JP3512431B2 - 映像表示装置 - Google Patents
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- JP3512431B2 JP3512431B2 JP13385692A JP13385692A JP3512431B2 JP 3512431 B2 JP3512431 B2 JP 3512431B2 JP 13385692 A JP13385692 A JP 13385692A JP 13385692 A JP13385692 A JP 13385692A JP 3512431 B2 JP3512431 B2 JP 3512431B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像表示装置に関し、
特に、映像を直接両眼の網膜上に投影して表示する眼鏡
型映像表示装置に関するものである。
特に、映像を直接両眼の網膜上に投影して表示する眼鏡
型映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多くの映像情報は、通常、モニターＴＶ
やスクリーン上に映し出されるが、眼鏡型の表示装置に
ついても、すでにいくつかの提案がなされている。この
ようなものの１つが特開平３−２１４８７２号に開示さ
れている。これは、点光源により照射されている透過型
の映像板の像を接眼レンズによって眼球に集光し、網膜
上に結像された像を直接視覚することができる表示装置
である。
やスクリーン上に映し出されるが、眼鏡型の表示装置に
ついても、すでにいくつかの提案がなされている。この
ようなものの１つが特開平３−２１４８７２号に開示さ
れている。これは、点光源により照射されている透過型
の映像板の像を接眼レンズによって眼球に集光し、網膜
上に結像された像を直接視覚することができる表示装置
である。
【０００３】以下、図６を参照にして、この従来技術を
説明する。図６に示すように、点光源１１１と、この点
光源１１１によって照射される映像板１１２と、この映
像板１１２と略一体的に配置された短焦点の接眼レンズ
１１３とからなり、光束は眼球１１４の水晶体１１６の
位置にある瞳孔１１７の上に焦点を結び、この点をピン
ホールとして網膜１１５上に像が結像されるようになっ
ている。このような構成により、眼鏡の枠体をコンパク
トにできるという効果を生じている。
説明する。図６に示すように、点光源１１１と、この点
光源１１１によって照射される映像板１１２と、この映
像板１１２と略一体的に配置された短焦点の接眼レンズ
１１３とからなり、光束は眼球１１４の水晶体１１６の
位置にある瞳孔１１７の上に焦点を結び、この点をピン
ホールとして網膜１１５上に像が結像されるようになっ
ている。このような構成により、眼鏡の枠体をコンパク
トにできるという効果を生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来例におい
ては、映像板１１２としてカラーフィルタを備えた透過
型の液晶板が用いられるが、これが網膜１１５と共役関
係にないので、高精細な映像を得るためには、幾何光学
的に考えると、瞳孔１１７の上に作られるピンホールの
直径を小さくしなければならない。しかし、これを小さ
くし過ぎると、光の回折作用によるボケが大きくなり、
結果として、上記従来例では高精細な映像を得ることが
できない。
ては、映像板１１２としてカラーフィルタを備えた透過
型の液晶板が用いられるが、これが網膜１１５と共役関
係にないので、高精細な映像を得るためには、幾何光学
的に考えると、瞳孔１１７の上に作られるピンホールの
直径を小さくしなければならない。しかし、これを小さ
くし過ぎると、光の回折作用によるボケが大きくなり、
結果として、上記従来例では高精細な映像を得ることが
できない。
【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、上記問題点を解決して、画
素を適当な間隔で網膜上に投影して高精細な映像を再現
できる眼鏡型等の映像表示装置を提供することである。
たものであり、その目的は、上記問題点を解決して、画
素を適当な間隔で網膜上に投影して高精細な映像を再現
できる眼鏡型等の映像表示装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、２次元的に配列された画素を表示
する表示素子を備えた映像表示装置において、前記各画
素毎に設けられ、前記画素からの射出光束を集光する第
１光学手段と、前記第１光学手段からの射出光束を平行
光束に変換して眼球に導く第２光学手段とを有し、前記
第１光学手段と前記第２光学手段は前記各画素を前記眼
球の網膜に対して共役関係となるようにすることを特徴
とするものである。
明の映像表示装置は、２次元的に配列された画素を表示
する表示素子を備えた映像表示装置において、前記各画
素毎に設けられ、前記画素からの射出光束を集光する第
１光学手段と、前記第１光学手段からの射出光束を平行
光束に変換して眼球に導く第２光学手段とを有し、前記
第１光学手段と前記第２光学手段は前記各画素を前記眼
球の網膜に対して共役関係となるようにすることを特徴
とするものである。
【０００７】この場合、画素の配列間隔と第１光学手段
の配列間隔をほぼ等しくするか、画素の配列間隔より第
１光学手段の配列間隔を小さくすることが望ましい。
の配列間隔をほぼ等しくするか、画素の配列間隔より第
１光学手段の配列間隔を小さくすることが望ましい。
【０００８】また、２次元的に配列された各画素上に光
束を集光させる光源手段を有し、各画素上に集光した光
束の画素透過光を第１光学手段、第２光学手段によって
眼球に導くようにすることもできる。
束を集光させる光源手段を有し、各画素上に集光した光
束の画素透過光を第１光学手段、第２光学手段によって
眼球に導くようにすることもできる。
【０００９】
【作用】本発明においては、各画素毎に設けられ、各画
素からの出射光束を集光する第１光学手段と、第１光学
手段からの出射光束を平行光束に変換して眼球に導く第
２光学手段とを有するので、各画素から出射した光束は
第１光学手段に入射し、そこから射出した光束は第２光
学手段に入射し、そこで平行光束に変換され、眼球に導
かれる。眼球内の網膜上には、適当な間隔で各画素の配
列が再構成されるため、画像を知覚することが可能とな
る。また、各画素と眼球内の網膜とは共役関係にあり、
網膜上にできる画素の像は鮮明なものである。したがっ
て、それらが集まって作り出される画像も鮮明となり、
高精細な画像を知覚することが可能となる。
素からの出射光束を集光する第１光学手段と、第１光学
手段からの出射光束を平行光束に変換して眼球に導く第
２光学手段とを有するので、各画素から出射した光束は
第１光学手段に入射し、そこから射出した光束は第２光
学手段に入射し、そこで平行光束に変換され、眼球に導
かれる。眼球内の網膜上には、適当な間隔で各画素の配
列が再構成されるため、画像を知覚することが可能とな
る。また、各画素と眼球内の網膜とは共役関係にあり、
網膜上にできる画素の像は鮮明なものである。したがっ
て、それらが集まって作り出される画像も鮮明となり、
高精細な画像を知覚することが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の映像表示装
置のいくつかの実施例について説明する。図１の光路図
を参照にして本発明の第１の実施例について説明する。
図１において、水晶体５、網膜６を含む眼球７の前方
に、眼球７側から順に、集光レンズ４、マイクロレンズ
３を配し、さらに、その前方に文字、画像等を表示する
ためのＬＥＤアレー２を設けた基板１が配置されてい
る。ＬＥＤアレー２は、図１では、紙面内の１次元配列
として表されているが、実際には、紙面に垂直な方向に
も広がりを持つ２次元配列のものである。マイクロレン
ズ３についても同様である。
置のいくつかの実施例について説明する。図１の光路図
を参照にして本発明の第１の実施例について説明する。
図１において、水晶体５、網膜６を含む眼球７の前方
に、眼球７側から順に、集光レンズ４、マイクロレンズ
３を配し、さらに、その前方に文字、画像等を表示する
ためのＬＥＤアレー２を設けた基板１が配置されてい
る。ＬＥＤアレー２は、図１では、紙面内の１次元配列
として表されているが、実際には、紙面に垂直な方向に
も広がりを持つ２次元配列のものである。マイクロレン
ズ３についても同様である。
【００１１】このような構成において、基板１上に設け
られたＬＥＤアレー２の発光を、図示されていないＬＥ
Ｄアレー制御手段によって制御することにより、文字又
は画像が形成される。ＬＥＤアレー２を構成する各ＬＥ
Ｄから射出された光束は、ＬＥＤアレー２を構成する各
ＬＥＤのピッチとほぼ等しいピッチを有するマイクロレ
ンズ３、及び、各ＬＥＤ共通の集光レンズ４を経て平行
光束となり、水晶体５に入射する。マイクロレンズ３
は、主に各ＬＥＤからの光束をほぼ平行光束にする働き
を有し、集光レンズ４は、主にそれら各平行光束を眼球
７の瞳孔に集光する働きを有する。水晶体５を透過した
光束は、網膜６上に集光し、ＬＥＤの像を結ぶ。この
時、マイクロレンズ３の有効径、すなわち、ＬＥＤアレ
ー２を構成する各ＬＥＤのピッチが大きければ、網膜６
上に結像されるＬＥＤアレー２の像は、とびとびの点像
となり好ましくない。逆に、マイクロレンズ３の有効径
を小さくすると、網膜６上で回折像を結び、解像度が劣
化する。
られたＬＥＤアレー２の発光を、図示されていないＬＥ
Ｄアレー制御手段によって制御することにより、文字又
は画像が形成される。ＬＥＤアレー２を構成する各ＬＥ
Ｄから射出された光束は、ＬＥＤアレー２を構成する各
ＬＥＤのピッチとほぼ等しいピッチを有するマイクロレ
ンズ３、及び、各ＬＥＤ共通の集光レンズ４を経て平行
光束となり、水晶体５に入射する。マイクロレンズ３
は、主に各ＬＥＤからの光束をほぼ平行光束にする働き
を有し、集光レンズ４は、主にそれら各平行光束を眼球
７の瞳孔に集光する働きを有する。水晶体５を透過した
光束は、網膜６上に集光し、ＬＥＤの像を結ぶ。この
時、マイクロレンズ３の有効径、すなわち、ＬＥＤアレ
ー２を構成する各ＬＥＤのピッチが大きければ、網膜６
上に結像されるＬＥＤアレー２の像は、とびとびの点像
となり好ましくない。逆に、マイクロレンズ３の有効径
を小さくすると、網膜６上で回折像を結び、解像度が劣
化する。
【００１２】そこで、次に、マイクロレンズ３の最適ピ
ッチ（＝ＬＥＤアレー２の最適ピッチ）を求める。網膜
６上に結像するＬＥＤの像の分解能Ｒは、 Ｒ＝（０．６１×λ）／ＮＡ（μｍ） と書ける。ここで、λは入射光の波長、ＮＡは像側の開
口数を表す。像側のＦナンバーをＦe とすれば、 ＮＡ＝１／（２Ｆe ） となり、 Ｆe ＝ｆe ／Ｐ だから、 Ｒ＝（０．６１×λ）／ＮＡ＝０．６１×０．５×２Ｆ
e （μｍ） ＝０．６１ｆe ／Ｐ を得る。ここで、ｆe は目の焦点距離（μｍ）（ただ
し、焦点距離は、節点から焦点までの距離と定義す
る。）、Ｐは表示素子２のセルピッチを表し、これはマ
イクロレンズ３の有効径にほぼ等しい。入射光束の波長
は、０．５μｍとしている。
ッチ（＝ＬＥＤアレー２の最適ピッチ）を求める。網膜
６上に結像するＬＥＤの像の分解能Ｒは、 Ｒ＝（０．６１×λ）／ＮＡ（μｍ） と書ける。ここで、λは入射光の波長、ＮＡは像側の開
口数を表す。像側のＦナンバーをＦe とすれば、 ＮＡ＝１／（２Ｆe ） となり、 Ｆe ＝ｆe ／Ｐ だから、 Ｒ＝（０．６１×λ）／ＮＡ＝０．６１×０．５×２Ｆ
e （μｍ） ＝０．６１ｆe ／Ｐ を得る。ここで、ｆe は目の焦点距離（μｍ）（ただ
し、焦点距離は、節点から焦点までの距離と定義す
る。）、Ｐは表示素子２のセルピッチを表し、これはマ
イクロレンズ３の有効径にほぼ等しい。入射光束の波長
は、０．５μｍとしている。
【００１３】半画角をθ、表示素子２の有効径をＬ（μ
ｍ）、直線上で見た画素数をＮとすると、目の中でのセ
ルピッチｐは、Ｌ＝ＮＰだから ｐ＝２ｆe ｔａｎθ／Ｎ＝２Ｐｔａｎθ／Ｌ×ｆe となる。
ｍ）、直線上で見た画素数をＮとすると、目の中でのセ
ルピッチｐは、Ｌ＝ＮＰだから ｐ＝２ｆe ｔａｎθ／Ｎ＝２Ｐｔａｎθ／Ｌ×ｆe となる。
【００１４】最適ピッチをＰ0 とすると、分解能Ｒの式
と目の中でのセルピッチｐの式から、ｐをＲと等しくし
て、 ０．６１／Ｐ0 ＝２Ｐ0 ｔａｎθ／Ｌ Ｐ0 2 ＝０．６１Ｌ／（２ｔａｎθ）＝０．３１Ｌ／ｔａｎθ ∴Ｐ0 ＝０．５５（Ｌ／ｔａｎθ）1/2 となる。なお、表示素子２が、カラー画像を表示するた
めに、赤、青、緑の光を発するＬＥＤがモザイク状に配
列されたものの場合には、Ｐ0 は同一色のセル間のピッ
チを表す。よって、セルの色を無視した隣接セルとの間
隔は、Ｐ0 ／３となる。
と目の中でのセルピッチｐの式から、ｐをＲと等しくし
て、 ０．６１／Ｐ0 ＝２Ｐ0 ｔａｎθ／Ｌ Ｐ0 2 ＝０．６１Ｌ／（２ｔａｎθ）＝０．３１Ｌ／ｔａｎθ ∴Ｐ0 ＝０．５５（Ｌ／ｔａｎθ）1/2 となる。なお、表示素子２が、カラー画像を表示するた
めに、赤、青、緑の光を発するＬＥＤがモザイク状に配
列されたものの場合には、Ｐ0 は同一色のセル間のピッ
チを表す。よって、セルの色を無視した隣接セルとの間
隔は、Ｐ0 ／３となる。
【００１５】表示素子２のピッチが最適化されたときの
画素数をＮ0 とすると、 Ｎ0 ＝Ｌ／Ｐ0 ＝１．８２（Ｌ・ｔａｎθ）1/2 となる。
画素数をＮ0 とすると、 Ｎ0 ＝Ｌ／Ｐ0 ＝１．８２（Ｌ・ｔａｎθ）1/2 となる。
【００１６】ここで、水平方向の半画角θと表示素子２
の有効径Ｌを、θ＝１５°、Ｌ＝３０×１０3 μｍとす
ると、 水平方向のセル数＝１．８２（３０×１０3 ・ｔａｎ１
５°）1/2 ＝１６３ 水平方向のピッチ＝１８４μｍ となり、垂直方向の表示素子２の有効径を２０×１０3
μｍとすると、 垂直方向のセル数＝１．８２（２０×１０3 ・ｔａｎ１
０．１°）1/2＝１０８ 垂直方向のピッチ＝１８５μｍ を得る。したがって、総画素数は、１６３×１０８＝１
７６０４（画素）となる。
の有効径Ｌを、θ＝１５°、Ｌ＝３０×１０3 μｍとす
ると、 水平方向のセル数＝１．８２（３０×１０3 ・ｔａｎ１
５°）1/2 ＝１６３ 水平方向のピッチ＝１８４μｍ となり、垂直方向の表示素子２の有効径を２０×１０3
μｍとすると、 垂直方向のセル数＝１．８２（２０×１０3 ・ｔａｎ１
０．１°）1/2＝１０８ 垂直方向のピッチ＝１８５μｍ を得る。したがって、総画素数は、１６３×１０８＝１
７６０４（画素）となる。
【００１７】表示素子２のセル口径をφ、それが目の中
に結像したときの口径をψ、ｆ0 をマイクロレンズ３と
集光レンズ４との合成焦点距離とすると、ＬＥＤセルの
眼底への投影倍率Ｍは、Ｍ＝ｆe ／ｆ0 だから、 ψ＝Ｍφ＝ｆe φ／ｆ0 となる。ここで、眼底で個々のセル像の境界が互いに接
するよう配列するためには、 ψ＝ｐ ｆe φ／ｆ0 ＝ｐ＝２ｆe ｔａｎθ／Ｎ ∴φ＝２ｆ0 ｔａｎθ／Ｎ となる。ｆ0 ＝２０００μｍとすると、 φx ＝２×２０００×ｔａｎ１５°／１６３＝６．５μ
ｍ（水平方向） φy ＝２×２０００×ｔａｎ１０．１°／１０８＝６．
５μｍ（垂直方向） を得る。
に結像したときの口径をψ、ｆ0 をマイクロレンズ３と
集光レンズ４との合成焦点距離とすると、ＬＥＤセルの
眼底への投影倍率Ｍは、Ｍ＝ｆe ／ｆ0 だから、 ψ＝Ｍφ＝ｆe φ／ｆ0 となる。ここで、眼底で個々のセル像の境界が互いに接
するよう配列するためには、 ψ＝ｐ ｆe φ／ｆ0 ＝ｐ＝２ｆe ｔａｎθ／Ｎ ∴φ＝２ｆ0 ｔａｎθ／Ｎ となる。ｆ0 ＝２０００μｍとすると、 φx ＝２×２０００×ｔａｎ１５°／１６３＝６．５μ
ｍ（水平方向） φy ＝２×２０００×ｔａｎ１０．１°／１０８＝６．
５μｍ（垂直方向） を得る。
【００１８】セル口径がこれより大きいと、解像力を低
下させ、これより小さいと、解像力はあまり上がらず、
セル境界が目立ってくる。なお、表示素子２が赤、青、
緑の光を発するＬＥＤがモザイク状に配列されたものの
場合には、異なる色のセル像同士が重なり合っても解像
力は低下しないので、φは上記の式で表される２〜４倍
でよい。
下させ、これより小さいと、解像力はあまり上がらず、
セル境界が目立ってくる。なお、表示素子２が赤、青、
緑の光を発するＬＥＤがモザイク状に配列されたものの
場合には、異なる色のセル像同士が重なり合っても解像
力は低下しないので、φは上記の式で表される２〜４倍
でよい。
【００１９】以上の検討から、図５の平面図のように２
次元表示セルを配置することによって、最適の映像を得
ることができる。
次元表示セルを配置することによって、最適の映像を得
ることができる。
【００２０】次に、図２の光路図を参照にして本発明の
第２の実施例について説明する。図２において、水晶体
５、網膜６を含む眼球７の前方に、眼球７側から順に、
マイクロレンズ１６、１３が配置されており、マイクロ
レンズ１６と１３の間には、文字、画像を表示するため
の平行平板１４ａ、１４ｂで挟まれた液晶層１５が設け
られている。図２では、液晶のセル１５−１〜１５−ｎ
は、紙面内の１次元配列として表されているが、実際に
は、紙面に垂直な方向にも広がりを持つ２次元配列のも
のである。マイクロレンズ１６、１３についても同様で
ある。マイクロレンズ１３の前方には、集光レンズ１２
が設けられており、さらに、集光レンズ１２の前には、
ピンホール１１、面発光光源１０が配置されている。
第２の実施例について説明する。図２において、水晶体
５、網膜６を含む眼球７の前方に、眼球７側から順に、
マイクロレンズ１６、１３が配置されており、マイクロ
レンズ１６と１３の間には、文字、画像を表示するため
の平行平板１４ａ、１４ｂで挟まれた液晶層１５が設け
られている。図２では、液晶のセル１５−１〜１５−ｎ
は、紙面内の１次元配列として表されているが、実際に
は、紙面に垂直な方向にも広がりを持つ２次元配列のも
のである。マイクロレンズ１６、１３についても同様で
ある。マイクロレンズ１３の前方には、集光レンズ１２
が設けられており、さらに、集光レンズ１２の前には、
ピンホール１１、面発光光源１０が配置されている。
【００２１】このような配置において、平行平板１４ａ
及び１４ｂで挟まれた液晶層１５には、図示されていな
い液晶制御手段によって各セル１５−１〜１５−ｎ毎に
印加電圧を制御することにより、文字又は画像が形成さ
れる。外部の光源から射出され、液晶セル１５−１〜１
５−ｎを透過した光束は、液晶セル１５−１〜１５−ｎ
のピッチより多少小さいピッチを有するマイクロレンズ
１６を経て平行光束となり、水晶体５に入射する。水晶
体５を透過した光束は網膜６上に集光し、液晶セルの像
を結ぶ。マイクロレンズ１６の中心から数えてｍ番目の
レンズを通過する平行光束は、マイクロレンズ１６の焦
点距離をｆ0 とすると、図のように光軸に対し傾きを持
ち、その傾き角はｔａｎ-1｛（ξ×ｍ）／ｆ0 ｝であ
る。ただし、ここで、ξは液晶セルとマイクロレンズ１
６のピッチ差を表す。これにより、第１実施例において
用いられた集光レンズ４は、本実施例では不要になる。
及び１４ｂで挟まれた液晶層１５には、図示されていな
い液晶制御手段によって各セル１５−１〜１５−ｎ毎に
印加電圧を制御することにより、文字又は画像が形成さ
れる。外部の光源から射出され、液晶セル１５−１〜１
５−ｎを透過した光束は、液晶セル１５−１〜１５−ｎ
のピッチより多少小さいピッチを有するマイクロレンズ
１６を経て平行光束となり、水晶体５に入射する。水晶
体５を透過した光束は網膜６上に集光し、液晶セルの像
を結ぶ。マイクロレンズ１６の中心から数えてｍ番目の
レンズを通過する平行光束は、マイクロレンズ１６の焦
点距離をｆ0 とすると、図のように光軸に対し傾きを持
ち、その傾き角はｔａｎ-1｛（ξ×ｍ）／ｆ0 ｝であ
る。ただし、ここで、ξは液晶セルとマイクロレンズ１
６のピッチ差を表す。これにより、第１実施例において
用いられた集光レンズ４は、本実施例では不要になる。
【００２２】液晶セルのセル口径（セル内の表示部の口
径）は、第１実施例で説明したように、（２ｆ0 ｔａｎ
θ）／Ｎであることが好ましい。そして、第１実施例で
示したように、その数値は数μｍと小さな値になること
が多い。しかしながら、液晶セルのセル口径は、液晶層
の厚み（１０μｍ前後）より小さくすることは原理的に
困難である。セル口径が大きいと、網膜６上に結像する
セル像は互いに重なり合い、解像度が劣化する。そこ
で、図示のように、面発光光源１０、ピンホール１１、
集光レンズ１２、マイクロレンズ１３からなる外部光源
を設ける。面発光光源１０から射出された光束は、ピン
ホール１１を経て集光レンズ１２に入射する。集光レン
ズ１２に入射した光束は、集光レンズ１２及びマイクロ
レンズ１３によって個々の液晶セル１５−１〜１５−ｎ
上に集光される。ピンホール１１の直径と集光レンズ１
２、マイクロレンズ１３の合成倍率で、液晶セルを照射
するスポットの直径が決定され、この直径が実質の液晶
セルのサイズとなる。したがって、液晶セルサイズが最
適な大きさより大きくとも、このように構成することに
より、網膜上に最適な映像を結像することができる。な
お、マイクロレンズ１３のピッチは、液晶セル１５−１
〜１５−ｎのピッチより多少大きく設定され、ピンホー
ル１１、集光レンズ１２、マイクロレンズ１３、液晶セ
ル１５−１〜１５−ｎ、マイクロレンズ１６の対応する
単位を通過した光束が全て水晶体５に入射するようにす
ることが望ましい。
径）は、第１実施例で説明したように、（２ｆ0 ｔａｎ
θ）／Ｎであることが好ましい。そして、第１実施例で
示したように、その数値は数μｍと小さな値になること
が多い。しかしながら、液晶セルのセル口径は、液晶層
の厚み（１０μｍ前後）より小さくすることは原理的に
困難である。セル口径が大きいと、網膜６上に結像する
セル像は互いに重なり合い、解像度が劣化する。そこ
で、図示のように、面発光光源１０、ピンホール１１、
集光レンズ１２、マイクロレンズ１３からなる外部光源
を設ける。面発光光源１０から射出された光束は、ピン
ホール１１を経て集光レンズ１２に入射する。集光レン
ズ１２に入射した光束は、集光レンズ１２及びマイクロ
レンズ１３によって個々の液晶セル１５−１〜１５−ｎ
上に集光される。ピンホール１１の直径と集光レンズ１
２、マイクロレンズ１３の合成倍率で、液晶セルを照射
するスポットの直径が決定され、この直径が実質の液晶
セルのサイズとなる。したがって、液晶セルサイズが最
適な大きさより大きくとも、このように構成することに
より、網膜上に最適な映像を結像することができる。な
お、マイクロレンズ１３のピッチは、液晶セル１５−１
〜１５−ｎのピッチより多少大きく設定され、ピンホー
ル１１、集光レンズ１２、マイクロレンズ１３、液晶セ
ル１５−１〜１５−ｎ、マイクロレンズ１６の対応する
単位を通過した光束が全て水晶体５に入射するようにす
ることが望ましい。
【００２３】次に、図３の光路図を参照にして本発明の
第３の実施例について説明する。図３において、水晶体
５、網膜６を含む眼球７の前方に、眼球７側から順に、
集光レンズ２５、マイクロレンズ２４、２１が配置され
ており、マイクロレンズ２４と２１の間には、文字、画
像を表示するための平行平板２２ａ、２２ｂで挟まれた
液晶層２３が設けられている。図２では、液晶のセル２
３−１〜２３−ｎは、紙面内の１次元配列として表され
ているが、実際には、紙面に垂直な方向にも広がりを持
つ２次元配列のものである。マイクロレンズ２４、２１
についても同様である。マイクロレンズ２１の前方に
は、集光レンズ２０が設けられており、さらに、集光レ
ンズ２０の前には、ピンホール１１、面発光光源１０が
配置されている。
第３の実施例について説明する。図３において、水晶体
５、網膜６を含む眼球７の前方に、眼球７側から順に、
集光レンズ２５、マイクロレンズ２４、２１が配置され
ており、マイクロレンズ２４と２１の間には、文字、画
像を表示するための平行平板２２ａ、２２ｂで挟まれた
液晶層２３が設けられている。図２では、液晶のセル２
３−１〜２３−ｎは、紙面内の１次元配列として表され
ているが、実際には、紙面に垂直な方向にも広がりを持
つ２次元配列のものである。マイクロレンズ２４、２１
についても同様である。マイクロレンズ２１の前方に
は、集光レンズ２０が設けられており、さらに、集光レ
ンズ２０の前には、ピンホール１１、面発光光源１０が
配置されている。
【００２４】このような配置において、平行平板２２ａ
及び２２ｂに挟まれた液晶層２３には、図示されていな
い液晶制御手段によって各セル２３−１〜２３−ｎ毎に
印加電圧を制御することにより、文字又は画像が形成さ
れる。面発光光源１０から出射した光束は、ピンホール
１１を経て、集光レンズ２０に入射する。集光レンズ２
０を射出した光束は平行光束となり、マイクロレンズ２
１に入射し、液晶セル２３−１〜２３−ｎ上にスポット
を形成する。液晶セル２３−１〜２３−ｎを透過した光
束は、液晶セル２３−１〜２３−ｎのピッチとほぼ等し
いピッチを有するマイクロレンズ２４、各セル共通の集
光レンズ２５を経て平行光束となり、水晶体５に入射す
る。水晶体５を透過した光束は、網膜６上に集光し、液
晶セルの像を結ぶ。
及び２２ｂに挟まれた液晶層２３には、図示されていな
い液晶制御手段によって各セル２３−１〜２３−ｎ毎に
印加電圧を制御することにより、文字又は画像が形成さ
れる。面発光光源１０から出射した光束は、ピンホール
１１を経て、集光レンズ２０に入射する。集光レンズ２
０を射出した光束は平行光束となり、マイクロレンズ２
１に入射し、液晶セル２３−１〜２３−ｎ上にスポット
を形成する。液晶セル２３−１〜２３−ｎを透過した光
束は、液晶セル２３−１〜２３−ｎのピッチとほぼ等し
いピッチを有するマイクロレンズ２４、各セル共通の集
光レンズ２５を経て平行光束となり、水晶体５に入射す
る。水晶体５を透過した光束は、網膜６上に集光し、液
晶セルの像を結ぶ。
【００２５】このように、液晶セルとマイクロレンズ２
４のピッチがほぼ等しい場合であっても、集光レンズ２
５を挿入することにより、網膜６上に像を形成すること
ができる。なお、マイクロレンズ２１のピッチも液晶セ
ル及びマイクロレンズ２４のピッチとほぼ等しくするこ
とが、表示像を明るくする上で望ましい。
４のピッチがほぼ等しい場合であっても、集光レンズ２
５を挿入することにより、網膜６上に像を形成すること
ができる。なお、マイクロレンズ２１のピッチも液晶セ
ル及びマイクロレンズ２４のピッチとほぼ等しくするこ
とが、表示像を明るくする上で望ましい。
【００２６】本実施例は、上記の例に限られるものでは
なく、図４に示すように、集光レンズ３０と３１の向き
を図３の場合と反対にしてもよい。
なく、図４に示すように、集光レンズ３０と３１の向き
を図３の場合と反対にしてもよい。
【００２７】以上、本発明の映像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の映像表示装置によると、各画素毎に設けられ、各画素
からの出射光束を集光する第１光学手段と、第１光学手
段からの出射光束を平行光束に変換して眼球に導く第２
光学手段とを有するので、各画素から出射した光束は第
１光学手段に入射し、そこから射出した光束は第２光学
手段に入射し、そこで平行光束に変換され、眼球に導か
れる。眼球内の網膜上には、適当な間隔で各画素の配列
が再構成されるため、画像を知覚することが可能とな
る。また、各画素と眼球内の網膜とは共役関係にあり、
網膜上にできる画素の像は鮮明なものである。したがっ
て、それらが集まって作り出される画像も鮮明となり、
高精細な画像を知覚することが可能となる。
の映像表示装置によると、各画素毎に設けられ、各画素
からの出射光束を集光する第１光学手段と、第１光学手
段からの出射光束を平行光束に変換して眼球に導く第２
光学手段とを有するので、各画素から出射した光束は第
１光学手段に入射し、そこから射出した光束は第２光学
手段に入射し、そこで平行光束に変換され、眼球に導か
れる。眼球内の網膜上には、適当な間隔で各画素の配列
が再構成されるため、画像を知覚することが可能とな
る。また、各画素と眼球内の網膜とは共役関係にあり、
網膜上にできる画素の像は鮮明なものである。したがっ
て、それらが集まって作り出される画像も鮮明となり、
高精細な画像を知覚することが可能となる。
【図１】本発明の映像表示装置の第１の実施例の光路図
である。
である。
【図２】第２の実施例の光路図である。
【図３】第３の実施例の光路図である。
【図４】第３の実施例の変形の光路図である。
【図５】最適化された２次元表示素子の１例の平面図で
ある。
ある。
【図６】従来例の光路図である。
１…基板
２…ＬＥＤアレー
３、１３、１６、２１、２４…マイクロレンズ
４、１２、２５、２０、３０、３１…集光レンズ
５…水晶体
６…網膜
７…眼球
１０…面発光光源
１１…ピンホール
１４ａ、１４ｂ、２２ａ、２２ｂ…平行平板
１５、２３…液晶層
１５−１〜１５−ｎ、２３−１〜２３−ｎ…液晶セル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−214872（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−115889（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−35416（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−16825（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−35415（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次元的に配列された画素を表示する表
示素子を備えた映像表示装置において、 前記各画素毎に設けられ、前記画素からの射出光束を集
光する第１光学手段と、 前記第１光学手段からの射出光束を平行光束に変換して
眼球に導く第２光学手段とを有し、 前記第１光学手段と前記第２光学手段は前記各画素を前
記眼球の網膜に対して共役関係となるように することを
特徴とする映像表示装置。 - 【請求項２】 前記画素の配列間隔と前記第１光学手段
の配列間隔がほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載
の画像表示装置。 - 【請求項３】 前記画素の配列間隔より前記第１光学手
段の配列間隔が小さいことを特徴とする請求項１記載の
画像表示装置。 - 【請求項４】 前記２次元的に配列された各画素上に光
束を集光させる光源手段を有し、 各画素上に集光した光束の画素透過光を前記第１光学手
段、前記第２光学手段によって眼球に導くことを特徴と
する請求項１から３の何れか１項記載の映像表示装置。 - 【請求項５】 前記表示素子の有効径がＬ、映像表示装
置の表示画角が２θであるとき、画素ピッチＰ 0 はＰ 0
＝０．５５（Ｌ／ｔａｎθ） 1/2 の式を満たすことを特
徴とする請求項１から４の何れか１項記載の映像表示装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13385692A JP3512431B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 映像表示装置 |
| US08/067,144 US5499138A (en) | 1992-05-26 | 1993-05-26 | Image display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13385692A JP3512431B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 映像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05328261A JPH05328261A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3512431B2 true JP3512431B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=15114640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13385692A Expired - Fee Related JP3512431B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3512431B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2000039582A (ja) | 1998-07-23 | 2000-02-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 映像投影装置 |
| JP4921634B2 (ja) | 2000-01-31 | 2012-04-25 | グーグル インコーポレイテッド | 表示装置 |
| US6816313B2 (en) | 2000-12-21 | 2004-11-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Display unit, display method, and display instrument employing the same |
| JP4067052B2 (ja) | 2001-07-25 | 2008-03-26 | キヤノン株式会社 | 表示装置 |
| FR2918181A1 (fr) * | 2007-06-28 | 2009-01-02 | Pierre Fedou | Procede et installation de visualisation directe d'information d'image virtuelle sur porteuse de lumiere coherente |
| WO2012062681A1 (de) * | 2010-11-08 | 2012-05-18 | Seereal Technologies S.A. | Anzeigegerät, insbesondere ein head-mounted display, basierend auf zeitlichen und räumlichen multiplexing von hologrammkacheln |
| DE102012205164B4 (de) | 2012-03-29 | 2021-09-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Projektionsdisplay und Verfahren zur Projektion virtueller Bilder |
| US9842562B2 (en) * | 2013-01-13 | 2017-12-12 | Qualcomm Incorporated | Dynamic zone plate augmented vision eyeglasses |
| EP3261083A4 (en) * | 2015-02-18 | 2018-10-03 | Sony Corporation | Optical sheet, display device and electronic apparatus |
| JP6183413B2 (ja) * | 2015-06-03 | 2017-08-23 | 大日本印刷株式会社 | 表示装置 |
| WO2017057386A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | シャープ株式会社 | ヘッドマウントディスプレイ |
| JP2017097256A (ja) | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 大日本印刷株式会社 | 表示装置 |
| JP6308323B1 (ja) * | 2017-08-08 | 2018-04-11 | 大日本印刷株式会社 | 表示装置 |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP13385692A patent/JP3512431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05328261A (ja) | 1993-12-10 |
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