａに送り、分割回路１５−ａは鏡像１２を２つの部
分画像１４−１−ａ，１４−２−ａに分割し、反転回路
１５−ｃに送り、反転回路は部分画像１４−１−ａ，１
４−２−ａを反転し、反転部分画像１４−１−ｃ，１４
−２−ｃに変換し、ＬＣＤ１−１，１−２に送る。
【０１２０】本実施例では、既に述べたようにｍ1-a ×
ｍ1-b ＝ｍ2-a ×ｍ2-b となるようにしてあるため、観
察者はＬＣＤ１−１とＬＣＤ１−２上に表示された画像
情報を等しい倍率で拡大した虚像として虚像面２１で観
察している。
【０１２１】又、ｍ1-a ×ｍ1-b とｍ2-a ×ｍ2-b の値
を異なるように設定しても良く、これによれば本発明の
先の実施例４のように、どちらか一方のＬＣＤの像を拡
大表示することができる。
【０１２２】図１５は本発明の実施例６の要部概略図で
ある。図中、実線と一点鎖線の光線は画像表示素子の中
心部からの光束を示し、破線及び二点鎖線の光線は仮想
線を示している。
【０１２３】本実施例ではハロゲンランプや螢光灯など
のバックライト光源７１，７２から射出した光束はＬＣ
Ｄ素子等の画像表示素子７３，７４で変調されて画像表
示用の光束７５，７６となって、ガラスやプラスチック
等の基板７７上に形成されたホログラフィック光学素子
（以下「ＨＯＥ」と略す。）７８に入射する。このＨＯ
Ｅ７８は２重露光された２つのレンズ作用を有し、点７
９，８０から発せられた光束７５，７６に対して、それ
ぞれ点７９ａ，点８０ａから発散するかのような波面へ
変換し、観察者の瞳８１へ入射させている。
【０１２４】このＨＯＥ７８は画像表示素子上の他の点
からの光束に対しても同様の波面変換を行う。これによ
り画像表示素子７３，７４の画像情報は虚像８２として
観察者は観察している。
【０１２５】図１５では画像表示素子７３，７４上の中
心の点７９，８０からの光束についてのみ示している。
【０１２６】図１６に画角のある光束についての光路図
の概略を示す。図１６において画像表示素子７３，７４
上の点８７，７９，８８、点８９，８０，９０に対して
虚像面８２上では各々点８７ａ，７９ａ，８８ａ、点８
９ａ，８０ａ，９０ａが対応している。
【０１２７】次に本実施例において表示される画像情報
について図１７を用いて説明する。
【０１２８】今、入力画像信号８６を４５°傾いた矢印
と仮定する。この入力画像信号８６はコントローラ８５
によって制御されドライバ８３，８４に入力され、同一
の矢印が表示される（図中は説明のために画素を○印と
□印で表示している）。
【０１２９】この同一の矢印の画像はＨＯＥ７８によっ
て僅かにシェアした点へ結像されるため、図１５に示す
虚像面８２上で合成される合成画像は図１７のように○
印の矢印と□印の矢印が重なって表示される。
【０１３０】本実施例ではこのとき、画像表示素子７
３，７４上の中心の点７９，８０は虚像面８２上でそれ
ぞれ縦横に半ピッチの画素だけずれて点７９ａ，８０ａ
のように表示されている。これにより画素間を互いに補
間して高精細な画像情報を表示している。
【０１３１】本実施例に用いるＨＯＥ７８の作製用法と
しては、従来から公知の手法を利用できるが、本実施例
ではアルゴンイオンレーザを用いた２光束干渉法によっ
てフォトポリマーに記録した体積位相ホログラムを用い
ている。
【０１３２】即ち、図１８、図１９に示すようにアルゴ
ンイオンレーザからの波長５１４．５ｎｍの単色レーザ
ービームを２分割し、一方を点７９に対応する点７９
ｃ、他方を点７９ａに対応する点７９ｄからの発散光束
として、又は点８０に対応する点８０ｃ、他方を点８０
ａに対応する点８０ｄからの発散光束としてホログラム
感光材料７８の表面、裏面から入射させている。
【０１３３】まず図１８の配置でレーザービームを露光
し、次いで図１９の配置で露光する。この後ホログラム
感光材料の現像処理を行なえば先の図１５でのホログラ
ム光学素子ＨＯＥを得ることができる。この場合、ホロ
グラム感光材料の屈折率とガラス基板７７の屈折率と
は、ほぼ一致しているものとした。この配置では、いわ
ゆるリップマンホログラムが記録されることになる。
【０１３４】このホログラム記録配置において、点７９
ｄと点８０ｄとは半画素相当ずれているだけであり、光
束７０Ａと光束７０Ｂとはホログラム感光材料への入射
角が僅かに異なるだけで殆ど同じ光束である。
【０１３５】従ってホログラム記録系として図１９にお
いて光束７０Ｂの代わりに光束７０Ａ、即ち点７９ｄか
ら発散する光束を用いてもよい。ホログラム記録光学系
を簡略化できる。
【０１３６】図２０、図２１は別のホログラム記録光学
系を示す説明図である。点７９ｃ，点８０ｃは図１８、
図１９と同じであるが、点７９ｅは点７９ｄとホログラ
ム面に関して面対称な位置であり、点８０ｅは点８０ｄ
とホログラム面に関して面対称な位置である。
【０１３７】図２０の２点７９ｃ，７９ｅからの発散光
束の干渉縞を記録し、次いで図２１の２点８０ｃ，８０
ｅの２点からの発散光束干渉縞を記録する。次いでこの
ホログラム感光材料を現像処理して、その後更に図２２
に示すようにガラス基板７７の表面にハーフミラー膜７
０ｃをコーティングする。こうして作られた図２２のホ
ログラムを図１５のＨＯＥの位置におけば同等の作用を
果たすホログラム光学素子を得ることができる。図２１
において点８０ｅの代わりに点７９ｅを用いても良いこ
とは先と同じである。
【０１３８】このＨＯＥ７８は先のリップマンホログラ
ムと異なり、記録する干渉縞の空間周波数が低いので量
産に適している。更に感光材料としてフォトレジストな
どを用い干渉縞を記録後、現像処理し、得られたレリー
フ型ホログラムをマスターホログラムとしてこのレプリ
カを作成し、このレプリカホログラムのレリーフ構造上
にハーフミラー膜をコートしたものを図１５のＨＯＥの
位置で用いることができる。こうすることにより更に安
価にホログラムコンバイナーを作製することができる。
【０１３９】図２３は本発明の実施例７の要部概略図で
ある。本実施例は実施例６に比べて透過型のＨＯＥを用
いたこと、中間結像をさせていること、及び接眼レンズ
を用いたことが異なり、その他の構成は同じである。
【０１４０】図２３において画像表示素子７３，７４上
の点７９，８０から発せられた光束７５，７６は透過型
のＨＯＥ７８によって中間結像面９１上へ点７９ａ，８
０ａと結像し、図１６で説明したように互いの画素を補
間するように画像を合成している。
【０１４１】実施例６ではＨＯＥで合成された合成画像
が虚像であったのに対し、本実施例では中間結像面９１
上で実像の空中像が合成されている。このように合成さ
れた空中像は接眼レンズ９２を用いて観察者の瞳８１へ
入射させられ、観察者は高精細な合成画像を見ている。
【０１４２】本実施例において、中間結像面９１の位置
にスクリーンを設け、該スクリーン上で画像を合成し、
接眼レンズ９２を用いて観察することもできる。この場
合は、スクリーンによって拡散される合成画像の光を観
察できるので、接眼レンズ９２のＮＡを小さくすること
が可能となり、装置の小型化が図れるという効果があ
る。
【０１４３】図２４は本発明の実施例８の要部概略図で
ある。本実施例では画像表示素子を３枚設けて、３枚の
画像情報を合成することによって高精細な画像情報を表
示するように構成している。
【０１４４】本実施例ではプリズム１３５，１３６の間
に貼り合わされた反射型ＨＯＥ１３３とプリズム１３
７，１３８の間に貼り合わしたＨＯＥ１３４の２枚のＨ
ＯＥによって画像情報の合成を行なっている。
【０１４５】本実施例において最も簡単なＨＯＥ素子の
作用は、入射平面波を入射角から僅かに異なる角度で回
折するように記録されたレンズ作用を持たない素子であ
れば良い。
【０１４６】つまり点１００Ａは２枚のＨＯＥ１３３，
１３４を通過して点１００Ａａに、点１００Ｂは反射型
ＨＯＥ１３３で、正反射角から僅かにずれた角度で回折
された点１００Ａａに、点１００ＣはＨＯＥ１３４で点
１００Ａａに投影されるように設定している。
【０１４７】このとき点１００Ａａ，１００Ｂａ，１０
０Ｃａはそれぞれの画素を補間する位置となるようにさ
れており、その結果３枚の画像によって補間された高精
細な合成画像情報を観察することができる。
【０１４８】又、合成される各画像情報の明るさを均一
にする為にＨＯＥ１３３，１３４の回折効率を考慮して
バックライト光源１３１−ａ，１３１−ｂ，１３１−ｃ
の明るさを調節する手段を設けても良い。
【０１４９】又、バックライト光源の明るさをすべて同
一に設定して、ＨＯＥ１３３の回折効率を５０％、ＨＯ
Ｅ１３４の回折効率を３３．３３％とすれば各画像情報
の輝度は等しくすることができる。
【０１５０】図２５は本発明の実施例９の要部概略図で
ある。本実施例ではワープロの出力装置として構成した
例を示している。
【０１５１】図２５（Ａ）は装置全体の斜視図を、図２
５（Ｂ）は側面図を示している。本実施例において構成
及びその機能は実施例６と基本的に同一である。
【０１５２】本実施例においては実施例６で示したコン
トローラ８５、ドライバ８３，８４等の制御用回路等の
装置部分を本体部分１４１にまとめて収納している。そ
してワープロ１４２の出力信号を信号ライン１４３で装
置本体１４１へ入力する。装置本体１４１には回動可能
・伸縮可能なアーム１４４が側面に取り付けてあり、観
察者の体格や望みの姿勢に合わせて調節可能としてあ
り、画像表示素子１０３，１０４へのドライバ信号やバ
ックライト光源１０１，１０２の電源ケーブル等はこの
アーム１４４の内部に設けてある。
【０１５３】本実施例では観察者の注視点であるキーボ
ード付近にＨＯＥによって合成された虚像１１２が結像
するようにＨＯＥ１０８のレンズ作用を設定している。
【０１５４】この結果、観察者は視線をそらすことなく
キーボードのキーを見ながら入力結果や、表示図形等を
同時に観察することができる。しかも、注視点と虚像、
キーボードが一致していることにより、瞳の焦点調節に
よる疲労も少ないという効果もある。
【０１５５】以上、本実施例ではワープロへの応用を例
示したが、高精細な画像表示が要求される、例えばＣＡ
Ｄの出力装置にも同様に適用することができる。その場
合は、合成された虚像１１２がデジタイザ等の入力機器
上に結像されるように設定すれば良い。
【０１５６】図２６は本発明の実施例１０の要部概略図
である。本実施例は所謂ホログラフィックディスプレイ
に適用した場合を示している。
【０１５７】右眼用と左眼用の２系統にそれぞれ視差の
ある画像情報を呈示して立体映像を観察できるように構
成している。片眼における光学配置やその機能は実施例
６と同一なので説明を省略する。
【０１５８】本実施例では虚像位置１２において、それ
ぞれの画像の対応原点が点１００Ｆで交差するように右
眼用及び左眼用の光学系の光軸に輻輳角θを与えてあ
る。これによって、従来の頭部搭載型表示装置（ＨＭＤ
と呼ぶ）において、生じていた虚像位置は無限遠でない
のにもかかわらず、視線方向は平行にされていることに
よる眼の疲れや生理的な不快感を解消している。
【０１５９】本実施例において立体画像制御回路１５５
によって作成された視差のある右眼用の画像と左眼用の
画像の画像信号は、それぞれの画像信号に適切な同期信
号等の制御信号を附与して、それぞれ右眼用の画像制御
回路１５３、左眼用の画像制御回路１５４へ入力され
る。そしてそれぞれの複数の画像表示素子（図２６
（Ｂ）では不図示、図２６（Ａ）で左眼用として１０
３，１０４）を駆動し、所定の画像を表示している。
【０１６０】次に前記複数の画像表示素子の所定の画像
情報はそれぞれのＨＯＥ１０７，１０７ａによって虚像
面１１２，１１２ａ上でそれぞれの画像を画素を補間し
あうように合成され、対応する観察者の瞳（眼）１１
１，１１１ａへそれぞれの画像を高精細に呈示する。こ
れにより、両眼視差を立体視要因とする高精細な画像を
認識している。
【０１６１】本実施例では輻輳角θをつけて表示するシ
ステムを示したが、本発明の特徴である高精細な画像を
表示する装置としては何んら制限をされるものではな
く、従来と同様にそれぞれの光学系を平行に構成した場
合でも効果がある。
【０１６２】又、本実施例では信号ケーブル１５２を用
いているが、画像表示素子用のバックライト光源等の電
源等をバッテリーとして、信号は赤外線によってワイヤ
レスで伝送するようにしても良い。
【０１６３】
【発明の効果】本発明によれば以上のように複数の画像
表示素子とホログラム光学素子等の各要素を適切に構成
することにより、画像情報の大画面表示及び高精細表示
を可能とした画像表示装置を達成することができる。
【０１６４】この他本発明によれば多数の画素より成る
複数の画像表示素子とホログラム光学素子等の各要素を
適切に構成することにより、複数の画像表示素子に基づ
く画像情報を効果的に合成し、画像情報の大画面表示及
び高精細表示を可能とした画像表示装置を達成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の一部分の要部概略図
【図２】 図１の画像表示素子の説明図
【図３】 図１の一部分の光路説明図
【図４】 図１の一部分を変更したときの一部分の要
部概略図
【図５】 本発明の実施例２の一部分の要部概略図
【図６】 図５の画像表示素子の説明図
【図７】 図５の回折格子の光学的作用の説明図
【図８】 本発明の実施例３の一部分の要部概略図
【図９】 図８の画像表示素子の説明図
【図１０】 本発明の実施例４の一部分の要部概略図
【図１１】 図１０の一部分の説明図
【図１２】 図１０の画像表示素子の説明図
【図１３】 本発明の実施例５の一部分の要部概略図
【図１４】 図１３の画像表示素子の説明図
【図１５】 本発明の実施例６の一部分の要部概略図
【図１６】 図１５の一部分の光路説明図
【図１７】 図１５の一部分の説明図
【図１８】 図１５のホログラム光学素子の製造方法の
説明図
【図１９】 図１５のホログラム光学素子の製造方法の
説明図
【図２０】 図１５のホログラム光学素子の製造方法の
説明図
【図２１】 図１５のホログラム光学素子の製造方法の
説明図
【図２２】 図１５のホログラム光学素子の説明図
【図２３】 本発明の実施例７の要部概略図
【図２４】 本発明の実施例８の要部概略図
【図２５】 本発明の実施例９の要部概略図
【図２６】 本発明の実施例１０の要部概略図
【図２７】 従来の画像表示装置の要部概略図
【図２８】 従来の画像表示装置の要部概略図
【符号の説明】
1,1-1,1-2,1-3,1-4 画像表示素子 2,2-1,2-2,2-2 ホログラム光学素子 4 バックライト光源 5,5-1,5-2,5-3,5-4 回折格子 6 観察者 7 観察者の瞳 10 コンピュータ 11 画像情報 12 鏡像 14 部分画像 15 画像分割回路 16-1,16-2,16-3 信号ライン 21 虚像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 正 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 吉永 曜子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小林 辰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 松村 進 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−226082（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136885（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/02 G03B 21/00 G03B 21/56

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の画像表示素子からの光束をホログ
    ラム光学素子を介して連続した１つの画像情報として表
    示するようにした画像表示装置であって、前記ホログラ
    ム光学素子は、前記複数の画像表示素子に基づく複数の
    画像情報を仮想的な平面又は曲面上に各々連続した１つ
    の虚像として表示していることを特徴とする画像表示装
    置。
  2. 【請求項２】 複数の画像表示素子からの光束をホログ
    ラム光学素子を介して連続した１つの画像情報として表
    示するようにした画像表示装置であって、前記ホログラ
    ム光学素子は、前記複数の画像表示素子に対応した複数
    の要素ホログラム光学素子を有しており、該複数の画像
    表示素子からの光束を各々対応する要素ホログラム光学
    素子で回折して所定面に導光していることを特徴とする
    画像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記要素ホログラム光学素子を体積位相
    型ホログラムより構成したことを特徴とする請求項２の
    画像表示装置。
  4. 【請求項４】 前記複数の要素ホログラム光学素子のう
    ちの１つの要素ホログラム光学素子に対応する画像表示
    素子以外の画像表示素子からの光束が該要素ホログラム
    光学素子へ入射する際の入射角度が該要素ホログラム光
    学素子の角度選択特性により定まる所定の入射角度と異
    っていることを特徴とする請求項３の画像表示装置。
  5. 【請求項５】 前記複数の画像表示素子の空間的な配列
    と該複数の画像表示素子に対応する前記複数の要素ホロ
    グラム光学素子の空間的な配列が異っていることを特徴
    とする請求項２の画像表示装置。
  6. 【請求項６】 多数の画素から成る画像表示素子を複数
    個有し、該複数の画像表示素子を互いに各々の画素が補
    間しあうようにホログラム光学素子で合成し、該ホログ
    ラム光学素子で合成した合成画像を観察するようにした
    画像表示装置であって、前記ホログラム光学素子は、前
    記複数の画像表示素子と同数の要素ホログラム光学素子
    を貼付又は同数の多重露光によって記録した光学素子で
    あることを特徴とする画像表示装置。
  7. 【請求項７】 前記合成画像は前記ホログラム光学素子
    を介して所定面に虚像又は実像として表示されているこ
    とを特徴とする請求項６の画像表示装置。
  8. 【請求項８】 前記ホログラム光学素子は前記画像表示
    素子に基づいた光束のうち特定の波長成分の光束のみを
    反射回折し、その他の波長成分の光束を透過する波長選
    択性を有していることを特徴とする請求項６の画像表示
    装置。
  9. 【請求項９】 多数の画素から成る画像表示素子を複数
    個有し、該複数の画像表示素子を互いに各々の画素が補
    間しあうようにホログラム光学素子で合成し、該ホログ
    ラム光学素子で合成した合成画像を観察するようにした
    画像表示装置であって、前記ホログラフィック光学素子
    で合成された合成画像が異なる２枚の画像となるように
    前記画像表示装置が２系統構成されており、該２枚の合
    成画像はそれぞれ視差のある右眼用、左眼用の画像であ
    って、それぞれの画像をそれぞれ対応する眼へ入射させ
    ることを特徴とする画像表示装置。
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