JP2004530939A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
視覚路を規定する少なくとも1つの目を位置決めする表示装置であって、当該表示装置が、人工画像を生成するための画像生成手段と、前記画像生成手段を電子的に制御するための制御系と、前記少なくとも1つの目に対して前記人工画像を仮想像に拡大するための拡大光学系とを有する表示装置において、前記画像生成手段が、透明であると共に、当該表示装置の周辺から到来する外部光を前記視覚路に存在させて前記目に通すために前記視覚路に存在する、表示装置が説明される。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、視覚路(eye path)を規定する少なくとも1つの目を位置決めする表示装置であって、当該表示装置が、人工画像を生成するための画像生成手段と、前記画像生成手段を電子的に制御するための制御系と、前記少なくとも1つの目に対して前記人工画像を仮想像に拡大するための拡大光学系とを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
眼鏡又はヘルメットの形態であることが多いこのような表示装置は、日本国特許出願公開番号の特開平10−104549号から知られている。この装置は、所望の仮想像が生成され得るように、制御系によって制御されると共に、視覚路の外側に設けられる画像生成手段を有する。画像生成手段からの画像は、視覚路において斜めに設けられる半透過型反射素子と、視覚路の外側に設けられるレンズとを介して目に見える。反射素子の半透過性のために、反射素子の後方側面に偏光子と液晶層との組み合わせが存在して、表示装置の周辺からの画像は、背景として目に見える。このことは、仮想像の強度と実像の強度との間において満足な比率を得ることことができるように、背景画像の強度に影響を及ぼす可能性を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記日本国特許明細書に説明された表示装置の構造は、得られる画像の大きさが限定されるという欠点を有する。これは、斜めに設けられた半透過型反射素子を、最大限のアパーチャ角度の境界でもある視覚路の外側に設けられたレンズと組み合わせて使用することによって、画像の大きさに関連するアパーチャ角度が限定されるからである。さらに、前記日本国特許出願公報に説明された表示装置は、視覚路の外側の拡大光学系及び画像生成手段の存在のために、高さ方向にかなり大きな空間を必要とするであろうということに留意されたい。
【0004】
本発明の目的は、本発明の好ましい実施例の場合であるか否かに係わらず、従来技術の上述された欠点の相当な改善が実現される、冒頭段落にて説明された表示装置を供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的のために、本発明は、画像生成手段が、透明であると共に、表示装置の周辺から到来する外部光を視覚路に存在させて目に向かって通すために、視覚路に設けられるということを特徴とする。このような画像生成手段の使用は、 目に対して広い開口角、すなわち、大きい画像寸法が得られることができるように、拡大光学系及び/又は画像生成手段それ自体を、目の前方にかなり近接させて置く可能性を提供する。これはかなり小さい画像生成手段によって可能であり、このことは表示装置の原価を引き下げる。画像生成手段の透明な性質のために、目に対して仮想像と周辺の画像とを組み合わせることが可能である。
【0006】
画像生成手段に光を結合させて仮想像の輝度を強めるために、本発明による表示装置の好ましい実施例は、上記表示装置が、画像生成手段について少なくとも1つの目から離れた側の視覚路において斜めに設けられる半透過型反射素子を備え、上記素子が、視覚路の外側の光源から到来する光を画像生成手段へ反射させると共に、外部光を目に向かって通すことを特徴とする。原則として、視覚路の外側に存在する光源は、例えば、太陽光によって形成され得る。反射素子は光を部分的に透過させるので、目に対して仮想像と周辺の画像とを組み合わせることは、ここでも依然として可能である。
【0007】
可能な限り一定の画質を得るために、本発明による表示装置は、好ましくは、半透過型反射素子を介して画像生成手段を照射するように、視覚路の外側に設けられる人工光源を備えている。拡散された又は拡散されていない周辺光によって仮想像を視覚化させることは、本発明の範囲内において可能ではあるけれども、人工光を使用することにより上述の利点がもたらされる。
【0008】
半透過型反射素子は、好ましくは、半透過型偏光ミラーによって構成される。これにより、さらに、外部光が偏光の所与の状態を推定するであろうということから、偏光された外部光は、さらに、透過型液晶マトリックスにより変調されるという利点がもたらされる。このことは、透過型液晶マトリックスを適切に制御することによって、透過型液晶マトリックスの仮想像と、外部光の実像との双方の強度の共通制御が、共同して調整され得るということを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明による表示装置の非常に実用的な実施例は、画像生成手段が、透過型液晶マトリックスを有する場合に得られることができる。このような実施例は、本発明時に利用可能な透明画像生成手段を利用している。 視覚路において透過型液晶マトリックスを使用することによって、透過型液晶マトリックスの大きさと拡大光学系の大きさとの双方がかなり制限され得るので、最適な倍率ファクタ及び結果として生じる改善された画像寸法をもつ、かなり小型の表示装置が得られることができる。このことは、さらに、本発明による表示装置の原価を引き下げる。
【0010】
簡略なやり方で仮想像を視覚化するためには、少なくとも1つの目と画像生成手段との間に設けられる偏光子が、特に透過型液晶マトリックスにおいて、好ましく用いられる。この偏光子は、本発明による表示装置の好ましい実施例において供給されている。
【0011】
原則として、本発明による表示装置は、半透過型反射性の光学素子を使用するために、表示装置の周辺の実像と人工画像とを組み合わせる可能性を提供する。本発明による表示装置は、好ましくは、当該表示装置が、画像生成手段について少なくとも1つの目から離れた側に、外部光に対して調整可能なシャッタ素子を備えることを特徴としている。そのために、このことは、例えば、透過型液晶マトリックスによって生成される仮想像のみが目に見えるように、外部光を除去する可能性をさらにもたらす。
【0012】
このシャッタ素子が、視覚路の内側と外側との間で置き換え可能なシャッタによって構成されるならば、このような調整可能なシャッタ素子の非常に有利な且つ簡略な実施例が得られる。このようなシャッタは、表示装置の可能なハウジングの外側における適切な動作手段を手動で動作することによって、置き換えられてもよい。
【0013】
代替方法として、シャッタは、半透過型反射素子から離れた液晶の側に偏光子をもつ液晶によって構成されてもよい。この好ましい実施例は、偏光される光の量が、液晶の適切な制御によってステップ毎ではなく(steplessly)調整されることが可能であり、この光が半透過型反射素子に通されるという利点を有する。仮想像と実像との間の望ましい比率は、こうしたやり方で調整され得る。
【0014】
拡大光学系が、少なくとも1つの目と対向する画像生成手段の側の視覚路に存在する場合、本発明による表示装置の超小型の実施例が得られることができる。
【0015】
非常に有利な好ましい実施例によれば、本発明による表示装置は、外部光について別個の光学系を備えている。例えば、外部光源から到来する光が、このような別個の光学系によって増加され得る。これは、例えば、手術領域の拡大された画像が得られるような外科の用途において有利になり得る。
【0016】
別個の光学系を、外部光における拡大光学系の拡大効果を少なくとも部分的に補償するように、有利に適応させることも可能である。それによって、比例して、周辺の画像が、あまりに大きく表示されること、又は実体から離れることが防止される。概して、周辺の画像がこの周辺の実際の寸法と一致する場合が、重要であるとみなされるであろう。
【0017】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施例から明らかになると共に、これらの実施例を参照して明瞭に説明されるであろう。
【実施例1】
【0018】
図1は、本発明による表示装置の第1の好ましい実施例1を実質的に構成する要素を概略的に示している。表示装置1の中央の要素は、半透過型ミラー2である。この半透過型ミラー2は、入力光の半分を反射し、且つ妨害されてない残りの半分を通す。半透過型ミラー2のこうした特性は、目3に対して仮想像と実像とを組み合わせる可能性を提供する。想像上の視覚路4は、目3に対して垂直に延在する。本明細書の以下に明瞭に説明されるであろう複数の要素は、この視覚路4の範囲内及びその外側に存在する。半透過型ミラー2は既述されている。上記ミラー2から見ると、透過型液晶マトリックス5、垂直偏光フィルタ6及び拡大レンズ7は、このミラー2と目3との間に設けられている。透過型液晶マトリックスは、当業者に知られると共に、制御系(図示略)によって個別に且つ電子的に制御可能である液晶素子のマトリックスから構成され、これらの素子を用いて画像が生成され得る。所与のマトリックス素子に対する制御信号に依存して、関連したマトリックス素子に入射する光の偏光状態の変化が起こるであろう。直線偏光された光は、これも本明細書の以下に説明されるであろう垂直偏光フィルタ6によって、より多い程度又はより少ない程度に通される。
【0019】
液晶ディスプレイ(LCD)を使用する際、参照符号5により示されている透過型液晶マトリックスは、互いに関して90度の回転角度で、通常に動作する2つの偏光フィルタの間に組み込まれている。表示装置1は、後方偏光フィルタが垂直偏光フィルタ6によって構成され、前方偏光フィルタが水平偏光フィルタ8によって構成されるような構造を有している。水平偏光フィルタ8と同様に、視覚路4の外側に存在する例えばLEDによって形成され得る光源9から到来する光は、水平状態11の偏光と仮定する。この水平偏光された光11が、半透過型ミラー2によって、透過型液晶マトリックス5に対して垂直な方向に、且つ視覚路4に対して平行な方向に、半分だけ反射される。この反射された部分は、参照符号12によって示されている。残りの半分の光は、その本来の経路上で妨害されずに通され、それ以上に利用されることはない。透過型液晶マトリックス5から反射された水平偏光12による照射のために、透過型液晶マトリックス5によって生成される画像を視覚化することは原則的に可能である。関連のマトリックス素子の制御電圧に依存して、反射された水平偏光12の偏光状態の変化が、マトリックス素子ごとに起こったり又は起こらなかったりするであろう。このことは、変調光ビーム14につながり、該ビームは起こった偏光状態の変化の程度に依存して、垂直偏光フィルタ6を所与の比例限度まで通過するであろう。この画像光15は、目3に見える。拡大レンズ7は、光15によって表される画像の寸法を増大させるために供給されている。
【0020】
図1に概略的に示されているように、表示装置1は、透過型液晶マトリックス5によって生成される仮想像を、やはり視覚路4にある実像16と組み合わせる可能性を提供する。表示装置1は、実像16と対向する側にシャッタ17を有し、このシャッタは、例えば、パニング又は置換によって、視覚路4の範囲内及び外側に置き換え可能である。図1に示される状態では、シャッタ17が視覚路4内にある。そうでなければ、実像16からの光18は、拡大レンズ7の 拡大効果を補償することを目的とする縮小レンズ19を通過する。レンズ7とレンズ19との組み合わされた作用により、実像16は、実際の寸法において目3で観察されるであろう。光18は、目3までのこの光自体の経路上で半透過型ミラー2と出会う。光18の片方の半分20が、約90度の角度で反射される一方で、他方の半分21は、妨害されずにその光自体の経路をたどり続ける。光21は、この光21が光18の半分だけの強度を有して、光18と同じ特性を有する。透過型液晶マトリックス5を介した光21の通過は、光ビーム21の所与の偏光状態が欠如するために、透過型液晶マトリックス5から出力する光ビーム22に対するいかなる正味の影響も及ぼさない。出力する光ビーム22は、垂直偏光フィルタ6によって垂直に偏光されるので、実像16から到来する光から生じる画像光23が作り出される。画像光23は、目3に見える。
【0021】
仮想像と実像16との間の比率を制御するために、限定された数の可能性が利用可能である。シャッタ17を動作することによって、実像16は、目3から完全に遮蔽されてもよい。光源9を減光する又は増光することによって光10の強度に影響を及ぼすと、仮想像の強度に対しても対応する影響が及ぼされる。さらに、このように仮想像を生成することとは無関係に用いられる一般的な制御信号によって、透過型液晶マトリックス5のマトリックス素子を制御することも可能である。
【実施例2】
【0022】
図2に示される第2の好ましい実施例による表示装置31は、種々の態様において図1の表示装置1と一致する。これらの一致性は、特に、光源32、視覚路34をもつ目33、拡大レンズ35、垂直偏光フィルタ36、透過型液晶マトリックス37、縮小レンズ38及び実像39の存在である。
【0023】
表示装置1と比較すると、半透過型ミラー2が、偏光ビームスプリッタ40と取り替えられている。偏光ビームスプリッタ40は、光源32からの光41のような入力光を、水平に偏光された状態(参照符号42)では反射させると共に、垂直に偏光された状態(参照符号43)の光を反射させない特性を有する。少なくとも現在入手可能な偏光ビームスプリッタの反射特性について言えば、限定される性質のために、水平偏光フィルタ44が、第2の表示装置31の光源32と偏光ビームスプリッタ40との間に設けられている。この水平偏光フィルタ44は、光源32からの光を、この光が偏光ビームスプリッタ40によって反射される前に、水平に偏光された状態に至らせる。偏光の垂直状態の光の割合が欠如するために、偏光ビームスプリッタ40によって反射されない光ビーム43は存在しない。それゆえに、光41及び光42は、特性及び照度の双方に関して互いに等しい。偏光ビームスプリッタ40により、光源32から到来する光の状態は、図1の表示装置1における状態に等しい。反射され、且つ水平に偏光された光42は、生成されるべき仮想像に依存して、光42に変調する影響を及ぼす透過型液晶マトリックス37と、透過型液晶マトリックス37で生成される画像の表示である画像光45を視覚化するために、垂直偏光フィルタ36と、拡大レンズ35とを連続的に通過する。
【0024】
表示装置1と比較すると、図2の表示装置31において半透過型ミラー2及びシャッタ17は、液晶46及び水平偏光フィルタ47の組み合わせと取り替えられている。光48は、水平偏光フィルタ47によって水平偏光49に偏光される。液晶46の制御に依存して、水平に偏光される光は、その偏光状態を変化させる。水平に偏光され、又は水平に偏光されない光50は、その後に垂直偏光状態において反射され(参照符号51)、液晶46で起こった偏光の変化の程度に依存する比率で、偏光ビームスプリッタ40によって部分的に水平偏光状態において通過される。実像39から生じる光52は、光源32からの反射光42と同じ偏光状態を有する。光52の強度は、特に、液晶46で起こった偏光の変化の程度に依存する。液晶46を調整することによって、光42の強度と光52の強度との間の好適な比率が得られることができる。光42と同様に、光52は、仮想像の場合、透過型液晶マトリックス37によって変調光53に変調されるであろう。この変調は、光42の変調光54への変調と逆である。偏光の変化の程度に依存して、この変調光53は、垂直偏光フィルタ36を通り、拡大レンズ35を介した通過の後に、目33に見えるようになるであろう。
【0025】
図2の表示装置31と、図1の表示装置1との主な差異は、光源32からの光と実像39からの光との双方が、最初に述べた表示装置内の透過型液晶マトリックス37によって変調されるのに対して、実像16の光の強度が、表示装置1においてはステップ毎ではなく調整されることができないということにある。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明は、上記に説明される実施例に限定されるものではなく、添付される特許請求の範囲によって規定される。これに関しては、レンズ7、19、35及び47が、例えば、ミラー、ホログラム又はレンズ系によって構成される、いかなる他の好適な光学系によって取り替えられてもよいことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】概略的に第1の好ましい実施例を示す。
【図2】概略的に第2の好ましい実施例を示す。
【0001】
本発明は、視覚路(eye path)を規定する少なくとも1つの目を位置決めする表示装置であって、当該表示装置が、人工画像を生成するための画像生成手段と、前記画像生成手段を電子的に制御するための制御系と、前記少なくとも1つの目に対して前記人工画像を仮想像に拡大するための拡大光学系とを有する表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
眼鏡又はヘルメットの形態であることが多いこのような表示装置は、日本国特許出願公開番号の特開平10−104549号から知られている。この装置は、所望の仮想像が生成され得るように、制御系によって制御されると共に、視覚路の外側に設けられる画像生成手段を有する。画像生成手段からの画像は、視覚路において斜めに設けられる半透過型反射素子と、視覚路の外側に設けられるレンズとを介して目に見える。反射素子の半透過性のために、反射素子の後方側面に偏光子と液晶層との組み合わせが存在して、表示装置の周辺からの画像は、背景として目に見える。このことは、仮想像の強度と実像の強度との間において満足な比率を得ることことができるように、背景画像の強度に影響を及ぼす可能性を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記日本国特許明細書に説明された表示装置の構造は、得られる画像の大きさが限定されるという欠点を有する。これは、斜めに設けられた半透過型反射素子を、最大限のアパーチャ角度の境界でもある視覚路の外側に設けられたレンズと組み合わせて使用することによって、画像の大きさに関連するアパーチャ角度が限定されるからである。さらに、前記日本国特許出願公報に説明された表示装置は、視覚路の外側の拡大光学系及び画像生成手段の存在のために、高さ方向にかなり大きな空間を必要とするであろうということに留意されたい。
【0004】
本発明の目的は、本発明の好ましい実施例の場合であるか否かに係わらず、従来技術の上述された欠点の相当な改善が実現される、冒頭段落にて説明された表示装置を供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この目的のために、本発明は、画像生成手段が、透明であると共に、表示装置の周辺から到来する外部光を視覚路に存在させて目に向かって通すために、視覚路に設けられるということを特徴とする。このような画像生成手段の使用は、 目に対して広い開口角、すなわち、大きい画像寸法が得られることができるように、拡大光学系及び/又は画像生成手段それ自体を、目の前方にかなり近接させて置く可能性を提供する。これはかなり小さい画像生成手段によって可能であり、このことは表示装置の原価を引き下げる。画像生成手段の透明な性質のために、目に対して仮想像と周辺の画像とを組み合わせることが可能である。
【0006】
画像生成手段に光を結合させて仮想像の輝度を強めるために、本発明による表示装置の好ましい実施例は、上記表示装置が、画像生成手段について少なくとも1つの目から離れた側の視覚路において斜めに設けられる半透過型反射素子を備え、上記素子が、視覚路の外側の光源から到来する光を画像生成手段へ反射させると共に、外部光を目に向かって通すことを特徴とする。原則として、視覚路の外側に存在する光源は、例えば、太陽光によって形成され得る。反射素子は光を部分的に透過させるので、目に対して仮想像と周辺の画像とを組み合わせることは、ここでも依然として可能である。
【0007】
可能な限り一定の画質を得るために、本発明による表示装置は、好ましくは、半透過型反射素子を介して画像生成手段を照射するように、視覚路の外側に設けられる人工光源を備えている。拡散された又は拡散されていない周辺光によって仮想像を視覚化させることは、本発明の範囲内において可能ではあるけれども、人工光を使用することにより上述の利点がもたらされる。
【0008】
半透過型反射素子は、好ましくは、半透過型偏光ミラーによって構成される。これにより、さらに、外部光が偏光の所与の状態を推定するであろうということから、偏光された外部光は、さらに、透過型液晶マトリックスにより変調されるという利点がもたらされる。このことは、透過型液晶マトリックスを適切に制御することによって、透過型液晶マトリックスの仮想像と、外部光の実像との双方の強度の共通制御が、共同して調整され得るということを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明による表示装置の非常に実用的な実施例は、画像生成手段が、透過型液晶マトリックスを有する場合に得られることができる。このような実施例は、本発明時に利用可能な透明画像生成手段を利用している。 視覚路において透過型液晶マトリックスを使用することによって、透過型液晶マトリックスの大きさと拡大光学系の大きさとの双方がかなり制限され得るので、最適な倍率ファクタ及び結果として生じる改善された画像寸法をもつ、かなり小型の表示装置が得られることができる。このことは、さらに、本発明による表示装置の原価を引き下げる。
【0010】
簡略なやり方で仮想像を視覚化するためには、少なくとも1つの目と画像生成手段との間に設けられる偏光子が、特に透過型液晶マトリックスにおいて、好ましく用いられる。この偏光子は、本発明による表示装置の好ましい実施例において供給されている。
【0011】
原則として、本発明による表示装置は、半透過型反射性の光学素子を使用するために、表示装置の周辺の実像と人工画像とを組み合わせる可能性を提供する。本発明による表示装置は、好ましくは、当該表示装置が、画像生成手段について少なくとも1つの目から離れた側に、外部光に対して調整可能なシャッタ素子を備えることを特徴としている。そのために、このことは、例えば、透過型液晶マトリックスによって生成される仮想像のみが目に見えるように、外部光を除去する可能性をさらにもたらす。
【0012】
このシャッタ素子が、視覚路の内側と外側との間で置き換え可能なシャッタによって構成されるならば、このような調整可能なシャッタ素子の非常に有利な且つ簡略な実施例が得られる。このようなシャッタは、表示装置の可能なハウジングの外側における適切な動作手段を手動で動作することによって、置き換えられてもよい。
【0013】
代替方法として、シャッタは、半透過型反射素子から離れた液晶の側に偏光子をもつ液晶によって構成されてもよい。この好ましい実施例は、偏光される光の量が、液晶の適切な制御によってステップ毎ではなく(steplessly)調整されることが可能であり、この光が半透過型反射素子に通されるという利点を有する。仮想像と実像との間の望ましい比率は、こうしたやり方で調整され得る。
【0014】
拡大光学系が、少なくとも1つの目と対向する画像生成手段の側の視覚路に存在する場合、本発明による表示装置の超小型の実施例が得られることができる。
【0015】
非常に有利な好ましい実施例によれば、本発明による表示装置は、外部光について別個の光学系を備えている。例えば、外部光源から到来する光が、このような別個の光学系によって増加され得る。これは、例えば、手術領域の拡大された画像が得られるような外科の用途において有利になり得る。
【0016】
別個の光学系を、外部光における拡大光学系の拡大効果を少なくとも部分的に補償するように、有利に適応させることも可能である。それによって、比例して、周辺の画像が、あまりに大きく表示されること、又は実体から離れることが防止される。概して、周辺の画像がこの周辺の実際の寸法と一致する場合が、重要であるとみなされるであろう。
【0017】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以下に説明される実施例から明らかになると共に、これらの実施例を参照して明瞭に説明されるであろう。
【実施例1】
【0018】
図1は、本発明による表示装置の第1の好ましい実施例1を実質的に構成する要素を概略的に示している。表示装置1の中央の要素は、半透過型ミラー2である。この半透過型ミラー2は、入力光の半分を反射し、且つ妨害されてない残りの半分を通す。半透過型ミラー2のこうした特性は、目3に対して仮想像と実像とを組み合わせる可能性を提供する。想像上の視覚路4は、目3に対して垂直に延在する。本明細書の以下に明瞭に説明されるであろう複数の要素は、この視覚路4の範囲内及びその外側に存在する。半透過型ミラー2は既述されている。上記ミラー2から見ると、透過型液晶マトリックス5、垂直偏光フィルタ6及び拡大レンズ7は、このミラー2と目3との間に設けられている。透過型液晶マトリックスは、当業者に知られると共に、制御系(図示略)によって個別に且つ電子的に制御可能である液晶素子のマトリックスから構成され、これらの素子を用いて画像が生成され得る。所与のマトリックス素子に対する制御信号に依存して、関連したマトリックス素子に入射する光の偏光状態の変化が起こるであろう。直線偏光された光は、これも本明細書の以下に説明されるであろう垂直偏光フィルタ6によって、より多い程度又はより少ない程度に通される。
【0019】
液晶ディスプレイ(LCD)を使用する際、参照符号5により示されている透過型液晶マトリックスは、互いに関して90度の回転角度で、通常に動作する2つの偏光フィルタの間に組み込まれている。表示装置1は、後方偏光フィルタが垂直偏光フィルタ6によって構成され、前方偏光フィルタが水平偏光フィルタ8によって構成されるような構造を有している。水平偏光フィルタ8と同様に、視覚路4の外側に存在する例えばLEDによって形成され得る光源9から到来する光は、水平状態11の偏光と仮定する。この水平偏光された光11が、半透過型ミラー2によって、透過型液晶マトリックス5に対して垂直な方向に、且つ視覚路4に対して平行な方向に、半分だけ反射される。この反射された部分は、参照符号12によって示されている。残りの半分の光は、その本来の経路上で妨害されずに通され、それ以上に利用されることはない。透過型液晶マトリックス5から反射された水平偏光12による照射のために、透過型液晶マトリックス5によって生成される画像を視覚化することは原則的に可能である。関連のマトリックス素子の制御電圧に依存して、反射された水平偏光12の偏光状態の変化が、マトリックス素子ごとに起こったり又は起こらなかったりするであろう。このことは、変調光ビーム14につながり、該ビームは起こった偏光状態の変化の程度に依存して、垂直偏光フィルタ6を所与の比例限度まで通過するであろう。この画像光15は、目3に見える。拡大レンズ7は、光15によって表される画像の寸法を増大させるために供給されている。
【0020】
図1に概略的に示されているように、表示装置1は、透過型液晶マトリックス5によって生成される仮想像を、やはり視覚路4にある実像16と組み合わせる可能性を提供する。表示装置1は、実像16と対向する側にシャッタ17を有し、このシャッタは、例えば、パニング又は置換によって、視覚路4の範囲内及び外側に置き換え可能である。図1に示される状態では、シャッタ17が視覚路4内にある。そうでなければ、実像16からの光18は、拡大レンズ7の 拡大効果を補償することを目的とする縮小レンズ19を通過する。レンズ7とレンズ19との組み合わされた作用により、実像16は、実際の寸法において目3で観察されるであろう。光18は、目3までのこの光自体の経路上で半透過型ミラー2と出会う。光18の片方の半分20が、約90度の角度で反射される一方で、他方の半分21は、妨害されずにその光自体の経路をたどり続ける。光21は、この光21が光18の半分だけの強度を有して、光18と同じ特性を有する。透過型液晶マトリックス5を介した光21の通過は、光ビーム21の所与の偏光状態が欠如するために、透過型液晶マトリックス5から出力する光ビーム22に対するいかなる正味の影響も及ぼさない。出力する光ビーム22は、垂直偏光フィルタ6によって垂直に偏光されるので、実像16から到来する光から生じる画像光23が作り出される。画像光23は、目3に見える。
【0021】
仮想像と実像16との間の比率を制御するために、限定された数の可能性が利用可能である。シャッタ17を動作することによって、実像16は、目3から完全に遮蔽されてもよい。光源9を減光する又は増光することによって光10の強度に影響を及ぼすと、仮想像の強度に対しても対応する影響が及ぼされる。さらに、このように仮想像を生成することとは無関係に用いられる一般的な制御信号によって、透過型液晶マトリックス5のマトリックス素子を制御することも可能である。
【実施例2】
【0022】
図2に示される第2の好ましい実施例による表示装置31は、種々の態様において図1の表示装置1と一致する。これらの一致性は、特に、光源32、視覚路34をもつ目33、拡大レンズ35、垂直偏光フィルタ36、透過型液晶マトリックス37、縮小レンズ38及び実像39の存在である。
【0023】
表示装置1と比較すると、半透過型ミラー2が、偏光ビームスプリッタ40と取り替えられている。偏光ビームスプリッタ40は、光源32からの光41のような入力光を、水平に偏光された状態(参照符号42)では反射させると共に、垂直に偏光された状態(参照符号43)の光を反射させない特性を有する。少なくとも現在入手可能な偏光ビームスプリッタの反射特性について言えば、限定される性質のために、水平偏光フィルタ44が、第2の表示装置31の光源32と偏光ビームスプリッタ40との間に設けられている。この水平偏光フィルタ44は、光源32からの光を、この光が偏光ビームスプリッタ40によって反射される前に、水平に偏光された状態に至らせる。偏光の垂直状態の光の割合が欠如するために、偏光ビームスプリッタ40によって反射されない光ビーム43は存在しない。それゆえに、光41及び光42は、特性及び照度の双方に関して互いに等しい。偏光ビームスプリッタ40により、光源32から到来する光の状態は、図1の表示装置1における状態に等しい。反射され、且つ水平に偏光された光42は、生成されるべき仮想像に依存して、光42に変調する影響を及ぼす透過型液晶マトリックス37と、透過型液晶マトリックス37で生成される画像の表示である画像光45を視覚化するために、垂直偏光フィルタ36と、拡大レンズ35とを連続的に通過する。
【0024】
表示装置1と比較すると、図2の表示装置31において半透過型ミラー2及びシャッタ17は、液晶46及び水平偏光フィルタ47の組み合わせと取り替えられている。光48は、水平偏光フィルタ47によって水平偏光49に偏光される。液晶46の制御に依存して、水平に偏光される光は、その偏光状態を変化させる。水平に偏光され、又は水平に偏光されない光50は、その後に垂直偏光状態において反射され(参照符号51)、液晶46で起こった偏光の変化の程度に依存する比率で、偏光ビームスプリッタ40によって部分的に水平偏光状態において通過される。実像39から生じる光52は、光源32からの反射光42と同じ偏光状態を有する。光52の強度は、特に、液晶46で起こった偏光の変化の程度に依存する。液晶46を調整することによって、光42の強度と光52の強度との間の好適な比率が得られることができる。光42と同様に、光52は、仮想像の場合、透過型液晶マトリックス37によって変調光53に変調されるであろう。この変調は、光42の変調光54への変調と逆である。偏光の変化の程度に依存して、この変調光53は、垂直偏光フィルタ36を通り、拡大レンズ35を介した通過の後に、目33に見えるようになるであろう。
【0025】
図2の表示装置31と、図1の表示装置1との主な差異は、光源32からの光と実像39からの光との双方が、最初に述べた表示装置内の透過型液晶マトリックス37によって変調されるのに対して、実像16の光の強度が、表示装置1においてはステップ毎ではなく調整されることができないということにある。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明は、上記に説明される実施例に限定されるものではなく、添付される特許請求の範囲によって規定される。これに関しては、レンズ7、19、35及び47が、例えば、ミラー、ホログラム又はレンズ系によって構成される、いかなる他の好適な光学系によって取り替えられてもよいことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】概略的に第1の好ましい実施例を示す。
【図2】概略的に第2の好ましい実施例を示す。
Claims (12)
- 視覚路を規定する少なくとも1つの目を位置決めする表示装置であって、当該表示装置が、人工画像を生成するための画像生成手段と、前記画像生成手段を電子的に駆動するための制御系と、前記少なくとも1つの目に対して前記人工画像を仮想像に拡大するための拡大光学系とを有する表示装置において、前記画像生成手段が、透明であると共に、当該表示装置の周辺から到来する外部光を前記視覚路に存在させて前記目に向かって通すために、前記視覚路に存在することを特徴とする表示装置。
- 前記表示装置が、前記画像生成手段について前記少なくとも1つの目から離れた側の前記視覚路において斜めに設けられる半透過型反射素子を備え、前記素子が、前記視覚路の外側の光源から到来する光を前記画像生成手段へ反射させると共に、前記外部光を前記目に向かって通すことを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
- 前記表示装置が、前記半透過型反射素子を介して前記画像生成手段を照射するために、前記視覚路の外側に設けられる人工光源を備えることを特徴とする、請求項2に記載の表示装置。
- 前記半透過型反射素子が、半透過型偏光ミラーによって構成されることを特徴とする、請求項2又は3に記載の表示装置。
- 前記画像生成手段が、透過型液晶マトリックスを有することを特徴とする、請求項1、2、3又は4に記載の表示装置。
- 前記表示装置が、前記少なくとも1つの目と、前記画像生成手段との間に設けられる偏光子を備えることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記表示装置が、前記画像生成手段について前記少なくとも1つの目から離れた側に、前記外部光に対して調整可能なシャッタ素子を備えることを特徴とする、請求項1乃至6の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記シャッタ素子が、前記視覚路の内側の位置と外側の位置との間において、置き換え可能であるシャッタによって構成されることを特徴とする、請求項7に記載の表示装置。
- 前記シャッタが、前記画像生成手段から離れた液晶の側に偏光子をもつ前記液晶によって構成されることを特徴とする、請求項7に記載の表示装置。
- 前記拡大光学系が、前記少なくとも1つの目と対向する前記画像生成手段の側の前記視覚路に存在することを特徴とする、請求項1乃至9の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記表示装置が、前記外部光に対する別個の光学系を備えることを特徴とする、請求項1乃至10の何れか1項に記載の表示装置。
- 前記別個の光学系が、前記外部光に対する前記拡大光学系の拡大効果を、少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項11に記載の表示装置。
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