JP2000275565A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスプレイ装置の全体の構成をより小型軽
量、薄型に構成し装着安定性とデザインポテンシャルを
高め、高品質で安定した視野特性を持つディスプレイ装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ２つの全反射面と軸外の凹面内反射面か
らなる拡大機能を有する三角錐プリズムを用いて画像表
示モジュールからの画像情報を含んだ光線を効果的に折
り曲げることにより、小型薄型の拡大光学系を実現して
なるもので、また視線直下の全反射面の裏面にＬＣＤな
どからなる画像表示モジュールを配置してさらなるコン
パクト化を実現しているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動画、または静止画
をモニタリングする虚像による拡大画像表示機能を有す
るディスプレイ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】さまざまな情報機器、特に液晶、または
光電的な画像表示手段などによりビジュアルな情報を取
り扱うことができる機器が目覚しい進展を見せている。
また使用する場所や時間を選ばない、いわゆるモバイル
機器といわれるパーソナルユースの情報処理マシンの進
展も著しい。このモバイル機器に求められている性能は
携帯性能のよいコンパクトな外装や情報処理スピードの
速さ、処理機能の多さなどのほか、小型の機器の限られ
たスペースでより多くの情報を正確にわかり易く表示す
る手段が求められている。機器の表面全体にわたる液晶
表示手段などが現在主流になっているが、機器を液晶表
示手段よりも小さくすることができない。

【０００３】他の有効な表示方法としてヘッドマウント
ディスプレイやファインダー（チェック）ディスプレイ
などが近年注目されてきており、多くの研究や機器の開
発が進んでいる。それは略小型の液晶、またはプラズマ
などの光電的手段による表示装置上の動画、または静止
画などの画像を虚像として拡大し、実際の表示画面より
見かけ上大画面として視覚に投影する方法、装置であ
る。小型の表示装置を虚像として拡大することで機器の
小型化、装置の消費電力、及び価格を抑制できるメリッ
トがあり、また表示素子の小型化に関わらず見かけの表
示画面を大きく虚像として提示することができる。今日
では小型表示装置の分解能、コントラスト、輝度、拡大
光学系の性能向上、画像処理技術などの進展などがあい
まって、性能のよい拡大ディスプレイ装置がさまざまな
装置やシーンで利用されるようになってきた。

【０００４】図３から図８において、従来のヘッドマウ
ントに使われている各種光学系を示すとともにその構造
と作用について説明する。図３は、従来のディスプレイ
装置の光学系の構成図である。まず図３において従来の
屈折レンズタイプによる接眼光学系のディスプレイ装置
を説明する。多くのビデオカムコーダの撮影範囲（画
角）や合焦確認のためのモニタリングファインダ光学系
と同様なタイプで、一枚、または複数のレンズを組み合
わせて、正の屈折力により拡大された虚像を視覚に投影
する。構造がシンプルであり、また比較的画角の小さな
光学系向けとして一般に多く使われているが、やや光学
系の光軸方向に構造が大きくなってしまう。同図におい
て小型のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などからなる表示
モジュール１に描き出された表示画像（不図示）を諸収
差を補正する複数枚からなる正の屈折力をもつレンズ群
２で拡大された虚像をレンズ群の光軸３方向にある眼部
４の視覚に投影するものである。この投影された画像は
実際のＬＣＤの位置よりも遠方に拡大して見えることに
なり、コンパクトで比較的低消費電力な構成で実際に近
いモニタリングが実現できるものである。

【０００５】次に図４は、従来の反射型ディスプレイ装
置の光学系の構成図であって、凹面鏡による拡大虚像を
投影する反射型のディスプレイ装置を示す。同図におい
て表示モジュール１に描き出された表示画像（不図示）
は、まずハーフミラー部５によって略９０度折り曲げら
れるように反射され、光学軸６上に配置されてなる凹面
鏡７の作用によって収斂されつつ反射し、再び今度はハ
ーフミラー部５を透過し、拡大された表示画像の虚像
（不図示）を眼部４の視覚に投影する。凹面鏡７を用い
ることによって光学系の構成を折りたたむことができ、
全体の構成をとしてコンパクトに実現することができ
る。また、光学系の原理上、コマ収差と倍率の色収差を
押さえることができるメリットもある。そのため一般に
観察画角を４０度程度と大きくとることができ、比較的
ワイドな画面を観察することができる。また肉厚のレン
ズやプリズムを用いないために全体の重量を比較的軽量
化できるメリットも合わせ持つものである。

【０００６】次に図５は、従来の他の反射型ディスプレ
イ装置の光学系の構成図である。先の図４におけるハー
フミラー５を凹面鏡７に向かい合わせた構造をとるもの
で、光路が光軸内を往復しているのが特徴で、光学系を
さらにコンパクト（薄型）に構成することができる。同
図において表示モジュール１に描き出された表示画像
（不図示）は入射面に半透明な偏光膜を施した旋光性を
もつ硝材からなる凹面鏡８を透過したのち、この凹面鏡
８に向かい合わされた入射偏光の偏光軸に直角の偏光軸
をもつ偏光膜からなるハーフミラー９で反射されて再び
凹面鏡８により反射され収斂されつつ、拡大された表示
画像の虚像を眼部４の視覚に投影することができる。ま
たこのように偏光素子（凹面鏡８およびハーフミラー
９）を配置することによって表示モジュール１からの直
接的な表示画像（光線）を除去することができる。この
方法では４０度以上の広い画角が得られ、また収差の発
生も比較的小さく押さえることができる。

【０００７】次に図６は、従来の拡大虚像ディスプレイ
装置の光学系の構成図であって、偏心凹面鏡を用いた拡
大虚像ディスプレイ装置を説明する。同図において、眼
前に配置する視線と偏心した光軸をもつ凹面鏡１０によ
り、表示モジュール１の表示画像（不図示）の虚像を眼
部４の視覚に投影することができる。また広い画角の光
線を眼球に送り出し、ハーフミラーを使用せずに光路を
取り出せるために表示モジュール１からの光量をほぼ１
００％利用することが可能となる。構成的に単純で表示
モジュール１を視線の軸の側部に配置できるために全体
としてコンパクトなディスプレイ装置を実現することが
できる。

【０００８】またこの思想に基づいた光学系で偏心凹面
鏡をもつプリズムによるものが発表されている。図７
は、従来の他の拡大虚像ディスプレイ装置の光学系の構
成図であって、表示モジュール１が眼部の斜め上部に配
置されてなり、光路としてはこの表示モジュール１の表
示画像（不図示）の光はプリズム１１内に入射し、さら
に全反射条件を満たす第１の内反射面１２で反射し、こ
こからの反射を第２の内反射面１３で収斂させつつ第１
の内反射面１２と同一の曲面でなる射出面１２より透過
し眼部４の視覚に表示画像の拡大虚像を投影する。先に
述べたように光路の途中にハーフミラーや遮蔽するもの
が無いため高い効率、すなわち明るい像で表示画像を観
察することができる。また反射による虚像を作り出して
いるために色収差は原理的に発生しないが、反射面、特
に内反射面２は大きく偏心しており、このために偏心収
差が発生する。これを改善するために非回転対象な３次
元非球面（以下、自由曲面）が採用されている。

【０００９】ここでもう少し自由曲面について説明を加
えると、同図紙面を母線断面、紙面と直角な面を子線断
面とすると、回転対称な球面・非球面は母線断面と子線
断面で曲率半径が等しく、両断面の焦点距離は同一にな
る。しかしながら非回転対称な自由曲面では、母線断面
と子線断面の曲率半径が異なり、当然両断面の焦点距離
も異なってくる。このような性質を有する自由曲面を複
数のプリズム面に採用することにより、偏心収差を良好
に補正することが可能となる。また表示モジュール１と
その虚像のアスペクト比を合わせるために各プリズム面
の母線断面焦点距離と子線断面焦点距離を適切に設定
し、自由曲面プリズムの全系母線断面焦点距離と全系子
線断面焦点距離が同一になるように設定されている。

【００１０】次に、図８は従来のさらに他のディスプレ
イ装置の光学系の構成図であって、ルーフプリズムによ
る光路折り曲げ光学系による拡大ディスプレイ装置の構
造と作用について説明する。同図に置いて本ディスプレ
イ装置はＬＣＤなどからなる小型画像表示部１３、光路
折り曲げのためのルーフプリズム１４、及び拡大光学系
１５からなる。で表示された画像情報を持つ光は、小型
画像表示部１３からルーフプリズム１４の入射面１６か
らプリズム内部に伝播し、内部の反射面１７、１８、及
び１９で反射された後、図に示すように前記入射面と同
一面からなる面１６から拡大光学系１５（接眼レンズ）
へと入射し、小型画像表示部１３上の画像を虚像として
視覚へ拡大投影する。また反射面１、及び反射面３には
反射率を高めるために銀などの反射膜を施してなり、ま
た反射面２はその反射面に対する入射角度が臨界角を越
えるため全反射を起こすため特に反射率を高めるための
反射膜を施してはいない。

【００１１】このような光学プリズムを用いることによ
り光学系を視線方向に比較的薄くすることができ、また
小型画像表示部１３，及び拡大光学系１５を入射出面１
６に近接させて並列に配置しているためにヘッド部全体
として突出部分が減り比較的薄型に構成することができ
るものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した虚像投影型のディスプレイ装置において解決すべ
き課題について説明する。

【００１３】まず直軸の屈折レンズタイプでは、光軸方
向への距離はそのままディスプレイ装置の大きさを規定
してしまうためコンパクトに構成することが難しくなっ
てしまう。それに逆らい小さく構成しようとすれば視野
角、瞳の大きさなど性能の低下を伴ってしまう。また屈
折系のみで虚像を投影しているために比較的視野角が小
さく、瞳の大きさにも小さくなってしまう。それはコマ
収差や倍率の色収差が発生してしまうためで、略２０度
以上の画角を取るのはこれらの収差の発生のため周辺の
画像品質を低下させてしまうからである。

【００１４】次に側部に表示モジュールを配置してなる
凹面鏡タイプにおいて、同タイプは先の屈折レンズタイ
プに比べ光路が折り畳まれている分全体の構成を小さく
することができ、ヘッドマウントディスプレイ装置の小
型軽量化、良好な装着バランスを実現できるが、光路が
往復するために光線を往復光路から取り出すハーフミラ
ーが必要になり、このハーフミラーを２回光線が通過す
るために光量が１／４以下となってしまう。またさらな
る広画角化には凹面反射鏡で発生する像面湾曲の補正が
問題となり、観察画角を略４０度以上とることは難し
い。さらに、傾斜して配置されたハーフミラーがあるた
めに画角を広げると急激に全体構成が大型化してしまう
欠点を有する。

【００１５】また同じ凹面鏡を有する、ハーフミラーと
向かい合わせのタイプにおいては、画角を広くできるポ
テンシャルを有するものの、画像表示モジュールからの
目に直接入る光線をカットするために偏光素子によるア
イソレータ系を組む必要があり光学系が複雑になり、調
整工数やコストに影響を及ぼす。さらに使用波長全域に
わたって偏光特性と効率がよい偏光素子を得ることは困
難であり、画像品質の低下と輝度不足となる問題があ
る。

【００１６】次ぎに凹面鏡タイプについてはプリズムに
よるタイプも含め、コンパクトでほぼ１００％の光量を
得られる効率のよい光学系を実現することができるが、
偏心した光学系を組むため、軸上の非点収差、コマ収
差、像面の傾きを補正する必要がある。またこれらの補
正のため非球面光学系を利用するとなると設計、及び鏡
面加工の困難さが伴う問題点を有する。

【００１７】本発明は上記の課題を解決するもので、デ
ィスプレイ装置の全体の構成をより小型軽量、特に薄型
に実現させ装着安定性とデザインポテンシャルを高める
とともに、高品質で安定した視野特性を持つディスプレ
イ装置を提供することを目的とするものである。

【００１８】最後にルーフプリズムによる折り曲げ光学
系タイプについては、全体として薄型の光学系を実現す
ることができるが、拡大光学系（接眼レンズ系）を薄く
構成するがあり、拡大光学系を薄く構成することは、各
種光学収差の補正をむずかしくすることを示しており、
本従来の技術のように２群に分けることにより球面収
差、コマ収差等は比較的緩和されるが、像面湾曲収差を
補正することは極めて困難といわざるをえない。視野角
が大きくなるにつれて影響が級数的に増大してしまう。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、液晶、または光電的な機構による小型画像
表示部と、この小型画像表示部による画像を視覚におい
て光学的に虚像として拡大する画像拡大部と、小型画像
表示部から、画像拡大部へと光路を折り曲げる機能を有
する光学プリズムとからなり、光学プリズムは小型画像
表示部の表示画面と略平面からなる入射面で非接触に向
かい合い、さらに小型画像表示部から光学プリズム内に
入射した光線をプリズム内部の第一の内反射面で折り曲
げたのち、第二の内反射面で折り曲げられ、さらに略平
面で先の入射面と同一面をなす第三の内反射面で折り曲
げられたのち、第一の内反射面と同一面をなす射出面を
通過することにより光学プリズム部材から射出されて、
画像拡大部によって視覚に虚像として拡大投影するディ
スプレイ装置であって、第一の内反射面、及び第三の内
反射面の互いに交わる角度θは、４５度以上、５０度以
下に形成するとともに、画像拡大手段は前記第二の反射
面に設けられ、プリズム内部から見て凹面形状となるも
のである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、液晶、または光電的な機構による小型画像表示部
と、小型画像表示部による画像を視覚において光学的に
虚像として拡大する画像拡大部と、小型画像表示部か
ら、画像拡大部へと光路を折り曲げる機能を有する光学
プリズムとからなり、光学プリズムは小型画像表示部の
表示画面と略平面からなる入射面で非接触に向かい合
い、さらに小型画像表示部から光学プリズム内に入射し
た光線をプリズム内部第一の内反射面で折り曲げたの
ち、第二の内反射面で折り曲げられ、さらに略平面で先
の入射面と同一面をなす第三の内反射面で折り曲げられ
たのち、第一の内反射面と同一面をなす射出面を通過す
ることにより光学プリズム部材から射出されて、画像拡
大部によって視覚に虚像として拡大投影するディスプレ
イ装置であって、第一の内反射面、及び第三の内反射面
の互いに交わる角度θは、４５度以上、５０度以下に形
成するとともに、画像拡大部は第二の反射面に設けら
れ、プリズム内部から見て凹面形状とすることを特徴と
するディスプレイ装置としたもので、このような構成を
とることによりコンパクトな光学系で大画面の拡大虚像
を視覚へ投影することができ、機器を大きくすることな
く視認性がよい視覚情報を観察者へと供与することがで
きるものである。

【００２１】本発明の請求項２に記載の発明は、画像拡
大部は楕円球面を参照面とする軸外の非球面からなり、
楕円球面の焦点が小型画像表示部上付近に設置されてな
るとともに、入射光の反射率を高める、または制御する
作用を持つ金属、または誘電体多層膜からなるコーティ
ングが施されてなるものであり、このような構成をとる
ことにより、拡大虚像を視覚へ投影する光学系を光学プ
リズムの外へ設置することなくシンプルで、コンパクト
な光学系が実現でき、全反射条件を満たさない反射条件
の下、プリズム外部へと透過してしまう光を減少させ光
の利用効率を高めることができるものである。

【００２２】本発明の請求項３に記載の発明は、略平面
からなる外部光導入窓と、この外部光導入窓の直下に配
置された略平面からなる内部反射面とをもち、第二の反
射面の曲面に沿って接合されている外部光導入光学プリ
ズムであって、外部光導入窓と内部反射面とのなす角度
が角度θと略同一となる外部光導入光学プリズムを設置
してなることにより、光学的屈折力を介さずにディスプ
レイ外部の光を導入でき、外部の視野を視覚へ投影でき
るものである。

【００２３】本発明の請求項４に記載の発明は、外部光
導入光学プリズムと第二の反射面との接合面は間隙なく
接合されているとともに、外部光導入窓に外部光導入、
または遮断するための液晶、またはメカニカルなシャッ
ター機構を設けてなることにより、接合面での光線の乱
れを防ぐことができ、さらにシャッター機構を開いてい
るときには外部の視認ができ、シャッター機構を閉じて
いるときには、不要な外部視野に邪魔されることなく小
型画像表示部の映像に集中することができるものであ
る。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。

【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるディスプレイ装置の構成図であって、ディ
スプレイ装置の主要部分であるところの光学プリズムと
その周辺部分の断面図を示したものである。同図におい
て光学プリズム２１外部に設置してなるバックライト電
源２２から電力の供給を受けバックライト装置２３が拡
大虚像の視覚への投影に必要な光源となる。また外部の
画像処理モジュール２４からの画像情報信号を画像とし
て再生する作用を持つ小型表示モジュール２５で画像が
形成される。前記バックライト装置２３から発せられた
光線が前記表示モジュール２５を通過することにより画
像情報が含まれた光線が形成される。この光線は、略三
角錐形状をした光学プリズム２１の側面の一つである入
射面兼第３の内反射面２６から光学プリズム２１内部に
入射したのち、略平面からなる第１の内反射面２７で反
射される。ここでの反射はスネルの法則で規定されると
ころの全反射となり、特に反射率を高めるための金属
や、誘電体多層膜などの皮膜処理を行なっていない。

【００２６】この第１の内反射面２７で反射された光線
はさらに第２の内反射面２８に到達する。この第２の内
反射面２８は観測者側から見て偏心した光軸を持つ、す
なわち軸外の凹面反射面となっている。この凹面は放物
球面、または双曲球面を参照面とする非球面で形成され
ており、視覚への拡大虚像をおもにここで発生させる作
用を持たせている。また非球面とすることで画像のひず
みや焦点ボケなどの光学収差を緩和させることができ
る。

【００２７】さらに第２の内反射面２８で反射させられ
た光線は略平面からなり入射面と同一面をなす入射面兼
第３の内反射面２６でさらに反射する。入射面兼第３の
内反射面２６ではスネルの法則に規定される全反射条件
を満たすために前記第１の反射面２７となす角度θ１は
以下の理由により定められる。

【００２８】一般的に多用されている可視光域において
の屈折率１．５の硝材において、全反射条件を満たすた
めには媒質内から約４１．８度の角度以上で境界面へ入
射する必要がある。ディスプレイ装置の視野角がこの角
度に規定されており、視野角１０度の場合にはθ１は約
４５度、同２５度の場合は約５０度となる。これ以上の
視野角では第３の反射面では小型表示モジュール２５か
らの直接光が視野に入るとともに、プリズム部材の視線
方向の厚みが急激に増加してしまう。

【００２９】また屈折率が１．５よりも大きな硝材では
全反射条件が緩和され同じ厚みのプリズム部材でより大
きな視野を得ることができる。このことにより光量の損
失が起こることなく、また観察者側から見ても同条件を
満たすために小型表示モジュール２５からの直接光線が
観察者に届くことがなく、観察画像への画像の重なりな
どの視覚への悪影響を排除することができる。

【００３０】さらに、第１の内反射面２７と同一面を射
出面として光学プリズム２１の外部へと射出する。射出
した光線は小型表示モジュール２５の画面を視覚に拡大
された虚像として投影する。また後述する理由から第２
の内反射面２８には任意の光線透過率を得るために銀、
またはアルミニウムなどの金属を蒸着させたコーティン
グ、または誘電体多層膜による半透過膜処理が施されて
いる。また前述したように入射面兼第３の内反射面２
６、第１の内反射面２７（同射出面）には特に先のよう
な反射率を高めるようなコーティング処理は施されてい
ない。第２の内反射面２８へ入射する光線の同面への入
射角度は約１５度乃至約２２．５度と小さいため、全反
射条件を満足させることができず任意の反射率を得るた
めのコーティング処理が必要になっている。

【００３１】さらにまた前記第２の内反射面２８におい
て半透過膜処理がなされていることと合わせて本実施の
形態におけるディスプレイ装置に付随するシースルー機
構について同図を用いてその概要を説明する。

【００３２】図中、第２の内反射面２８では反射率は３
０％から７０％程度の範囲で、残りの光線は光学プリズ
ム２１の外部へと透過、または外部から光学プリズム２
１の中へと透過するような作用を持つ。さらに光学プリ
ズム２１の第２の内反射面２８に半透過膜を介して間隙
なく接合する形で外部光導入プリズム２９が設置されて
いる。この外部光導入プリズム２９は内反射面３０を１
面含んだ略三角柱の形をしており、この略三角柱の側面
の一つに当たる略平面からなる外部光導入窓３１から取
り込んだ光線を内反射面３０で光学プリズム２１側へと
折り曲げる作用を持つ。また外部光導入窓３１と内反射
面３０とのなす角度θ２は、第１の内反射面２７と入射
面兼第３の内反射面２６とのなす角度θ１に等しく設け
られ互いに平行な配置となっている。このため外部を観
測する光軸はわずかに十数ミリメートル偏心するもの
の、観察方向の視線角度は保持されており、また第１の
内反射面２７と外部光導入窓３１とがともに略平面であ
ることと、内反射面３０で屈折力を受けることがないた
めに観察倍率がかかることなく外部を観察することがで
きる。

【００３３】ところで第２の内反射面２８に半透過膜を
設置しているため小型表示モジュール２５から視覚へと
到達する光量が幾分かロスしてしまうため、小型表示モ
ジュール２５からの提示画像を明るく見せるためには反
する作用となってしまう。しかしながら装着型、近接し
てモニタリングを行なうディスプレイ装置としての重要
な外部環境を直接、または間接的に観察できるシースル
ー機構を設置させるためのもので、装着者の安全性や作
業効率を向上させるために必要である。このシースルー
機構がないと視覚的に外部環境と遮断されてしまうほか
に使用者は視覚的に立体視や距離感覚が失われてしま
い、外部環境の変化などに素早く対応できず自身の安全
性を確保できなくなってしまう恐れがある。また作業の
切り替え時などの外部環境の認知が必要になった場合、
いちいちディスプレイ装置を取り外さなければならず、
作業効率の点からも問題である。このために第２の内反
射面２８は完全な反射面ではなく一部の光線が透過する
半透過膜とし、さらに外部光導入プリズム２９を設置し
てなるシースルー機構を持っているものである。

【００３４】さらにこのシースルー機構に付随する外部
光導入機構について図２を用いて説明する。図２は図１
の要部拡大図である。同図において前述のごとく外部光
導入窓３１からの光線は外部光導入プリズム２９内の内
反射面３０で反射され、光学プリズム２１内の入射面兼
第３の内反射面２６で折り曲げられたのち視覚へと外部
光を導く。外部光導入窓３１の光軸と視覚へ到達する射
出面２７の光軸とは互いに平行になっているため、また
第２の内反射面２８などプリズム内部で屈折力を受ける
ことがないため倍率のかからない視差のごく小さい外部
環境の知覚的観察が前述のごとく可能となる。

【００３５】ところで同図に示すように外部光導入窓３
１の直前には液晶によるシャッター部３２が設けられて
いる。このシャッター部３２について構造と作用を説明
する。このシャッター部３２は単純に透過光線の光量を
制御するためのもので、制御プロセッサー部３３からの
指示によりシャッター部３２を閉じることで外部からの
光を完全に遮断し、視覚には小型表示モジュール２５
（不図示）からのみの光を投影させる。このようにする
ことにより観察者（不図示）は小型表示モジュール２５
の画像に集中することができる。

【００３６】また制御プロセッサー部３３からの指示に
より小型表示モジュール２５の表示を消し、シャッター
部３２を開くことによって外部から光線を視覚へと導入
させ、外部の状況をわかり易く提示することができるも
のである。シャッター部３２を開いてなおかつ小型表示
モジュール２５の表示を点灯させると視覚には２つが重
なって導入されてしまい見にくく、作業安全性の面から
も危険性が増加することになってしまうため特殊な場合
を除いて、重ねて画像を提示はしない機構となってい
る。

【００３７】また前述したとおり液晶によるシャッター
機構に限らず、メカニカルな機構によっても同様な作用
を実現することができるものである。

【００３８】

【発明の効果】以上の各実施の形態から明らかなよう
に、本発明によれば比較的光軸方向に薄型に形成されて
いる拡大光学系で生じ易い観察者から見て画像表示モジ
ュール上することで、薄型でコンパクトな光学が実現で
き、ディスプレイ装置のヘッド部分を小型軽量、特に薄
型に構成できる。薄型化により顔面への装着感、バラン
ス感が著しく向上し、装着アシストのため機構部の大幅
な簡略化が実現できるとともに、デザインにおける自由
度を高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるディスプレイ装
置の構成図

【図２】図１の要部拡大図

【図３】従来のディスプレイ装置の光学系の構成図

【図４】従来の反射型ディスプレイ装置の光学系の構成
図

【図５】従来の他の反射型ディスプレイ装置の光学系の
構成図

【図６】従来の拡大虚像ディスプレイ装置の光学系の構
成図

【図７】従来の他の拡大虚像ディスプレイ装置の光学系
の構成図

【図８】従来のさらに他のディスプレイ装置の光学系の
構成図

【符号の説明】

２１ 光学プリズム ２２ バックライト電源 ２３ バックライト装置 ２４ 画像処理モジュール ２５ 小型表示モジュール ２６ 入射面兼第３の内反射面 ２７ 第１の内反射面 ２８ 第２の内反射面 ２９ 外部光導入プリズム ３０ 内反射面 ３１ 外部光導入窓 ３２ シャッター部 ３３ 制御プロセッサー部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶、または光電的な機構による小型画像
   表示部と、前記小型画像表示部による画像を視覚におい
   て光学的に虚像として拡大する画像拡大部と、前記小型
   画像表示部から、前記画像拡大部へと光路を折り曲げる
   機能を有する光学プリズムとを有し、 前記光学プリズムは前記小型画像表示部の表示画面と略
   平面からなる入射面で非接触に向かい合い、さらに前記
   小型画像表示部から前記光学プリズム内に入射した光線
   をプリズム内部の第一の内反射面で折り曲げたのち、第
   二の内反射面で折り曲げられ、さらに略平面の前記入射
   面と同一面をなす第三の内反射面で折り曲げられたの
   ち、前記第一の内反射面と同一面をなす射出面を通過す
   ることにより前記光学プリズムから射出されて、前記画
   像拡大部によって視覚に虚像として拡大投影するディス
   プレイ装置であって、 前記第一の内反射面、及び前記第三の内反射面の互いに
   交わる角度θは、４５度以上、５０度以下に形成すると
   ともに、前記画像拡大部は前記第二の内反射面に設けら
   れ、プリズム内部から見て凹面形状となることを特徴と
   するディスプレイ装置。
2. 【請求項２】前記画像拡大部は楕円球面を参照面とする
   軸外の非球面からなり、前記楕円球面の焦点が前記小型
   画像表示部上付近に設置されてなるとともに、入射光の
   反射率を高める、または制御する作用を持つ金属、また
   は誘電体多層膜からなるコーティングが施されてなるこ
   とを特徴とする前記請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 【請求項３】略平面からなる外部光導入窓と、この外部
   光導入窓の直下に配置された略平面からなる内部反射面
   とをもち、前記第二の反射面の曲面に沿って接合されて
   いる外部光導入光学プリズムであって、前記外部光導入
   窓と前記内部反射面とのなす角度が前記角度θと略同一
   となる前記外部光導入光学プリズムを設置してなること
   を特徴とする前記請求項１記載のディスプレイ装置。
4. 【請求項４】前記外部光導入光学プリズムと前記第二の
   反射面との接合面は間隙なく接合されているとともに、
   前記外部光導入窓に外部光導入、または遮断するための
   液晶、またはメカニカルなシャッター機構を設けてなる
   ことを特徴とする前記請求項３記載のディスプレイ装
   置。