JP3413885B2 - ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置 - Google Patents
ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レンズ系を通して見
るディスプレイの虚像と、外景（外の景色）を同一視野
内に合成して確認できるディスプレイ装置及び該装置を
用いる眼鏡型映像表示装置に関し、特に、レンズ系を通
して外景を確認できる構成とすることにより、レンズ系
が小さくなって全体の軽量，小型化を図ることができる
ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装
置に係わる。
るディスプレイの虚像と、外景（外の景色）を同一視野
内に合成して確認できるディスプレイ装置及び該装置を
用いる眼鏡型映像表示装置に関し、特に、レンズ系を通
して外景を確認できる構成とすることにより、レンズ系
が小さくなって全体の軽量，小型化を図ることができる
ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装
置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】例えば、凸レンズを通してディスプレイ
に映し出される虚像（映像）と、外景を同一視野内に合
成して見れるようにしたディスプレイ装置が知られてい
る。これを、図１２によって具体的に説明すると、１０
０はディスプレイ装置である。このディスプレイ装置１
００は、小型ディスプレイ１０１に映し出される映像を
レンズ系としての凸レンズ１０２で拡大した後、ビーム
スプリッタとしてのハーフミラー１０３に反射させて眼
球Ａでその虚像が見れると共に、ハーフミラー１０３を
通して外景が確認できるものである。
に映し出される虚像（映像）と、外景を同一視野内に合
成して見れるようにしたディスプレイ装置が知られてい
る。これを、図１２によって具体的に説明すると、１０
０はディスプレイ装置である。このディスプレイ装置１
００は、小型ディスプレイ１０１に映し出される映像を
レンズ系としての凸レンズ１０２で拡大した後、ビーム
スプリッタとしてのハーフミラー１０３に反射させて眼
球Ａでその虚像が見れると共に、ハーフミラー１０３を
通して外景が確認できるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のディスプレ
イ装置１００において凸レンズ１０２は光学的には図１
２中点線で示す１０２′の位置に存在するが、この凸レ
ンズ１０２（１０２′）と眼球Ａの距離Ｓが離れている
ため、凸レンズ１０２の径（直径）Ｌが大きくなり、装
置全体が大きくて重くなる欠点があった。また、凸レン
ズ１０２の径Ｌが大きいので、凸レンズ１０２の収差が
大きくなる欠点があった。
イ装置１００において凸レンズ１０２は光学的には図１
２中点線で示す１０２′の位置に存在するが、この凸レ
ンズ１０２（１０２′）と眼球Ａの距離Ｓが離れている
ため、凸レンズ１０２の径（直径）Ｌが大きくなり、装
置全体が大きくて重くなる欠点があった。また、凸レン
ズ１０２の径Ｌが大きいので、凸レンズ１０２の収差が
大きくなる欠点があった。
【０００４】そこで、この発明は、装置全体の軽量，小
型化を図ることができるディスプレイ装置及び該装置を
用いる眼鏡型映像表示装置を提供するものである。
型化を図ることができるディスプレイ装置及び該装置を
用いる眼鏡型映像表示装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ディスプレイに映し出さ
れる映像をレンズ系を通すと共にビームスプリッタで反
射させて眼球に投射させるようにしたディスプレイ装置
において、上記ビームスプリッタと上記眼球との間に上
記レンズ系を介在する一方、上記ビームスプリッタの前
方に、上記ディスプレイの光に対しては上記レンズ系の
レンズ効果を作用させるが外光に対しては該レンズ系の
レンズ効果を作用させないように機能する光分離手段を
配置してある。
れる映像をレンズ系を通すと共にビームスプリッタで反
射させて眼球に投射させるようにしたディスプレイ装置
において、上記ビームスプリッタと上記眼球との間に上
記レンズ系を介在する一方、上記ビームスプリッタの前
方に、上記ディスプレイの光に対しては上記レンズ系の
レンズ効果を作用させるが外光に対しては該レンズ系の
レンズ効果を作用させないように機能する光分離手段を
配置してある。
【０００６】
【作用】レンズ系を通して外景を確認できる構成とした
ことにより、レンズ系と眼球との間の距離が短くなる。
これにより、レンズ系の径が小さくなり、装置全体が軽
量，小型化される。また、レンズ系の径が小さくなるの
で、レンズ収差の少ないディスプレイの虚像を見ること
が可能となる。
ことにより、レンズ系と眼球との間の距離が短くなる。
これにより、レンズ系の径が小さくなり、装置全体が軽
量，小型化される。また、レンズ系の径が小さくなるの
で、レンズ収差の少ないディスプレイの虚像を見ること
が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面と共に詳述す
る。
る。
【０００８】図１において、１は眼鏡型映像表示装置で
あり、ディスプレイ装置１０と、このディスプレイ装置
１０を頭部に装着する例えばサンバイザー型の頭部装着
部材２とで大略構成されている。
あり、ディスプレイ装置１０と、このディスプレイ装置
１０を頭部に装着する例えばサンバイザー型の頭部装着
部材２とで大略構成されている。
【０００９】図１，図２に示すように、ディスプレイ装
置１０は、その筐体１１内に、上から順に、液晶パネル
等から成る偏光特性を持つ小型ディスプレイ１２と、こ
の小型ディスプレイ１２の表示部１２ａに映し出される
映像（ディスプレイ光ＣD）を眼球Ａ側に反射させるビ
ームスプリッタとしてのハーフミラー１３と、このハー
フミラー１３と眼球Ａとの間に介在され、該ハーフミラ
ー１３で反射された小型ディスプレイ１２の映像を拡大
して眼球Ａに投射させるレンズ系１４と、上記ハーフミ
ラー１３の前方において、上記小型ディスプレイ１２の
ディスプレイ光ＣDに対しては上記レンズ系１４のレン
ズ効果を作用させるが外光Ｃに対しては該レンズ系１４
のレンズ効果を作用させないように機能する光分離手段
としての偏光フィルタ（偏光光分離手段）１５と、この
偏光フィルタ１５の前方に配置され、外光Ｃの光量をコ
ントロールする光減光手段としての液晶シャッタ１６と
がそれぞれ配置されることにより構成されている。
置１０は、その筐体１１内に、上から順に、液晶パネル
等から成る偏光特性を持つ小型ディスプレイ１２と、こ
の小型ディスプレイ１２の表示部１２ａに映し出される
映像（ディスプレイ光ＣD）を眼球Ａ側に反射させるビ
ームスプリッタとしてのハーフミラー１３と、このハー
フミラー１３と眼球Ａとの間に介在され、該ハーフミラ
ー１３で反射された小型ディスプレイ１２の映像を拡大
して眼球Ａに投射させるレンズ系１４と、上記ハーフミ
ラー１３の前方において、上記小型ディスプレイ１２の
ディスプレイ光ＣDに対しては上記レンズ系１４のレン
ズ効果を作用させるが外光Ｃに対しては該レンズ系１４
のレンズ効果を作用させないように機能する光分離手段
としての偏光フィルタ（偏光光分離手段）１５と、この
偏光フィルタ１５の前方に配置され、外光Ｃの光量をコ
ントロールする光減光手段としての液晶シャッタ１６と
がそれぞれ配置されることにより構成されている。
【００１０】筐体１１は頭部装着部材２に接着固定され
ていると共に、この筐体１１内に小型ディスプレイ１２
とハーフミラー１３とレンズ系１４と偏光フィルタ１５
及び液晶シャッタ１６の各周縁部がそれぞれ接着固定さ
れている。また、ハーフミラー１３はレンズ光軸Ｃ0に
対して所定角度（例えば４５°）傾斜するように配置さ
れていると共に、レンズ系１４と偏光フィルタ１５及び
液晶シャッタ１６はレンズ光軸Ｃ0に対してほぼ垂直に
なるように配置してある。さらに、偏光フィルタ１５の
偏光方向はディスプレイ光ＣDと直交するようになって
いる（小型ディスプレイ１２の偏光方向を図面の面上
（以下紙面という）に垂直に、偏光フィルタ１５の偏光
方向を紙面に平行にする）。
ていると共に、この筐体１１内に小型ディスプレイ１２
とハーフミラー１３とレンズ系１４と偏光フィルタ１５
及び液晶シャッタ１６の各周縁部がそれぞれ接着固定さ
れている。また、ハーフミラー１３はレンズ光軸Ｃ0に
対して所定角度（例えば４５°）傾斜するように配置さ
れていると共に、レンズ系１４と偏光フィルタ１５及び
液晶シャッタ１６はレンズ光軸Ｃ0に対してほぼ垂直に
なるように配置してある。さらに、偏光フィルタ１５の
偏光方向はディスプレイ光ＣDと直交するようになって
いる（小型ディスプレイ１２の偏光方向を図面の面上
（以下紙面という）に垂直に、偏光フィルタ１５の偏光
方向を紙面に平行にする）。
【００１１】また、小型ディスプレイ１２及び液晶シャ
ッタ１６にはディスプレイコントローラ３よりコード４
を介してディスプレイシステムコントロール信号が供給
されるようになっていると共に、ディスプレイコントロ
ーラ３には小型ＶＴＲ５よりコード６を介して映像信号
が供給されるようになっている。また、液晶シャッタ１
６の透過率はディスプレイコントローラ３に設けられた
減光率コントロールボリウム７により制御されるように
なっている。
ッタ１６にはディスプレイコントローラ３よりコード４
を介してディスプレイシステムコントロール信号が供給
されるようになっていると共に、ディスプレイコントロ
ーラ３には小型ＶＴＲ５よりコード６を介して映像信号
が供給されるようになっている。また、液晶シャッタ１
６の透過率はディスプレイコントローラ３に設けられた
減光率コントロールボリウム７により制御されるように
なっている。
【００１２】尚、頭部装着部材２を頭部に装着して、デ
ィスプレイコントローラ３及び小型ＶＴＲ５を図示しな
い肩下げベルト等により肩から下げれば携帯型のディス
プレイ鑑賞システムが実現される。また、偏光フィルタ
１５は、該偏光フィルタ１５に自然光（外光）が入射す
ると、偏光軸（一般にはフィルタの延伸方向に対し直角
になる）と同一の波面を持つ光のみが透過する機能を有
する。
ィスプレイコントローラ３及び小型ＶＴＲ５を図示しな
い肩下げベルト等により肩から下げれば携帯型のディス
プレイ鑑賞システムが実現される。また、偏光フィルタ
１５は、該偏光フィルタ１５に自然光（外光）が入射す
ると、偏光軸（一般にはフィルタの延伸方向に対し直角
になる）と同一の波面を持つ光のみが透過する機能を有
する。
【００１３】以上実施例の眼鏡型映像表示装置１によれ
ば、ディスプレイ装置１０の小型ディスプレイ１２の表
示部１２ａのディスプレイ光ＣDをハーフミラー１３で
反射させたあとレンズ系１４に導き、前方に虚像を生成
する。この虚像をレンズ系１４で拡大して一方の眼球Ａ
で見る。この場合、液晶シャッタ１６の内側に偏光フィ
ルタ１５が存在し、ハーフミラー１３とレンズ系１４を
通して外景を見ることができる。即ち、偏光フィルタ１
５によりレンズ系１４をディスプレイ光ＣDに対しては
レンズとして作用するが、偏光フィルタ１５を通過した
外光Ｃに対してはレンズとして作用しない構成としたの
で、外光Ｃに対しては幾何光学的な変形が加えられずレ
ンズ系１４を通して外景（外の景色）を確認することが
できる。また、液晶シャッタ１６の外光Ｃの透過率を減
らせば明るい環境下でも明瞭な虚像を見ることができ
る。
ば、ディスプレイ装置１０の小型ディスプレイ１２の表
示部１２ａのディスプレイ光ＣDをハーフミラー１３で
反射させたあとレンズ系１４に導き、前方に虚像を生成
する。この虚像をレンズ系１４で拡大して一方の眼球Ａ
で見る。この場合、液晶シャッタ１６の内側に偏光フィ
ルタ１５が存在し、ハーフミラー１３とレンズ系１４を
通して外景を見ることができる。即ち、偏光フィルタ１
５によりレンズ系１４をディスプレイ光ＣDに対しては
レンズとして作用するが、偏光フィルタ１５を通過した
外光Ｃに対してはレンズとして作用しない構成としたの
で、外光Ｃに対しては幾何光学的な変形が加えられずレ
ンズ系１４を通して外景（外の景色）を確認することが
できる。また、液晶シャッタ１６の外光Ｃの透過率を減
らせば明るい環境下でも明瞭な虚像を見ることができ
る。
【００１４】このように、レンズ系１４を通して外景を
確認できる構成としたことにより、レンズ系１４と眼球
Ａとの間の距離を可及的に短くすることができる。これ
により、レンズ系１４の径を小さくすることができ、デ
ィスプレイ装置１０を含めた装置１全体の軽量，小型化
を図ることができる。また、レンズ系１４の径を小さく
することができるので、レンズ収差の少ない虚像を見る
ことができ、長時間使用しても目の疲労が少ない。
確認できる構成としたことにより、レンズ系１４と眼球
Ａとの間の距離を可及的に短くすることができる。これ
により、レンズ系１４の径を小さくすることができ、デ
ィスプレイ装置１０を含めた装置１全体の軽量，小型化
を図ることができる。また、レンズ系１４の径を小さく
することができるので、レンズ収差の少ない虚像を見る
ことができ、長時間使用しても目の疲労が少ない。
【００１５】図３は、眼鏡型映像表示装置１に用いられ
る第２の態様のディスプレイ装置１０Ａを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ａでは、レンズ系１４としてホログ
ラム回折格子を利用したホログラムレンズ１４Ａを使用
すると共に、偏光光分離手段として前記第１の態様のデ
ィスプレイ装置１０と同様に偏光フィルタ１５を使用し
たものである。
る第２の態様のディスプレイ装置１０Ａを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ａでは、レンズ系１４としてホログ
ラム回折格子を利用したホログラムレンズ１４Ａを使用
すると共に、偏光光分離手段として前記第１の態様のデ
ィスプレイ装置１０と同様に偏光フィルタ１５を使用し
たものである。
【００１６】この偏光性ホログラムレンズ１４Ａは、図
４に示すように、例えば、紙面に対して垂直に振動する
光Ｃ1，Ｃ2に対してはホログラム回折格子によるレンズ
として作用し、紙面に対して平行に振動する光Ｃ3，Ｃ4
に対しては単なる平板として作用するものである。そし
て、この第２の態様のディスプレイ装置１０Ａを用いた
眼鏡型映像表示装置１は、前記図２に示す第１の態様の
ディスプレイ装置１０を用いた場合と同様の作用，効果
を奏する。
４に示すように、例えば、紙面に対して垂直に振動する
光Ｃ1，Ｃ2に対してはホログラム回折格子によるレンズ
として作用し、紙面に対して平行に振動する光Ｃ3，Ｃ4
に対しては単なる平板として作用するものである。そし
て、この第２の態様のディスプレイ装置１０Ａを用いた
眼鏡型映像表示装置１は、前記図２に示す第１の態様の
ディスプレイ装置１０を用いた場合と同様の作用，効果
を奏する。
【００１７】図５は、眼鏡型映像表示装置１に用いられ
る第３の態様のディスプレイ装置１０Ｂを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ｂではレンズ系１４として複屈折凸
レンズ１４ａと通常の凹レンズ１４ｂを組み合わせたも
の１４Ｂを使用すると共に、偏光光分離手段として前記
第１の態様のディスプレイ装置１０と同様に偏光フィル
タ１５を使用したものである。
る第３の態様のディスプレイ装置１０Ｂを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ｂではレンズ系１４として複屈折凸
レンズ１４ａと通常の凹レンズ１４ｂを組み合わせたも
の１４Ｂを使用すると共に、偏光光分離手段として前記
第１の態様のディスプレイ装置１０と同様に偏光フィル
タ１５を使用したものである。
【００１８】ここで、小型ディスプレイ１２のディスプ
レイ光ＣDは紙面に対して垂直に振動するものとし、複
屈折凸レンズ１４ａの紙面に垂直方向に振動する光に対
する屈折率をｎS、平行に振動する光に対する屈折率を
ｎH、凹レンズ１４ｂの屈折率をｎHとする。また、ｎS
＞ｎHとする。また、ハーフミラー１３の前方に配置さ
れた偏光フィルタ１５は例えば紙面の平行方向に振動す
る光のみを通過させるように機能するようになってい
る。
レイ光ＣDは紙面に対して垂直に振動するものとし、複
屈折凸レンズ１４ａの紙面に垂直方向に振動する光に対
する屈折率をｎS、平行に振動する光に対する屈折率を
ｎH、凹レンズ１４ｂの屈折率をｎHとする。また、ｎS
＞ｎHとする。また、ハーフミラー１３の前方に配置さ
れた偏光フィルタ１５は例えば紙面の平行方向に振動す
る光のみを通過させるように機能するようになってい
る。
【００１９】そして、小型ディスプレイ１２のディスプ
レイ光ＣDに対してはレンズ系１４Ｂが凸レンズとして
作用し、小型ディスプレイ１２の映像を拡大してその虚
像を見れる。また、外光ｃに対しては偏光フィルタ１５
によりレンズ系１４Ｂが単なる平板として作用して、外
景を見ることができる。これにより、第１の態様のディ
スプレイ装置１０と同様に、眼球Ａとレンズ系１４Ｂの
距離を短くできるので、複屈折凸レンズ１４ａと通常の
凹レンズ１４ｂを組み合わせて成るレンズ系１４Ｂの径
を小さくすることができ、ディスプレイ装置１０Ｂを含
めた装置１全体の軽量，小型化を図ることができる。
レイ光ＣDに対してはレンズ系１４Ｂが凸レンズとして
作用し、小型ディスプレイ１２の映像を拡大してその虚
像を見れる。また、外光ｃに対しては偏光フィルタ１５
によりレンズ系１４Ｂが単なる平板として作用して、外
景を見ることができる。これにより、第１の態様のディ
スプレイ装置１０と同様に、眼球Ａとレンズ系１４Ｂの
距離を短くできるので、複屈折凸レンズ１４ａと通常の
凹レンズ１４ｂを組み合わせて成るレンズ系１４Ｂの径
を小さくすることができ、ディスプレイ装置１０Ｂを含
めた装置１全体の軽量，小型化を図ることができる。
【００２０】図６は、眼鏡型映像表示装置１に用いられ
る第４の態様のディスプレイ装置１０Ｃを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ｃでは、レンズ系１４として領域指
定型ホログラムレンズ１４ａ′と領域指定型偏光フィル
タ１４ｂ′を組み合わせたもの１４Ｃを使用すると共
に、偏光光分離手段として前記第１の態様のディスプレ
イ装置１０と同様に偏光フィルタ１５を使用したもので
ある。
る第４の態様のディスプレイ装置１０Ｃを示す。このデ
ィスプレイ装置１０Ｃでは、レンズ系１４として領域指
定型ホログラムレンズ１４ａ′と領域指定型偏光フィル
タ１４ｂ′を組み合わせたもの１４Ｃを使用すると共
に、偏光光分離手段として前記第１の態様のディスプレ
イ装置１０と同様に偏光フィルタ１５を使用したもので
ある。
【００２１】ここで、領域指定型ホログラムレンズ１４
ａ′は、図７に示すように、ホログラフィー基板上で例
えば縦のストライプのように細かいパターンの部分Ｅに
だけレンズ効果を持たせたものである。また、領域指定
型偏光フィルタ１４ｂ′は、上記パターンの部分Ｅと一
致する領域Ｆに図７に示すｙ方向に振動する光Ｃyを、
その他の領域Ｆ′にｚ方向に振動する光Ｃzを、それぞ
れ通過するように偏光領域を指定したものである。
ａ′は、図７に示すように、ホログラフィー基板上で例
えば縦のストライプのように細かいパターンの部分Ｅに
だけレンズ効果を持たせたものである。また、領域指定
型偏光フィルタ１４ｂ′は、上記パターンの部分Ｅと一
致する領域Ｆに図７に示すｙ方向に振動する光Ｃyを、
その他の領域Ｆ′にｚ方向に振動する光Ｃzを、それぞ
れ通過するように偏光領域を指定したものである。
【００２２】そして、ハーフミラー１３の前方に上記ｚ
方向に振動する光のみを通過する偏光フィルタ１５を配
置すると、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ′でレン
ズ効果を受けた外光Ｃは、ｚ方向に振動しているために
領域指定型偏光フィルタ１４ｂ′を通過しないので、外
景をひずみなく確認できる。ここで、小型ディスプレイ
１２のディスプレイ光ＣDの偏光方向を図６では紙面垂
直方向（図７ではｙ方向）にすれば、ハーフミラー１３
で反射したディスプレイ光ＣDは領域指定型ホログラム
レンズ１４ａ′のレンズ効果で拡大され、領域指定型偏
光フィルタ１４ｂ′のＦの領域を通過後、眼球Ａで拡大
された像を確認できる。
方向に振動する光のみを通過する偏光フィルタ１５を配
置すると、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ′でレン
ズ効果を受けた外光Ｃは、ｚ方向に振動しているために
領域指定型偏光フィルタ１４ｂ′を通過しないので、外
景をひずみなく確認できる。ここで、小型ディスプレイ
１２のディスプレイ光ＣDの偏光方向を図６では紙面垂
直方向（図７ではｙ方向）にすれば、ハーフミラー１３
で反射したディスプレイ光ＣDは領域指定型ホログラム
レンズ１４ａ′のレンズ効果で拡大され、領域指定型偏
光フィルタ１４ｂ′のＦの領域を通過後、眼球Ａで拡大
された像を確認できる。
【００２３】また、上記領域指定型ホログラムレンズ１
４ａ′のレンズ効果のない部分Ｅ′を通過したディスプ
レイ光ＣDはｙ方向に偏光していて領域指定型偏光フィ
ルタ１４ｂ′のＦ′の領域を通過しないので、小型ディ
スプレイ１２のハーフミラー１３に反射した直接像は見
えない。
４ａ′のレンズ効果のない部分Ｅ′を通過したディスプ
レイ光ＣDはｙ方向に偏光していて領域指定型偏光フィ
ルタ１４ｂ′のＦ′の領域を通過しないので、小型ディ
スプレイ１２のハーフミラー１３に反射した直接像は見
えない。
【００２４】尚、上記領域指定型偏光フィルタ１４ｂ′
の領域分割のパターンＦ，Ｆ′は、眼球Ａの直前にある
ため、充分細かくすれば人間にはボケて見えなくてパタ
ーンの存在は意識されない。また、上記領域指定型ホロ
グラムレンズ１４ａ′と同じ効果はフレネルレンズでも
実現される。即ち、図７における領域Ｅにだけフレネル
レンズの溝を形成し、領域Ｅ′の部分を平板とすること
により、フレネルレンズで領域指定型ホログラムレンズ
１４ａ′と同様な効果を実現することができる。
の領域分割のパターンＦ，Ｆ′は、眼球Ａの直前にある
ため、充分細かくすれば人間にはボケて見えなくてパタ
ーンの存在は意識されない。また、上記領域指定型ホロ
グラムレンズ１４ａ′と同じ効果はフレネルレンズでも
実現される。即ち、図７における領域Ｅにだけフレネル
レンズの溝を形成し、領域Ｅ′の部分を平板とすること
により、フレネルレンズで領域指定型ホログラムレンズ
１４ａ′と同様な効果を実現することができる。
【００２５】図２に示すディスプレイ装置１０におい
て、ディスプレイ光ＣDを、図８のように、ある波長領
域Ｌに限定し、光分離手段の透過特性をディスプレイ発
光スペクトルを通過しないスペクトルフィルタ（スペク
トル光分離手段）とする。この場合に、図２に示すレン
ズ系１４は小型ディスプレイ１２の発光スペクトルに対
してレンズ効果をもち、図２に示すフィルタ１５の通過
光に対してはレンズ効果を持たないスペクトル対応型レ
ンズとなる。
て、ディスプレイ光ＣDを、図８のように、ある波長領
域Ｌに限定し、光分離手段の透過特性をディスプレイ発
光スペクトルを通過しないスペクトルフィルタ（スペク
トル光分離手段）とする。この場合に、図２に示すレン
ズ系１４は小型ディスプレイ１２の発光スペクトルに対
してレンズ効果をもち、図２に示すフィルタ１５の通過
光に対してはレンズ効果を持たないスペクトル対応型レ
ンズとなる。
【００２６】図９に、上記スペクトル対応型レンズを用
いた第５の態様のディスプレイ装置１０Ｄを示す。この
ディスプレイ装置１０Ｄでは、レンズ系（スペクトル対
応型レンズ）１４として領域指定型ホログラムレンズ１
４ａ″と領域指定型スペクトルフィルタ１４ｂ″を組み
合わせたもの１４Ｄを使用すると共に、スペクトル光分
離手段として図８に示す特性を有するスペクトルフィル
タ１５Ｄを使用したものである。
いた第５の態様のディスプレイ装置１０Ｄを示す。この
ディスプレイ装置１０Ｄでは、レンズ系（スペクトル対
応型レンズ）１４として領域指定型ホログラムレンズ１
４ａ″と領域指定型スペクトルフィルタ１４ｂ″を組み
合わせたもの１４Ｄを使用すると共に、スペクトル光分
離手段として図８に示す特性を有するスペクトルフィル
タ１５Ｄを使用したものである。
【００２７】ここで、領域指定型ホログラムレンズ１４
ａ″は、図１０に示すように、領域Ｅにだけレンズ効果
を持たせたものである。また、領域指定スペクトルフィ
ルタ１４ｂ″は、上記パターンの部分Ｅと一致する領域
Ｆに図８に示す波長Ｌのスペクトルのみを通過し、その
他の領域Ｆ′に図８に示す波長Ｓのスペクトルのみを通
過させる特性を有するものである。
ａ″は、図１０に示すように、領域Ｅにだけレンズ効果
を持たせたものである。また、領域指定スペクトルフィ
ルタ１４ｂ″は、上記パターンの部分Ｅと一致する領域
Ｆに図８に示す波長Ｌのスペクトルのみを通過し、その
他の領域Ｆ′に図８に示す波長Ｓのスペクトルのみを通
過させる特性を有するものである。
【００２８】そして、小型ディスプレイ１２のディスプ
レイ光ＣDはハーフミラー１３に反射されて、図９に示
す領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″でレンズ効果を
受けて拡大され、眼球Ａで虚像を確認できる。また、外
光Ｃは、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″の領域
Ｅ′のもののみ通過して、レンズ効果を受けずに確認で
きる。これにより、第１の態様のディスプレイ装置１０
と同様に、眼球Ａとレンズ系１４Ｄの距離を短くできる
ので、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″と領域指定
型スペクトルフィルタ１４ｂ″を組み合わせて成る上記
レンズ系１４Ｄの径を小さくすることができ、ディスプ
レイ装置１０Ｄを含めた装置１全体の軽量，小型化を図
ることができる。
レイ光ＣDはハーフミラー１３に反射されて、図９に示
す領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″でレンズ効果を
受けて拡大され、眼球Ａで虚像を確認できる。また、外
光Ｃは、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″の領域
Ｅ′のもののみ通過して、レンズ効果を受けずに確認で
きる。これにより、第１の態様のディスプレイ装置１０
と同様に、眼球Ａとレンズ系１４Ｄの距離を短くできる
ので、領域指定型ホログラムレンズ１４ａ″と領域指定
型スペクトルフィルタ１４ｂ″を組み合わせて成る上記
レンズ系１４Ｄの径を小さくすることができ、ディスプ
レイ装置１０Ｄを含めた装置１全体の軽量，小型化を図
ることができる。
【００２９】尚、領域指定型スペクトルフィルタ１４
ｂ″の領域分割のパターンＦ，Ｆ′は眼球Ａの直前にあ
るため、充分細かくすれば人間にはボケて見えなくてパ
ターンの存在は意識されない。また、上記領域指定型ホ
ログラムレンズ１４ａ″をフレネルレンズに置き換えて
もよい。即ち、図１０における領域Ｅにだけフレネルレ
ンズの溝を形成し、領域Ｅ′の部分は平板とすることに
より、フレネルレンズで領域指定型ホログラムレンズ１
４ａ″と同様な効果を実現することができる。
ｂ″の領域分割のパターンＦ，Ｆ′は眼球Ａの直前にあ
るため、充分細かくすれば人間にはボケて見えなくてパ
ターンの存在は意識されない。また、上記領域指定型ホ
ログラムレンズ１４ａ″をフレネルレンズに置き換えて
もよい。即ち、図１０における領域Ｅにだけフレネルレ
ンズの溝を形成し、領域Ｅ′の部分は平板とすることに
より、フレネルレンズで領域指定型ホログラムレンズ１
４ａ″と同様な効果を実現することができる。
【００３０】図１１は、図２に示すディスプレイ装置１
０の変形例を示す。この変形例のディスプレイ装置１０
Ｅでは、小型ディスプレイ１２とハーフミラー１３との
間にレンズ系としての凸レンズ１７を、凸レンズ５０と
は別に介在したものである。そして、小型ディスプレイ
１２の映像を凸レンズ１７で拡大したのちハーフミラー
１３で反射させ、さらに凸レンズ５０で拡大して見る。
この小型ディスプレイ１２の映像（虚像）は、各レンズ
１７，５０で拡大して見れるので、ハーフミラー１３と
眼球Ａとの間の凸レンズ５０の拡大率が比較的小さくて
もよく、焦点距離の長いレンズを使用できる。そのた
め、外景を凸レンズ５０を拡大鏡として確認しながら、
虚像を見ることができる。これは、細かい作業をしなが
ら虚像を確認したい用途に使用できる。また、外景が明
る過ぎて虚像が見にくい時は、液晶シャッタ１６の透過
率を少なくする。このように、ハーフミラー１３と眼球
Ａの間に介在される凸レンズ５０の径を可及的に小さく
することができるので、凸レンズ５０の収差を小さくす
ることができ、ディスプレイ装置１０Ｅを含めた装置１
全体を軽量，小型化することができる。
０の変形例を示す。この変形例のディスプレイ装置１０
Ｅでは、小型ディスプレイ１２とハーフミラー１３との
間にレンズ系としての凸レンズ１７を、凸レンズ５０と
は別に介在したものである。そして、小型ディスプレイ
１２の映像を凸レンズ１７で拡大したのちハーフミラー
１３で反射させ、さらに凸レンズ５０で拡大して見る。
この小型ディスプレイ１２の映像（虚像）は、各レンズ
１７，５０で拡大して見れるので、ハーフミラー１３と
眼球Ａとの間の凸レンズ５０の拡大率が比較的小さくて
もよく、焦点距離の長いレンズを使用できる。そのた
め、外景を凸レンズ５０を拡大鏡として確認しながら、
虚像を見ることができる。これは、細かい作業をしなが
ら虚像を確認したい用途に使用できる。また、外景が明
る過ぎて虚像が見にくい時は、液晶シャッタ１６の透過
率を少なくする。このように、ハーフミラー１３と眼球
Ａの間に介在される凸レンズ５０の径を可及的に小さく
することができるので、凸レンズ５０の収差を小さくす
ることができ、ディスプレイ装置１０Ｅを含めた装置１
全体を軽量，小型化することができる。
【００３１】尚、前記実施例によれば、レンズ系１４と
して凸レンズの効果を持つものを使用したが、凹レンズ
の効果を持つものを使用してもよい。この場合は、頭部
装着型でなくすえおき型の覗き方式となり、ＣＲＴ等の
大型ＴＶの画像を眼球から近距離に虚像として表示する
用途となる。近距離作業をしながら、虚像を近くに認識
したい用途に使用する。また、頭部装着部材に１つのデ
ィスプレイ装置を取付けた片眼タイプの例を示したが、
頭部装着部材の前側にディスプレイ装置を一対取付けて
両眼タイプにしてもよい。この場合、左右のディスプレ
イ装置に両眼視差を考慮した別々の信号を与えれば、立
体ディスプレイも実現可能となる。
して凸レンズの効果を持つものを使用したが、凹レンズ
の効果を持つものを使用してもよい。この場合は、頭部
装着型でなくすえおき型の覗き方式となり、ＣＲＴ等の
大型ＴＶの画像を眼球から近距離に虚像として表示する
用途となる。近距離作業をしながら、虚像を近くに認識
したい用途に使用する。また、頭部装着部材に１つのデ
ィスプレイ装置を取付けた片眼タイプの例を示したが、
頭部装着部材の前側にディスプレイ装置を一対取付けて
両眼タイプにしてもよい。この場合、左右のディスプレ
イ装置に両眼視差を考慮した別々の信号を与えれば、立
体ディスプレイも実現可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、ディスプレイの虚像と外景とを同一視野内に確認
できるようにしたディスプレイ装置において、眼球の直
前にレンズ系を配置し、当該レンズ系の前方に、上記デ
ィスプレイの光に対しては上記レンズ系のレンズ効果を
作用させるが外光に対しては該レンズ系のレンズ効果を
作用させないように機能する光分離手段を配置したの
で、レンズ系を通して外景を確認することができる。
れば、ディスプレイの虚像と外景とを同一視野内に確認
できるようにしたディスプレイ装置において、眼球の直
前にレンズ系を配置し、当該レンズ系の前方に、上記デ
ィスプレイの光に対しては上記レンズ系のレンズ効果を
作用させるが外光に対しては該レンズ系のレンズ効果を
作用させないように機能する光分離手段を配置したの
で、レンズ系を通して外景を確認することができる。
【００３３】また、請求項２記載の発明によれば、ディ
スプレイに映し出される映像を反射させて上記レンズ系
を介して眼球に投射させる一方、外光は透過させて上記
レンズ系を介して眼球に投射させるビームスプリッタ
を、上記レンズ系と上記光分離手段との間に介在させた
ことにより、上記レンズ系と眼球との間の距離を短くす
ることができる。これにより、上記レンズ系の径を小さ
くすることができ、装置全体を軽量，小型化することが
できる。また、上記レンズ系の径を小さくすることがで
きることにより、レンズ収差の少ないディスプレイの虚
像を見ることができ、長時間使用しても目の疲労が少な
い。
スプレイに映し出される映像を反射させて上記レンズ系
を介して眼球に投射させる一方、外光は透過させて上記
レンズ系を介して眼球に投射させるビームスプリッタ
を、上記レンズ系と上記光分離手段との間に介在させた
ことにより、上記レンズ系と眼球との間の距離を短くす
ることができる。これにより、上記レンズ系の径を小さ
くすることができ、装置全体を軽量，小型化することが
できる。また、上記レンズ系の径を小さくすることがで
きることにより、レンズ収差の少ないディスプレイの虚
像を見ることができ、長時間使用しても目の疲労が少な
い。
【００３４】さらに、請求項１２記載の発明によれば、
レンズ系を凸レンズとしたことにより、外景を拡大して
見ることができる。
レンズ系を凸レンズとしたことにより、外景を拡大して
見ることができる。
【００３５】さらにまた、請求項１３記載の発明によれ
ば、ディスプレイ装置の軽量，小型化を図ることができ
るので、眼鏡型映像表示装置全体の軽量，小型化をより
一段と図ることができる。
ば、ディスプレイ装置の軽量，小型化を図ることができ
るので、眼鏡型映像表示装置全体の軽量，小型化をより
一段と図ることができる。
【図１】この発明の実施例を示す眼鏡型映像表示装置の
斜視図。
斜視図。
【図２】上記眼鏡型映像表示装置に用いられる第１の態
様のディスプレイ装置の概略構成図。
様のディスプレイ装置の概略構成図。
【図３】上記眼鏡型映像表示装置に用いられる第２の態
様のディスプレイ装置の概略構成図。
様のディスプレイ装置の概略構成図。
【図４】上記第２の態様のディスプレイ装置に用いられ
るレンズ系の説明図。
るレンズ系の説明図。
【図５】上記眼鏡型映像表示装置に用いられる第３の態
様のディスプレイ装置の概略構成図。
様のディスプレイ装置の概略構成図。
【図６】上記眼鏡型映像表示装置に用いられる第４の態
様のディスプレイ装置の概略構成図。
様のディスプレイ装置の概略構成図。
【図７】上記第４の態様のディスプレイ装置に用いられ
るレンズ系及び光分離手段の説明図。
るレンズ系及び光分離手段の説明図。
【図８】ディスプレイ装置に用いられるディスプレイの
波長スペクトル強度とスペクトルフィルタの透過特性の
関係を示す説明図。
波長スペクトル強度とスペクトルフィルタの透過特性の
関係を示す説明図。
【図９】上記眼鏡型映像表示装置に用いられる第５の態
様のディスプレイ装置の概略構成図。
様のディスプレイ装置の概略構成図。
【図１０】上記第５の態様のディスプレイ装置に用いら
れるレンズ系及び光分離手段の説明図。
れるレンズ系及び光分離手段の説明図。
【図１１】図２に示すディスプレイ装置の変形例の概略
構成図。
構成図。
【図１２】従来のディスプレイ装置の概略構成図。
１…眼鏡型映像表示装置
２…頭部装着部材
１０〜１０Ｅ…ディスプレイ装置
１２…ディスプレイ
１３…ビームスプリッタ
１４〜１４Ｄ…レンズ系
１５…偏光光分離手段
１５Ｄ…スペクトル光分離手段
１６…光減光手段
５０…外景拡大用の凸レンズ
Ａ…眼球
ＣD…ディスプレイ光
Claims (13)
- 【請求項１】 ディスプレイの虚像と外景とを同一視野
内に確認できるようにしたディスプレイ装置において、 眼球の直前にレンズ系を配置し、当該レンズ系の前方
に、上記ディスプレイの光に対しては上記レンズ系のレ
ンズ効果を作用させるが外光に対しては該レンズ系のレ
ンズ効果を作用させないように機能する光分離手段を配
置したことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のディスプレイ装置におい
て、ディスプレイに映し出される映像を反射させて上記
レンズ系を介して眼球に投射させる一方、外光は透過さ
せて上記レンズ系を介して眼球に投射させるビームスプ
リッタを、上記レンズ系と上記光分離手段との間に介在
させたことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のディスプレイ装置におい
て、上記光分離手段を偏光光分離手段としたことを特徴
とするディスプレイ装置。 - 【請求項４】 請求項３記載のディスプレイ装置におい
て、上記レンズ系を偏光性ホログラムレンズにより構成
すると共に、上記偏光光分離手段を偏光フィルタにより
構成したことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項５】 請求項３記載のディスプレイ装置におい
て、上記レンズ系を複屈折レンズと通常のレンズとの組
み合わせにより構成すると共に、上記偏光光分離手段を
偏光フィルタにより構成したことを特徴とするディスプ
レイ装置。 - 【請求項６】 請求項３記載のディスプレイ装置におい
て、上記レンズ系を領域指定型ホログラムレンズと領域
指定型偏光フィルタとの組み合わせにより構成すると共
に、上記偏光光分離手段を偏光フィルタにより構成した
ことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項７】 請求項３記載のディスプレイ装置におい
て、上記レンズ系を領域指定型フレネルレンズと領域指
定型偏光フィルタとの組み合わせにより構成すると共
に、上記偏光光分離手段を偏光フィルタにより構成した
ことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項８】 請求項２記載のディスプレイ装置におい
て、上記光分離手段をスペクトル光分離手段としたこと
を特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項９】 請求項８記載のディスプレイ装置におい
て、上記レンズ系を領域指定型ホログラムレンズと領域
指定型スペクトルフィルタとの組み合わせにより構成す
ると共に、上記スペクトル光分離手段をスペクトルフィ
ルタにより構成したことを特徴とするディスプレイ装
置。 - 【請求項１０】 請求項８記載のディスプレイ装置にお
いて、上記レンズ系を領域指定型フレネルレンズと領域
指定型スペクトルフィルタとの組み合わせにより構成す
ると共に、上記スペクトル光分離手段をスペクトルフィ
ルタにより構成したことを特徴とするディスプレイ装
置。 - 【請求項１１】 請求項２記載のディスプレイ装置にお
いて、上記ビームスプリッタの前方に光減光手段を配置
したことを特徴とするディスプレイ装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載のディスプレイ装置にお
いて、上記レンズ系を凸レンズとしたことを特徴とする
ディスプレイ装置。 - 【請求項１３】 ディスプレイの映像を眼球に反射させ
るビームスプリッタと眼球との間にレンズ系を介在する
と共に、上記ビームスプリッタの前方に、上記ディスプ
レイの光に対しては上記レンズ系のレンズ効果を作用さ
せるが外光に対しては該レンズ系のレンズ効果を作用さ
せないように機能する光分離手段を配置したディスプレ
イ装置を用いる眼鏡型映像表示装置において、上記ディ
スプレイ装置を頭部装着部材に取付けて該ディスプレイ
装置を顔面の前方に装着自在にしたことを特徴とする眼
鏡型映像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18776993A JP3413885B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18776993A JP3413885B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743633A JPH0743633A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3413885B2 true JP3413885B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=16211895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18776993A Expired - Fee Related JP3413885B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | ディスプレイ装置及び該装置を用いる眼鏡型映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3413885B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3312659A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lens unit and see-through type display apparatus including the same |
| EP3351978A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image display apparatus |
| WO2018182159A1 (ko) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 문명일 | 가상 오브젝트의 처리가 가능한 스마트 안경 |
| EP3492962A3 (en) * | 2017-12-04 | 2019-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-colour image display apparatus including diffractive optical lens element and chromatic compensation |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010145674A (ja) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Konica Minolta Holdings Inc | 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ |
| KR101362873B1 (ko) | 2013-06-17 | 2014-02-17 | 주식회사 세코닉스 | 헤드 마운티드 디스플레이 광학계 |
| KR102606340B1 (ko) * | 2015-10-28 | 2023-11-27 | 삼성전자주식회사 | 투시형 홀로그래픽 디스플레이 장치 |
| KR102530558B1 (ko) * | 2016-03-16 | 2023-05-09 | 삼성전자주식회사 | 투시형 디스플레이 장치 |
| KR102044628B1 (ko) * | 2017-05-27 | 2019-11-13 | 이문기 | 거울을 이용한 투명한 안경형 디스플레이 |
| KR102485447B1 (ko) | 2017-08-09 | 2023-01-05 | 삼성전자주식회사 | 광학 윈도우 시스템 및 이를 포함하는 투시형 디스플레이 장치 |
| CN108227209B (zh) * | 2017-09-30 | 2024-02-02 | 北京蚁视科技有限公司 | 一种近眼双通道光学系统 |
| US20190285891A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | Oculus Vr, Llc | Image quality of pancharatnam berry phase components using polarizers |
| KR102119761B1 (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-05 | 한국전광(주) | 멀티모드 머리장착형 디스플레이 장치 및 이의 운용방법 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP18776993A patent/JP3413885B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3312659A1 (en) * | 2016-10-19 | 2018-04-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lens unit and see-through type display apparatus including the same |
| US10866417B2 (en) | 2016-10-19 | 2020-12-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Lens unit and see-through type display apparatus including the same |
| EP3351978A1 (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US10197810B2 (en) | 2017-01-23 | 2019-02-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image display apparatus |
| WO2018182159A1 (ko) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | 문명일 | 가상 오브젝트의 처리가 가능한 스마트 안경 |
| EP3492962A3 (en) * | 2017-12-04 | 2019-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-colour image display apparatus including diffractive optical lens element and chromatic compensation |
| US10473926B2 (en) | 2017-12-04 | 2019-11-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Multi-image display apparatus including diffractive optical lens element |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0743633A (ja) | 1995-02-14 |
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