JP4050507B2 - 映像表示装置 - Google Patents

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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、さらに詳しくはユーザの顔面または頭部に装着して使用できる個人用映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ユーザの顔面または頭部に装着して映像情報を観察できるよう眼鏡型やヘルメット型に製作されるヘッドマウントディスプレイ装置(Head mount display apparatus)は主に仮想現実(VR; Virtual Reality)システムや航空機操縦シミュレータなどの映像表示道具として用いられる一種の個人用映像表示装置であって、図１に示した通り、光源１１から出射された照明光を一連の光学手段１２、 １３により経路を変更して液晶パネルのような画像生成手段１４に集光されるよう照明することにより、画像を生成して投影レンズ系１５を通して観察者の目玉１０に拡大投影する。
【０００３】
前記第１光学手段１２は、前記光源１０から出射された照明光を拡散反射させ光経路に変更させるもので、例えばプリズムや拡散反射板が用いられる。そして、前記第２光学手段１３は前記プリズムや拡散反射板により拡散反射され経路変更された照明光を反射して前記画像生成手段１４に集光照明されるもので、例えば偏光分離フィルタ(ＰＢＳ)などが用いられる。
【０００４】
ところが、前述したような構成を有する従来のヘッドマウントディスプレイ装置に係る光学系によれば、前記プリズムや拡散反射板は光反射面が平面で形成されているため、示した通り主光軸ｃから最も遠く離れた周辺光ａ、ｂが発散する角度に入射して流失されることにより損失光になって光効率が低下される問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述したような従来の映像表示装置が有する問題点を改善するために案出されたもので、その目的は光利用効率向上を通して消費電力の節減及び寿命延長が図れる映像表示装置を提供するところにあり、特にヘッドマウントディスプレイ装置のような個人用映像表示装置にさらに有効な照明光学系を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明に係る映像表示装置は、光源から出射される照明光を画像生成手段に集光させ画像を生成出射するよう光経路を変更させるための第１・第２光学手段を備える映像表示装置において、 前記第１光学手段は前記光源から出射された照明光を拡散反射して前記画像生成手段に集光させるよう光反射面が湾曲面で形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記第１光学手段は前記光源から出射された照明光を拡散反射して前記画像生成手段に集光させるよう光反射面が湾曲面で形成された反射鏡またはプリズムを備えることが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明の実施例をさらに詳しく説明する。図２を参照すれば、本発明に係る個人用映像表示装置の照明光学系は、ＬＥＤのように白色光を生成出射する光源２１と、該光源２１から出射された照明光の経路変更のために配置される一連の第１・第２光学手段２２、２３と、例えば反射型液晶表示素子のように照明光を用いて画像を生成する画像生成手段２４及び生成された画像を観察者の目玉１０に拡大投影する投影レンズ系２５と、を含んで構成される。
【０００９】
本発明によれば、前記第１光学手段２２は本発明を特徴づける構成要素であって、前記光源２１から出射される照明光を拡散反射してその経路を変更させるためのもので、示した通り光反射面２２ａが湾曲面で形成されたところにその特徴がある。
【００１０】
前述したような構成的特徴によれば、前記光源２１から出射された照明光は、図２に示した通り、主光軸▲１▼から最も遠く離れた周辺光▲２▼及び▲３▼はそれぞれ前記画像生成手段２４の外郭Ａ及びＢ領域に集光され入射される。
【００１１】
従って、本発明によれば、前記光源２１から出射された照明光の主光軸▲１▼から離れた周辺光▲２▼及び▲３▼が発散する角度で入射しても殆んど前記画像生成手段２４に集光されるよう入射されるので、流失される損失光を最大限抑えられて均一な照明により光利用効率を大幅に向上させうる。
【００１２】
本発明によれば、前記第１光学手段２２は、例えばプリズムや拡散反射板または反射鏡などが用いられ、前記画像生成手段２４の規格などにより光反射面２２ａの湾曲率が多様な形態に対応して変形された状態に形成できることは勿論である。
【００１３】
前記第２光学手段２３は、前記第１光学手段２２の光反射面２２ａにより拡散反射され経路変更された照明光を反射して前記画像生成手段２４に集光照明されることで、例えば偏光分離フィルタ(ＰＢＳ)などが用いられる。
【００１４】
前述したような構成を有する本発明に係る個人用映像表示装置の照明光学系によれば、前記光源２１から出射された照明光が前記第１光学手段２２の凹んだ光反射面２２ａにより拡散反射され経路変更された後、前記第２光学手段２３により一部が透過され、残りは反射して前記画像生成手段２４に集光照明される。この際、前記照明光は主光軸から離れた周辺光の殆んどが前記画像生成手段２４に集光されるよう入射される。
【００１５】
前記画像生成手段２４は、前述したように集光された照明光を用いて生成した画像を光入射面に出射させることにより、前記投影レンズ系１４が観察者の目玉１０に映像として拡大投影される。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明に係る個人用画像形成装置によれば、照明光を拡散反射して経路を変更させるための第１光学手段の光反射面が一定曲率を有する湾曲面で形成されることにより、主光軸の周りの周辺光に対する損失を最大限抑えて均一な照明により光利用効率を大幅に向上させ得るので、消費電力の節減及び部品の寿命延長を図れる効果を奏でる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のヘッドマウントディスプレイ装置の光学系に対する一例を示した概略的構成図である。
【図２】 本発明に係るヘッドマウントディスプレイ装置の光学系を示した概略的構成図である。
【符号の説明】
２１ 光源
２２・２３ 第１・第２光学手段
２２ａ 光反射面
２４ 画像生成手段

Claims (5)

  1. 照明光を出射する光源と、
    前記光源から出射された照明光を拡散反射する第１光学手段と、
    前記第１光学手段で反射された照明光の一部を透過し、残りを反射する第２光学手段と、
    前記第２光学手段で反射された照明光を用いて画像を生成する反射型画像生成手段と、
    前記反射型画像生成手段で生成され、前記第２光学手段を透過した画像を観察者の目玉に拡大投影する投影レンズとを備えた映像表示装置において、
    前記第１光学手段の光反射面が湾曲面で形成されており、この湾曲面で拡散反射された照明光の一部を前記第２光学手段で反射して前記反射型画像生成手段に集光照明することを特徴とする映像表示装置。
  2. 前記第１光学手段は反射鏡を備えることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
  3. 前記第１光学手段はプリズムを備えることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
  4. 前記反射型画像生成手段は、反射型液晶表示素子であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
  5. 照明光を出射する光源と、
    前記光源から出射された照明光を拡散反射する第１光学手段と、
    前記第１光学手段で反射された照明光の一部を透過し、残りを反射する第２光学手段と、
    前記第２光学手段で反射された照明光を用いて画像を生成する反射型画像生成手段と、
    前記反射型画像生成手段で生成され、前記第２光学手段を透過した画像を観察者の目玉に拡大投影する投影レンズとを備えたヘッドマウントディスプレイ装置において、
    前記第１光学手段の光反射面が湾曲面で形成されており、この湾曲面で拡散反射された照明光の一部を前記第２光学手段で反射して前記反射型画像生成手段に集光照明することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
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