JP2000121992A - 映像表示装置 - Google Patents
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- JP2000121992A JP2000121992A JP10306335A JP30633598A JP2000121992A JP 2000121992 A JP2000121992 A JP 2000121992A JP 10306335 A JP10306335 A JP 10306335A JP 30633598 A JP30633598 A JP 30633598A JP 2000121992 A JP2000121992 A JP 2000121992A
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- diffraction element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄い透光性基板を用いて高解像度の映像を表
示可能な映像表示装置を提供する。 【解決手段】 コヒーレンス性を有する光源１からの光
は照明光学系２で平行光束となり、画像情報を有する空
間変調器３を照明する。空間変調器３から出射された画
像光は透過型の第１のホログラム光学素子４で集束光と
なると同時に、光束の向きを変える。集束光は微小ミラ
ー５の位置で焦点を結ぶ。微小ミラー５で反射した光束
は、透光性基板６の端面から入射し、反射型の第２のホ
ログラム光学素子７で回折し、瞳孔８で焦点を結ぶこと
により、網膜９に映像が投影される。ここで第１のホロ
グラム光学素子４と第２のホログラム光学素子７は微小
ミラー５を対称中心として対称配置されるように構成さ
れる。
示可能な映像表示装置を提供する。 【解決手段】 コヒーレンス性を有する光源１からの光
は照明光学系２で平行光束となり、画像情報を有する空
間変調器３を照明する。空間変調器３から出射された画
像光は透過型の第１のホログラム光学素子４で集束光と
なると同時に、光束の向きを変える。集束光は微小ミラ
ー５の位置で焦点を結ぶ。微小ミラー５で反射した光束
は、透光性基板６の端面から入射し、反射型の第２のホ
ログラム光学素子７で回折し、瞳孔８で焦点を結ぶこと
により、網膜９に映像が投影される。ここで第１のホロ
グラム光学素子４と第２のホログラム光学素子７は微小
ミラー５を対称中心として対称配置されるように構成さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は映像表示装置に係
り、特に小型化に好適な頭部装着型の映像表示装置に関
するものである。
り、特に小型化に好適な頭部装着型の映像表示装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ヘッド・マウンテッド・ディスプレイ
（ＨＭＤ）は頭部に装着して画像を観察する小型映像表
示装置である。ＨＭＤは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）な
どに代表される表示素子からなる画像形成部、レンズ、
ミラーからなる画像伝送部を眼前に配置し、ベルトなど
の装着機構で頭部に固定して用いる。画像形成部の表示
素子に表示された画像は、画像伝送部のレンズとミラー
による収差補正と拡大機能により見やすい場所に大画面
の仮想スクリーンを形成して表示される。この特徴を生
かし、ＨＭＤは航空機用の高度・速度等の飛行情報を表
示する装置、個人用の映画、テレビゲーム、人工現実感
を実現するものとして開発され製品化されている。ま
た、最近ではＷｅａｒａｂｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ用デ
ィスプレイとしての研究も行われている。
（ＨＭＤ）は頭部に装着して画像を観察する小型映像表
示装置である。ＨＭＤは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）な
どに代表される表示素子からなる画像形成部、レンズ、
ミラーからなる画像伝送部を眼前に配置し、ベルトなど
の装着機構で頭部に固定して用いる。画像形成部の表示
素子に表示された画像は、画像伝送部のレンズとミラー
による収差補正と拡大機能により見やすい場所に大画面
の仮想スクリーンを形成して表示される。この特徴を生
かし、ＨＭＤは航空機用の高度・速度等の飛行情報を表
示する装置、個人用の映画、テレビゲーム、人工現実感
を実現するものとして開発され製品化されている。ま
た、最近ではＷｅａｒａｂｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ用デ
ィスプレイとしての研究も行われている。
【０００３】このようなＨＭＤには外界を見る事ができ
るタイプ（シースルー型）とできないタイプ（クローズ
型）がある。人工現実感などのようにシースルー型より
もむしろクローズ型の方が好ましい場合もあるが、多く
の場合は外界も同時に観察できるシースルー型の方が携
帯使用には便利である。このシースルー型ＨＭＤには、
上述の画像形成部や画像伝送部に加え、シースルー機能
を実現するための要素としてビームコンバイナが必要と
なる。
るタイプ（シースルー型）とできないタイプ（クローズ
型）がある。人工現実感などのようにシースルー型より
もむしろクローズ型の方が好ましい場合もあるが、多く
の場合は外界も同時に観察できるシースルー型の方が携
帯使用には便利である。このシースルー型ＨＭＤには、
上述の画像形成部や画像伝送部に加え、シースルー機能
を実現するための要素としてビームコンバイナが必要と
なる。
【０００４】ビームコンバイナは、例えばＣＲＴやＬＣ
Ｄの表示画像を拡大表示すると同時に、外界からの入射
光を観察できるようにしたものである。その代表的な方
式として、ハーフミラー、プリズム、あるいはホログラ
ムを用いる方式がある。ハーフミラーやプリズムはその
原理において、画像光と外界光の光量の和が１００％と
なるため、明るい画像を得るために高い反射率を設定す
ると外界光が減少してシースルー性が低下することが避
けられない。一方、ホログラム方式は特定の波長に対し
て鋭い波長選択性があり、その波長のみを反射回折させ
る事ができるため、特定の波長の１００％の画像表示光
とその波長を除いた１００％の外界光を重ねて見る事が
できる。この働きはビームコンバイナで表示画像を表示
すると同時に外界からの光を１００％取り込むことが可
能で、高いシースルー性を実現することができる方式で
ある。
Ｄの表示画像を拡大表示すると同時に、外界からの入射
光を観察できるようにしたものである。その代表的な方
式として、ハーフミラー、プリズム、あるいはホログラ
ムを用いる方式がある。ハーフミラーやプリズムはその
原理において、画像光と外界光の光量の和が１００％と
なるため、明るい画像を得るために高い反射率を設定す
ると外界光が減少してシースルー性が低下することが避
けられない。一方、ホログラム方式は特定の波長に対し
て鋭い波長選択性があり、その波長のみを反射回折させ
る事ができるため、特定の波長の１００％の画像表示光
とその波長を除いた１００％の外界光を重ねて見る事が
できる。この働きはビームコンバイナで表示画像を表示
すると同時に外界からの光を１００％取り込むことが可
能で、高いシースルー性を実現することができる方式で
ある。
【０００５】ＨＭＤは全体の装置サイズに対し仮想的に
大きな画面を表示することが可能なため携帯性に優れて
いる。携帯型表示装置の理想的な形態としてメガネ型デ
ィスプレイが挙げられる。メガネ型ディスプレイのよう
に小型、軽量を実現するには、表示素子（ディスプレ
イ）の小型化と同時に、画像伝送部やコンバイナの小型
化も求められる。ハーフミラーやプリズム、通常の非対
称光学系（Ｓｍａｌｌ−ｏｆｆ ａｘｉｓ：ＳＯＡ）ホ
ログラムでは、いずれもその原理からくる制約のために
目の前の装置サイズが大きくなり、メガネのような形態
まで薄くすることは困難である。これに対し大きな非対
称光学系（Ｌａｒｇｅ−ｏｆｆ ａｘｉｓ：ＬＯＡ）ホ
ログラムをコンバイナに用いることにより目の前の部材
を大幅に薄くすることが可能となる。
大きな画面を表示することが可能なため携帯性に優れて
いる。携帯型表示装置の理想的な形態としてメガネ型デ
ィスプレイが挙げられる。メガネ型ディスプレイのよう
に小型、軽量を実現するには、表示素子（ディスプレ
イ）の小型化と同時に、画像伝送部やコンバイナの小型
化も求められる。ハーフミラーやプリズム、通常の非対
称光学系（Ｓｍａｌｌ−ｏｆｆ ａｘｉｓ：ＳＯＡ）ホ
ログラムでは、いずれもその原理からくる制約のために
目の前の装置サイズが大きくなり、メガネのような形態
まで薄くすることは困難である。これに対し大きな非対
称光学系（Ｌａｒｇｅ−ｏｆｆ ａｘｉｓ：ＬＯＡ）ホ
ログラムをコンバイナに用いることにより目の前の部材
を大幅に薄くすることが可能となる。
【０００６】このＬＯＡホログラム光学素子を用いた装
置が、例えば米国特許第４３０９０７０号公報に開示さ
れている。この装置は、航空機用のヘッドアップディス
プレイ（ＨＵＤ）におけるビームコンバイナの小型化を
目指したものである。この装置では、ＣＲＴ上のスクリ
ーンに表示され拡散した映像光がレンズを通してコリメ
ート光に変換される。この映像光は、ＨＵＤを構成する
透光性基板端面から入射したのち基板内で反射し、透光
性基板表面に配置されたホログラムで回折される。観察
者はこのホログラムで回折された虚像を観察することと
なる。それと同時に、観察者は透光性基板およびホログ
ラムを通して、外界を観察することができる。
置が、例えば米国特許第４３０９０７０号公報に開示さ
れている。この装置は、航空機用のヘッドアップディス
プレイ（ＨＵＤ）におけるビームコンバイナの小型化を
目指したものである。この装置では、ＣＲＴ上のスクリ
ーンに表示され拡散した映像光がレンズを通してコリメ
ート光に変換される。この映像光は、ＨＵＤを構成する
透光性基板端面から入射したのち基板内で反射し、透光
性基板表面に配置されたホログラムで回折される。観察
者はこのホログラムで回折された虚像を観察することと
なる。それと同時に、観察者は透光性基板およびホログ
ラムを通して、外界を観察することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなＨＵＤで
は、装置自体の大きさは若干大きくなっても構わない
が、ＨＭＤを意識した場合には、装置の小型化、特に眼
前光学系の薄型化は必須である。例えばコンバイナをメ
ガネ程度の大きさにすることを考えると、眼前光学系を
構成する透光性基板の厚さは３〜５ｍｍ程度に薄くする
のが好ましい。透光性基板を薄くすると、薄い基板端面
から画像光を入射することになり、表示素子を小型にし
なければならない。しかし表示素子を小型にすると、画
面の解像度が低下するという問題がある。逆に、解像度
を高くするには表示素子が大きくなるので、透光性基板
の厚さを厚くしなければならないという問題がある。
は、装置自体の大きさは若干大きくなっても構わない
が、ＨＭＤを意識した場合には、装置の小型化、特に眼
前光学系の薄型化は必須である。例えばコンバイナをメ
ガネ程度の大きさにすることを考えると、眼前光学系を
構成する透光性基板の厚さは３〜５ｍｍ程度に薄くする
のが好ましい。透光性基板を薄くすると、薄い基板端面
から画像光を入射することになり、表示素子を小型にし
なければならない。しかし表示素子を小型にすると、画
面の解像度が低下するという問題がある。逆に、解像度
を高くするには表示素子が大きくなるので、透光性基板
の厚さを厚くしなければならないという問題がある。
【０００８】従って本発明の目的は、上記問題点を解決
し、薄い透光性基板を用いて高解像度の映像を表示可能
な映像表示装置を提供することにある。
し、薄い透光性基板を用いて高解像度の映像を表示可能
な映像表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、高解像度の
映像を薄い透光性基板を用いて表示する方法ついて鋭意
研究を行ってきた。その結果、必要な解像度（例えば、
ＳＸＧＡレベル）の表示素子（大きさ：１〜１．３イン
チ程度）の映像を光学系で縮小し、この縮小した画像光
を基板端面に入射して伝送することにより、高解像度の
映像を薄い透光性基板を用いて表示可能であることを見
出して、本発明に至ったものである。
映像を薄い透光性基板を用いて表示する方法ついて鋭意
研究を行ってきた。その結果、必要な解像度（例えば、
ＳＸＧＡレベル）の表示素子（大きさ：１〜１．３イン
チ程度）の映像を光学系で縮小し、この縮小した画像光
を基板端面に入射して伝送することにより、高解像度の
映像を薄い透光性基板を用いて表示可能であることを見
出して、本発明に至ったものである。
【００１０】即ち本発明に係る映像表示装置は、照明光
を照射する光源と、照明光を受けて画像光を出射する空
間変調器と、画像光を集光する第１の回折素子と、画像
光の集光点に設けられた光反射部材と、光反射部材によ
り反射された画像光を端面から入射する透光性基板と、
前記端面から入射された画像光を回折する透光性基板上
に配置された第２の回折素子とを備えて構成される。こ
こで、第１の回折素子と第２の回折素子は光反射部材を
対称中心として対称配置される。この光反射部材は、画
像光の集光点の面積よりも小さく構成するのがよい。反
射部材としては微小ミラーを用いることができる。ま
た、透光性基板の端面から入射された画像光は、第２の
回折素子の配置されていない基板面で少なくとも一回反
射するように構成してもよい。第１の回折素子としては
非対称ホログラム光学素子が用いられる。
を照射する光源と、照明光を受けて画像光を出射する空
間変調器と、画像光を集光する第１の回折素子と、画像
光の集光点に設けられた光反射部材と、光反射部材によ
り反射された画像光を端面から入射する透光性基板と、
前記端面から入射された画像光を回折する透光性基板上
に配置された第２の回折素子とを備えて構成される。こ
こで、第１の回折素子と第２の回折素子は光反射部材を
対称中心として対称配置される。この光反射部材は、画
像光の集光点の面積よりも小さく構成するのがよい。反
射部材としては微小ミラーを用いることができる。ま
た、透光性基板の端面から入射された画像光は、第２の
回折素子の配置されていない基板面で少なくとも一回反
射するように構成してもよい。第１の回折素子としては
非対称ホログラム光学素子が用いられる。
【００１１】また、本発明に係る映像表示方法は、照射
光を空間変調器に照射し、前記空間変調器から出射され
た画像光を第１の回折素子により集光してミラー上にフ
ーリエ変換面を形成し、このフーリエ変換面をミラーに
より反射して透光性基板の端面に入射させ、透光性基板
上に配置された第２の回折素子によりフーリエ変換面を
回折して瞳孔上に結像させ映像が網膜に投影されるよう
にする。ここで照射光はコヒーレント性を有する光が用
いられる。またミラーは、反射面を小さくしフーリエ変
換面の周辺部を反射しないようにして余分な光を除去す
るのがよい。このように構成することにより、上記問題
点は解決され、薄い透光性基板を用いて高解像度の映像
を表示可能な映像表示装置を得ることができる。
光を空間変調器に照射し、前記空間変調器から出射され
た画像光を第１の回折素子により集光してミラー上にフ
ーリエ変換面を形成し、このフーリエ変換面をミラーに
より反射して透光性基板の端面に入射させ、透光性基板
上に配置された第２の回折素子によりフーリエ変換面を
回折して瞳孔上に結像させ映像が網膜に投影されるよう
にする。ここで照射光はコヒーレント性を有する光が用
いられる。またミラーは、反射面を小さくしフーリエ変
換面の周辺部を反射しないようにして余分な光を除去す
るのがよい。このように構成することにより、上記問題
点は解決され、薄い透光性基板を用いて高解像度の映像
を表示可能な映像表示装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明する
が、その前にまず本発明の原理について述べる。図１
は、本発明の原理を説明するための図であり、共軸光学
系における光学情報の流れを示すものである。図におい
て、実線は照明光の流れであり、点線は画像光の流れで
ある。図のように、インコヒーレントな点光源１１から
の光は集光レンズ１２を通して集束光となる。集光レン
ズ１２の焦点にはピンホール１３が置かれていおり、こ
のピンホール１３に２次点光源が形成される。この２次
点光源はコヒーレンス性を有する点光源として働く。こ
の点光源からの発散光は照明光学系１４を通して平行光
となり、画像情報を有する空間変調器（例えば、透過型
ＬＣＤ）１５を照明する。これにより空間変調器１５か
ら画像情報を有する画像光が出射され、ホログラム光学
素子１６でレンズ作用を受けて画像光は縮小され、焦点
ｆ１で集光する。この集光点が物体（空間変調器の画
像）のフーリエ変換面にあたる。ここに集光面積より若
干小さめのピンホール１７を置くと、乱れた余分な回折
光を取り除くことができる。このピンホール１７に前側
焦点距離ｆ１が位置するように別のホログラム光学素子
１８を配置する。一方、このホログラム光学素子１８の
後側焦点距離ｆ２は瞳孔１９の位置に配置される。これ
により、先のピンホール１７に位置するフーリエ変換面
が瞳孔１９にリレーされる。このように瞳孔にフーリエ
変換面を作製すると、網膜２０に空間変調器の画像を投
影することができる。
が、その前にまず本発明の原理について述べる。図１
は、本発明の原理を説明するための図であり、共軸光学
系における光学情報の流れを示すものである。図におい
て、実線は照明光の流れであり、点線は画像光の流れで
ある。図のように、インコヒーレントな点光源１１から
の光は集光レンズ１２を通して集束光となる。集光レン
ズ１２の焦点にはピンホール１３が置かれていおり、こ
のピンホール１３に２次点光源が形成される。この２次
点光源はコヒーレンス性を有する点光源として働く。こ
の点光源からの発散光は照明光学系１４を通して平行光
となり、画像情報を有する空間変調器（例えば、透過型
ＬＣＤ）１５を照明する。これにより空間変調器１５か
ら画像情報を有する画像光が出射され、ホログラム光学
素子１６でレンズ作用を受けて画像光は縮小され、焦点
ｆ１で集光する。この集光点が物体（空間変調器の画
像）のフーリエ変換面にあたる。ここに集光面積より若
干小さめのピンホール１７を置くと、乱れた余分な回折
光を取り除くことができる。このピンホール１７に前側
焦点距離ｆ１が位置するように別のホログラム光学素子
１８を配置する。一方、このホログラム光学素子１８の
後側焦点距離ｆ２は瞳孔１９の位置に配置される。これ
により、先のピンホール１７に位置するフーリエ変換面
が瞳孔１９にリレーされる。このように瞳孔にフーリエ
変換面を作製すると、網膜２０に空間変調器の画像を投
影することができる。
【００１３】ここで重要な点は、画像光がホログラム光
学素子１６でレンズ作用を受けて縮小され、集光点にフ
ーリエ変換面を形成する点である。この集光点から発散
する光は縮小されており薄い透光性基板の端面を通過す
ることができる。これにより、高解像度の映像を薄い透
光性基板を用いて表示することが可能となるのである。
以下、本発明の実施例を説明する。
学素子１６でレンズ作用を受けて縮小され、集光点にフ
ーリエ変換面を形成する点である。この集光点から発散
する光は縮小されており薄い透光性基板の端面を通過す
ることができる。これにより、高解像度の映像を薄い透
光性基板を用いて表示することが可能となるのである。
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１４】（実施例１）図２は、本発明に係る映像表
示装置の一実施例を示す図である。図のように、本実施
例では、コヒーレント性を有する点光源１と、照明光学
系２と、空間変調器３と、第１のホログラム光学素子
（ここでは透過型）４と、微小ミラー５と、透光性基板
６と、第２のホログラム光学素子（ここでは反射型）７
とから構成される。ここで、点光源１は図１のピンホー
ル１３で形成される２次点光源に対応し、また微小ミラ
ー５はピンホール１７に対応する。第１のホログラム光
学素子４と第２ホログラム光学素子７とは、微小ミラー
５に対して対称に配置される。この対称中心は図中の微
小ミラー５に示す点線である。
示装置の一実施例を示す図である。図のように、本実施
例では、コヒーレント性を有する点光源１と、照明光学
系２と、空間変調器３と、第１のホログラム光学素子
（ここでは透過型）４と、微小ミラー５と、透光性基板
６と、第２のホログラム光学素子（ここでは反射型）７
とから構成される。ここで、点光源１は図１のピンホー
ル１３で形成される２次点光源に対応し、また微小ミラ
ー５はピンホール１７に対応する。第１のホログラム光
学素子４と第２ホログラム光学素子７とは、微小ミラー
５に対して対称に配置される。この対称中心は図中の微
小ミラー５に示す点線である。
【００１５】本実施例における光の流れは次のとおりで
ある。コヒーレンス性を有する光源１からの発散光は照
明光学系２で平行光束となり、画像情報を有する空間変
調器３を照明する。空間変調器３から出射された画像光
は透過型の第１のホログラム光学素子４で集束光となる
と同時に、光束の向きを変える。集束光は微小ミラー５
の位置で焦点を結ぶ。ここで微小ミラー５の径は、図１
に示したピンホールと同じ大きさである。したがって微
小ミラー５においては、その大きさの光束のみが反射さ
れるため、上述のピンホールと同様の働きを行う。この
微小ミラー５で反射した光束は、透光性基板６の端面か
ら入射し、反射型の第２のホログラム光学素子７で回折
し、瞳孔８で焦点を結ぶ。透光性基板６の端面に光束が
入射するとき屈折するが、この影響は第２のホログラム
光学素子７で補正されるように作製される。ここでコヒ
ーレンス性を有する光源１は、図１に示すように、発光
光源を一度集光したのち焦点位置にピンホールを配置す
ることにより２次点光源として得られる。また、微小ミ
ラー５はガラス基板上にアルミなどを蒸着することによ
り作製することができる
ある。コヒーレンス性を有する光源１からの発散光は照
明光学系２で平行光束となり、画像情報を有する空間変
調器３を照明する。空間変調器３から出射された画像光
は透過型の第１のホログラム光学素子４で集束光となる
と同時に、光束の向きを変える。集束光は微小ミラー５
の位置で焦点を結ぶ。ここで微小ミラー５の径は、図１
に示したピンホールと同じ大きさである。したがって微
小ミラー５においては、その大きさの光束のみが反射さ
れるため、上述のピンホールと同様の働きを行う。この
微小ミラー５で反射した光束は、透光性基板６の端面か
ら入射し、反射型の第２のホログラム光学素子７で回折
し、瞳孔８で焦点を結ぶ。透光性基板６の端面に光束が
入射するとき屈折するが、この影響は第２のホログラム
光学素子７で補正されるように作製される。ここでコヒ
ーレンス性を有する光源１は、図１に示すように、発光
光源を一度集光したのち焦点位置にピンホールを配置す
ることにより２次点光源として得られる。また、微小ミ
ラー５はガラス基板上にアルミなどを蒸着することによ
り作製することができる
【００１６】（実施例２）図３は、本発明に係る映像表
示装置の他の実施例を示す図である。本実施例が先の実
施例１と異なる点は、図のように、眼前光学系の透光性
基板２７内で画像光が全反射を１回行う点である。
示装置の他の実施例を示す図である。本実施例が先の実
施例１と異なる点は、図のように、眼前光学系の透光性
基板２７内で画像光が全反射を１回行う点である。
【００１７】本実施例における光の流れは次のとおりで
ある。コヒーレンス性を有する光源２１からの発散光は
照明光学系２２で平行光束になり、画像情報を有する空
間変調器２３を照明する。空間変調器２３から出射され
た画像光は透過型の第１のホログラム光学素子２４で集
束光となると同時に、光束の向きを変える。そして画像
光はミラー２５で反射した後、微小ミラー２６で焦点を
結ぶ。微小ミラー２６で反射した画像光は、その後、透
光性基板２７の端面に入射し、基板内で一度反射する。
その反射光は反射型の第２のホログラム光学素子２８で
回折し、瞳孔２９で焦点を結び、網膜３０に投影され
る。ここで透光性基板２７をメガネと同様の位置に配置
することを考える。眼とメガネとの間隔は約１５ｍｍで
ある。人間が認識する画角を±３０度とする。画像光が
約８０度程度の角度で入射する場合、基板の厚さは３ｍ
ｍにすることができる。これより、眼前光学系の厚さを
非常に薄くすることができる。
ある。コヒーレンス性を有する光源２１からの発散光は
照明光学系２２で平行光束になり、画像情報を有する空
間変調器２３を照明する。空間変調器２３から出射され
た画像光は透過型の第１のホログラム光学素子２４で集
束光となると同時に、光束の向きを変える。そして画像
光はミラー２５で反射した後、微小ミラー２６で焦点を
結ぶ。微小ミラー２６で反射した画像光は、その後、透
光性基板２７の端面に入射し、基板内で一度反射する。
その反射光は反射型の第２のホログラム光学素子２８で
回折し、瞳孔２９で焦点を結び、網膜３０に投影され
る。ここで透光性基板２７をメガネと同様の位置に配置
することを考える。眼とメガネとの間隔は約１５ｍｍで
ある。人間が認識する画角を±３０度とする。画像光が
約８０度程度の角度で入射する場合、基板の厚さは３ｍ
ｍにすることができる。これより、眼前光学系の厚さを
非常に薄くすることができる。
【００１８】（実施例３）図４は、本発明に係る映像表
示装置の他の実施例を示す図である。本実施例が先の実
施例１と異なる点は、図のように、空間変調器３５とし
て反射型ＬＣＤを用いた点であり、それ伴い他の部分の
構成も若干異なる。即ち、本実施例では、コヒーレント
性を有する点光源３１と、第１のホログラム光学素子
（ここでは反射型）からなる照明光学系３２と、空間変
調器３５と、第２のホログラム光学素子（ここでは透過
型）３４と、ミラー３３と、微小ミラー３６と、透光性
基板３７と、第３のホログラム光学素子（ここでは反射
型）３８とから構成される。
示装置の他の実施例を示す図である。本実施例が先の実
施例１と異なる点は、図のように、空間変調器３５とし
て反射型ＬＣＤを用いた点であり、それ伴い他の部分の
構成も若干異なる。即ち、本実施例では、コヒーレント
性を有する点光源３１と、第１のホログラム光学素子
（ここでは反射型）からなる照明光学系３２と、空間変
調器３５と、第２のホログラム光学素子（ここでは透過
型）３４と、ミラー３３と、微小ミラー３６と、透光性
基板３７と、第３のホログラム光学素子（ここでは反射
型）３８とから構成される。
【００１９】本実施例における光の流れは次のとおりで
ある。コヒーレント性を有する光源３１からの発散光は
第１のホログラム光学素子（反射型）からなる照明光学
系３２で回折を受け、反射後平行光となる。反射光は第
２のホログラム光学素子（透過型）３４を通過し、画像
情報を有する空間変調器（反射型ＬＣＤ）３５に入射す
る。この空間変調器３５で反射して、空間変調を受けた
画像光は第２のホログラム光学素子（透過型）３４で回
折を受け、集束光となる。この集束光は第１のホログラ
ム光学素子からなる照明光学系３２と同一面にあるミラ
ー３３で反射し、微小ミラー３６で焦点を結ぶ。微小ミ
ラー３６で反射した発散光は透光性基板３７の端面から
入射し、基板内で一度反射した後、第３のホログラム光
学素子（反射型）３８で回折を受けて集束光となり、瞳
孔３９で焦点を結び、網膜４０に投影される。ここで
も、第２のホログラム光学素子３４と第３のホログラム
光学素子３８が微小ミラー３６を中心として対称な位置
に配置される。
ある。コヒーレント性を有する光源３１からの発散光は
第１のホログラム光学素子（反射型）からなる照明光学
系３２で回折を受け、反射後平行光となる。反射光は第
２のホログラム光学素子（透過型）３４を通過し、画像
情報を有する空間変調器（反射型ＬＣＤ）３５に入射す
る。この空間変調器３５で反射して、空間変調を受けた
画像光は第２のホログラム光学素子（透過型）３４で回
折を受け、集束光となる。この集束光は第１のホログラ
ム光学素子からなる照明光学系３２と同一面にあるミラ
ー３３で反射し、微小ミラー３６で焦点を結ぶ。微小ミ
ラー３６で反射した発散光は透光性基板３７の端面から
入射し、基板内で一度反射した後、第３のホログラム光
学素子（反射型）３８で回折を受けて集束光となり、瞳
孔３９で焦点を結び、網膜４０に投影される。ここで
も、第２のホログラム光学素子３４と第３のホログラム
光学素子３８が微小ミラー３６を中心として対称な位置
に配置される。
【００２０】このように本発明では、光学系で縮小した
画像光を基板端面から入射するように構成したので基板
の厚さを薄くでき、よりメガネに近い装着型の映像表示
装置を作製することができる。
画像光を基板端面から入射するように構成したので基板
の厚さを薄くでき、よりメガネに近い装着型の映像表示
装置を作製することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、薄い透光性基板を用い
て高解像度の映像を表示可能な映像表示装置を得ること
ができる。
て高解像度の映像を表示可能な映像表示装置を得ること
ができる。
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明に係る映像表示装置の一実施例を示す図
である。
である。
【図３】本発明に係る映像表示装置の他の実施例を示す
図である。
図である。
【図４】本発明に係る映像表示装置の他の実施例を示す
図である。
図である。
１、２１、３１ 点光源 ２、２２、３２ 照明光学系 ３、２３、３５ 空間変調器 ４、７、２４、２８、３４、３８ ホログラム光学素子 ５、２６、３６ 微小ミラー ６、２７、３７ 透光性基板 ８、２９、３９瞳孔 ９、３０、４０ 網膜 ２５、３３ ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 和廣 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 小笠原 康裕 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA22 2H079 AA02 AA13 BA02 CA02 DA08 KA08
Claims (8)
- 【請求項１】 照明光を照射する光源と、前記照明光を
受けて画像光を出射する空間変調器と、前記画像光を集
光する第１の回折素子と、前記画像光の集光点に設けら
れた光反射部材と、前記光反射部材により反射された画
像光を端面から入射する透光性基板と、前記端面から入
射された画像光を回折する前記透光性基板上に配置され
た第２の回折素子とを備えたことを特徴とする映像表示
装置。 - 【請求項２】 前記透光性基板の端面から入射された画
像光が、第２の回折素子の配置されていない基板面で反
射するように構成したことを特徴とする請求項１記載の
映像表示装置。 - 【請求項３】 第１の回折素子と第２の回折素子とが前
記光反射部材を対称中心として対称配置されるように構
成したことを特徴とする請求項１又は２記載の映像表示
装置。 - 【請求項４】 前記光反射部材が前記画像光の集光点の
面積よりも小さく構成されたことを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の映像表示装置。 - 【請求項５】 第１の回折素子が非対称ホログラム光学
素子より構成されたことを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載の映像表示装置。 - 【請求項６】 照射光を空間変調器に照射し、前記空間
変調器から出射された画像光を第１の回折素子により集
光してミラー上にフーリエ変換面を形成し、前記フーリ
エ変換面を前記ミラーにより反射して透光性基板の端面
に入射させ、前記透光性基板上に配置された第２の回折
素子により前記フーリエ変換面を回折して瞳孔上に結像
するようにしたことを特徴とする映像表示方法。 - 【請求項７】 前記ミラーが前記フーリエ変換面の周辺
部を反射しないようにしたことを特徴とする請求項６記
載の映像表示方法。 - 【請求項８】 前記照射光がコヒーレント性を有する光
であることを特徴とする請求項６又は７記載の映像表示
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30633598A JP4070897B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30633598A JP4070897B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 映像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121992A true JP2000121992A (ja) | 2000-04-28 |
| JP4070897B2 JP4070897B2 (ja) | 2008-04-02 |
Family
ID=17955875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30633598A Expired - Fee Related JP4070897B2 (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4070897B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019128519A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置および導光装置 |
| JP2020513595A (ja) * | 2016-11-15 | 2020-05-14 | クリアル・スリーディー・ソシエテ・アノニム | 正しい単眼奥行き手がかりを持つニアアイシーケンシャルライトフィールドプロジェクタ |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP30633598A patent/JP4070897B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP7005644B2 (ja) | 2016-11-15 | 2022-01-21 | クリアル・ソシエテ・アノニム | 正しい単眼奥行き手がかりを持つニアアイシーケンシャルライトフィールドプロジェクタ |
| JP2022046672A (ja) * | 2016-11-15 | 2022-03-23 | クリアル・ソシエテ・アノニム | 正しい単眼奥行き手がかりを持つニアアイシーケンシャルライトフィールドプロジェクタ |
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| US11960083B2 (en) | 2016-11-15 | 2024-04-16 | Creal Sa | Near-eye sequential light-field projector with correct monocular depth cues |
| JP2019128519A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置および導光装置 |
| JP7091674B2 (ja) | 2018-01-26 | 2022-06-28 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置および導光装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4070897B2 (ja) | 2008-04-02 |
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