JPH07250293A

JPH07250293A - 眼鏡型ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH07250293A
Application number: JP6039620A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawamura; 彰川村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: KR100327942B1; JP3678765B2; US5671087A; CA2144266A1; KR950035337A; CA2144266C; TW310383B

Abstract

(57)【要約】【目的】両眼方式頭部装着型ディスプレイにおける左右
の虚像の位置を両眼の動きに合わせた最適な場所に配置
すること、及び一致した虚像を任意に移動させる等させ
るようにして目の疲労を少なくすることを目的とする。【構成】両眼に対応する左右のレンズ及び左右の映像か
らなる光学系ブロックの配設を、両眼の間及びその外側
に存在する無限の平行線上に一致させるようにした虚像
中心位置を実現させること、及び一致した虚像中心位置
をレンズの移動、映像側の移動をして両眼で見える範囲
を広くしたり、虚像が見えている方向を変化させたりす
る構造にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、眼鏡型ディスプレイ装
置に関し、例えば仮想現実、所謂ヴァーチャル・リアリ
ティ等に使用されるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における眼鏡型ディスプレイ装
置は、図２７に示すように、左右目に対応した左右レン
ズ２，３の光軸３７，３８上にＬＣＤである左右表示パ
ネル５，６を配置し、両レンズ２，３の光軸３７，３８
が所定距離の位置で交差するような配置構造となってい
る。

【０００３】このような構造において左右表示パネル
５，６に写し出される映像の虚像７Ｅ，８Ｅは、本来左
右レンズ２，３の光軸３７，３８が交差する位置Ｋが理
想的な位置となる。しかしながら、この理想的な位置Ｋ
に虚像を結ぶことは困難であり、実際は左右の虚像７
Ｅ，８Ｅの位置は別々となり、左右表示パネル５，６の
前後Ａ，Ｂ方向を調整して両目で見る虚像７Ｅ，８Ｅの
位置を調整していた。

【０００４】又、図２８に示すように、虚像７Ｅ（８
Ｅ）の位置は顔面９９の正面位置に写し出されるような
構造となっており、虚像７Ｅ（８Ｅ）の上下位置を変え
る場合は、例えばディスプレイに手を添えて動かしてい
た。

【０００５】更に、図２９に示すように、眼鏡型ディス
プレイ装置３１Ａの場合は、頭部にベルト３３で装着し
た状態、即ち、顔面９９前方にレンズ２（３）及び左右
表示パネル５（６）からなる光学系ブロックを搭載した
筐体３４Ａを設けた構造においては、周囲を見る場合に
はその都度、筐体３４Ａ本体を持ち上げていた。

【０００６】また、図３０に示すように、ハーフミラー
９を介して虚像７Ｅ（８Ｅ）を見る構成の場合は、ハー
フミラー９に虚像７Ｅ（８Ｅ）を反射させて見るように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明した従来技術における眼鏡型ディスプレ装置は、（１）前記図２７に示したように、レンズ２，３の光軸
３７，３８を固定してクロスさせる方法であり、ＬＣＤ
である表示パネル５，６を動かして虚像７Ｅ，８Ｅの位
置を動かすと、虚像７Ｅ，８Ｅが理想位置Ｋから離れて
しまい、眼球の向きと水晶体の調節が一致しなくなりこ
れが目の疲労につながっているという問題点があった。

【０００８】（２）前記図２８に示したように、虚像７
Ｅ（８Ｅ）の表示位置が顔面９９の正面であった為、虚
像７Ｅ（８Ｅ）を横にずらして目を休息する事ができず
緊張感から目が疲労するという問題点があった。

【０００９】（３）又、虚像７Ｅ（８Ｅ）の上下位置を
変える場合、図２９に示したように、ディスプレイであ
る筐体３４Ａに手を添えて動かす必要があり、わずらわ
しいという問題点があった。

【００１０】（４）更に、顔面９９前方に筐体３４Ａが
ある為、周囲が確認できず不安であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る眼鏡型ディスプレイ装置は、光学系を
介して得られた左右の映像の夫々の虚像中心位置を、前
期光学系の中で両眼の前方に存在する平行線上に一致さ
せたことである。

【００１２】又、上記左右の映像位置を調整して、前記
虚像位置を移動させるようにしたこと；上記光学系を構
成する左右のレンズの光軸を平行に配設したこと；上記
光学系を構成する左右のレンズの光軸を所定距離におい
て交差させるように配設したこと；上記左右の映像位置
の移動を、機械的機構で行うこと；上記左右の映像位置
の移動を、電気的機構で行うこと；上記左右の虚像位置
は、前後にのみ移動できるようにしたこと；上記左右の
虚像位置は、前記左右のレンズの位置調整で行うように
したこと；上記左右のレンズの位置は、左右対称の曲線
状態で移動すること；上記左右の虚像位置は、前記左右
のレンズの位置調整、及び又は左右の映像の位置調整で
行うようにしたこと；上記左右の虚像を、ハーフミラー
を介して観察するようにしたこと；上記ハーフミラーの
前方に液晶シャッター等の減光フィルターを設けたこ
と；上記左右のレンズ位置調整を機械的機構により行う
こと；上記光学系を構成する左右のレンズの代わりに凹
面鏡で構成したこと；上記左右の虚像を一致させた状態
で、上下方向に移動できるようにしたこと；上記左右の
虚像を一致させた状態で、左右方向に移動できるように
したこと；上記虚像を一致させた状態で、前後方向に移
動できるようにしたこと；上記虚像を一致させた状態
で、任意の位置に移動できるようにしたこと；上記光学
系を介して得られた虚像の背景の外界を暗くするように
した眼鏡型ディスプレイ装置である。

【００１３】

【作用】上記構成にした本発明に係る眼鏡型ディスプレ
イ装置は、下記に示すような作用を奏する。（１）虚像の位置を動かしても左右の虚像を光学的に同
じ位置におくようにしたことにより、左右目でみる虚像
の不一致を防止して眼球の向きと水晶体のピント調整の
アンバランスを回避することができる。

【００１４】（２）左右の映像位置を調整して、左右の
虚像を移動させるようにしたことにより、眼球の移動に
応じた虚像の移動を行うことができるようになる。

【００１５】（３）光学系を構成する左右のレンズの光
軸を平行に配設したこと、左右のレンズの光軸を所定距
離において交差させるように配設したことにより、眼鏡
型ディスプレイの構成に対応させた構造を任意に設定す
ることができるようになる。

【００１６】（４）左右の映像位置の移動は、機械的、
及び又は電気的な機構で行うようにしたことにより、一
致した虚像の移動を確実且つ高精度に行うことができる
ようになる。

【００１７】（５）左右の虚像位置の移動は、左右のレ
ンズの位置調整で行うようにしたこと、又は、左右のレ
ンズの位置調整、及び又は左右の映像位置の調整で行う
ようにしたことにより、正確な位置調整を具現化できる
ようになる。

【００１８】（６）左右の虚像位置は、前後にのみ移動
できるようにしたことにより、視度調整により左右の映
像位置及び左右レンズの距離が変化しても、観視する左
右の虚像を一致することができるようになる。

【００１９】（７）左右の虚像は、ハーフミラーに反射
させて観察するようにしたこと、又はハーフミラーの前
方に液晶シャッターを設けたことにより、映像されてい
る部分以外を透視させるようにすることができるように
なり、又、機械的機構による駆動を採用することにより
高精度な動きを実現することができる。

【００２０】（８）光学系で拡大するのは、凹面鏡にし
たことにより、レンズに限定されることなく利用できる
ようになる。

【００２１】（９）左右の虚像を一致させた状態で、上
下方向、左右方向、前後方向、適宜自由な位置に移動で
きるようにしたことにより、疲労感の少ない自然な見え
方の虚像を空間上の自由な位置において見ることができ
るようになる。

【００２２】（１０）光学系で拡大した虚像の背景の外
界を暗くするようにしたことにより、明るいところでも
明瞭な映像をみることが容易になる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係るディスプレイの実施例に
ついて図面を参照にして以下の項目、［１］光学系、
［２］メカ機構、［３］装着システム、［４］具体例、
の順に説明する。

【００２４】［１］光学系（１）光学系の構成光学系ブロック１の構成は、図１に示すように、両眼に
対応する左右レンズ２，３と、左右表示パネル５，６と
から構成されている。左右レンズ２，３は、両眼で覗け
る両眼の間隔に対応された距離Δ分隔離された状態で配
設し、夫々のレンズ２，３の主点Ｏ₁，Ｏ₂からなる主平
面４を形成する。この主平面４上に移動可能なＯ点と、
左レンズ２の焦点距離ｆの焦点位置Ｆ₁とからなる線分
ＯＦ₁上、及び、右レンズ３の焦点距離ｆの焦点位置Ｆ₂
とからなる線分ＯＦ₂上を移動可能にし、且つ左右レン
ズ２，３と平行して左右表示パネル５，６を配設した構
造となっている。尚、左右レンズ２，３の焦点距離ｆは
夫々等しい。

【００２５】（２）左右目に写る虚像の前後左右への移
動このような構成からなる光学系ブロック１は、左レンズ
２で左表示パネル５の映像を拡大した虚像を左目で覗
き、右レンズ３で右表示パネル６の映像を拡大した虚像
を右目で覗く、例えばヴァーチャル・リアリティ等に使
用されるディスプレイ装置に実施されており、左目で覗
く虚像と右目で覗く虚像とが、光学的に同一位置であり
ながら、この虚像を前後及び左右に動かすことが可能で
ある。

【００２６】即ち、左表示パネル５の中央位置Ｇ₁及び
右表示パネル６の中央位置Ｇ₂を、各々の線分ＯＦ₁及び
ＯＦ₂を移動させることで左右目に写る虚像を前後に移
動させることができるのである。

【００２７】又、左表示パネル５の中央位置Ｇ₁及び右
表示パネル６の中央位置Ｇ₂を、各々の線分ＯＦ₁及びＯ
Ｆ₂上の所定位置に置いた状態で主点Ｏ₁，Ｏ₂で形成さ
れている主平面４のＯ点を移動させることにより、左右
目に写る虚像を左右方向に移動させることができる。

【００２８】このようにして平行線分ＯＨ上は、両眼で
形成された平行線Ｌ,Ｒの間に光学系ブロック１の中で
無限に存在するものであり、その中の一つの平行線ＯＨ
が選択された時に、その平行線ＯＨの線上に左右の映像
の虚像中心位置Ｈ₁，Ｈ₂が夫々存在すれば良いのであ
る。

【００２９】又、Ｏ点を直線Ｏ1、Ｏ2上の線分Ｏ1Ｏ2の
範囲外に設定した場合は、平行線分ＯＨは、左右レンズ
２（３）の光軸３７（３８）で囲まれた範囲外にも存在
しうる。

【００３０】（３）左右目に写る虚像を前後左右に移動
させることができる理由このように左右目に写る虚像を一致させながら、前後左
右に移動させる理由は下記に示す通りである。

【００３１】即ち、主平面４のＯ点を固定した場合、左
右表示パネル５，６の中央位置Ｇ₁，Ｇ₂が線分ＯＦ₁，
ＯＦ₂上を動くと、左右表示パネル５，６と左右レンズ
２，３の主平面４との距離Ｓが変化すると左右目に写る
左右虚像位置７，８の距離Ｓ′が変化して左右虚像中心
位置Ｈ₁，Ｈ₂が前後に動く。

【００３２】又、左右表示パネル５，６の中心位置
Ｇ₁，Ｇ₂を線分ＯＦ₁，ＯＦ₂の所定位置に置いた状態、
即ち、主平面４と左右表示パネル５，６との距離Ｓを一
定に維持した状態で主平面４上の線分Ｏ₁，Ｏ₂上のＯ点
を適宜左右移動させると、左右表示パネル５，６の中央
位置Ｇ₁，Ｇ₂はＯ点の左右移動に同期して左右虚像中心
位置Ｈ₁，Ｈ₂も左右に動いて左右目に写る虚像は左右方
向に動く。

【００３３】従って、左右目に写る虚像を前後及び左右
に適宜移動させて、左右目に写る虚像を一致させるには
どうすればよいかを示せばよい。

【００３４】（３）左右目に写る虚像を前後左右に移動
させて虚像を一致させることができる位置関係結論からいえば、左右目に写る虚像を一致させる為に
は、左右虚像中心位置Ｈ ₁，Ｈ₂の両者とも虚像中心位置
Ｈに配置させればよい。ここで、虚像中心位置Ｈは、主
平面４と左右表示パネル５，６との距離Ｓによって決定
された虚像距離Ｓ′であり、且つ Δ＝Δ₁＋Δ₂・・・・（１）を満足すればよい。

【００３５】即ち、左右表示パネル５，６の中央位置Ｇ
₁，Ｇ₂と、左右レンズ２，３の主平面４との距離Ｓは、
夫々等しいので、主平面４からの左右虚像位置７，８の
虚像中心位置Ｈ₁，Ｈ₂も虚像距離Ｓ′となる。そこで、
左右虚像中心位置Ｈ₁，Ｈ₂が線分ＯＨ上にあることをい
えば、左右目に写る虚像が一致することになる。

【００３６】左右目に写る虚像が線分ＯＨ上に存在する
ことは下記のようにして証明される。先ず、左表示パネ
ル５の左レンズ２による横倍率ｍは、ｍ＝ｆ／（ｆ−ｓ）・・・・（２）ここで、”ｆ”はレンズ２の主点Ｏ₁から光軸上の焦点
距離であり、”ｓ”はレンズ２の主平面４と左表示パネ
ル５の距離を表わしている。

【００３７】そして左虚像中心位置Ｈ₁が線分ＯＨ上に
あるためには、以下の条件を満たせばよい。 Δ₁＝ｍｄ₁・・・・（３）ここで、”Δ₁”は主平面４上のレンズ２の主点Ｏ₁とＯ
点間の距離であり、”ｍ”はレンズ２の横倍率、”
ｄ₁”は左表示パネル５が左レンズ２の光軸上から直交
する方向に離れている距離である。

【００３８】上記の式（３）に式（２）を代入して整理
すると、ｄ₁＝Δ₁−Δ₁・ｓ／ｆ・・・・（４）これは線分ＯＦ₁上に左表示パネル５の中央位置Ｇ₁が存
在していることにほかならない。

【００３９】同様に、右表示パネル６に関しても、右表
示パネル６の中央位置Ｇ₂が線分ＯＨ上にある条件は、ｄ₂＝Δ₂−Δ₂・ｓ／ｆ・・・・（５）ここで、”ｄ₂”は右表示パネル６が右レンズ３の光軸
上から直交する方向に離れている距離であり、”Δ₂”
は主平面４上のレンズ３の主点Ｏ₂とＯ点間の距離であ
る。これは線分ＯＦ₂上に左表示パネル６の中央位置Ｇ₂
が存在していることにほかならない。

【００４０】従って、上記の式（４）、（５）により左
右表示パネル５，６の中央位置Ｇ₁、Ｇ₂が線分ＯＦ₁、
ＯＦ₂上にあり、各パネル５（６）と主平面４との距離
が等しければ、左右虚像中心位置Ｈ₁，Ｈ₂は、線分ＯＨ
上にあり、左右目に写る虚像は一致する。

【００４１】このようにして、先ず左右目に写る虚像を
適宜位置に一致させた状態にすることができる。そして
虚像を一致させた状態で左右表示パネル５，６を矢印
Ａ，Ｂ方向に移動させれば左右虚像位置７，８は矢印Ｃ
方向、即ち、前後方向に移動させることができ、Ｏ点を
矢印Ｄ方向に移動させれば、虚像は、矢印Ｅ方向、即ち
左右方向に移動させることができることになる。従っ
て、このような構造にすることにより、観察者が自然な
見え方の虚像を自然な位置で見ることが実現できるので
ある。

【００４２】又、図１に示したように、レンズ２，３と
左右表示パネル５，６の位置関係を保った光学系ブロッ
ク１を直接観察者が覗いてもよいが、例えば図２に示す
ように光学系ブロック１にハーフミラー９を使用した構
成にしてもよい。

【００４３】即ち、図２に示すように、ハーフミラー９
をレンズ２（３）と４５度傾斜させた状態で配設するこ
とにより光学系ブロック１に対して直角方向から覗き込
む構造となる。そして、目で覗き込んだハーフミラー９
の反対側の位置に、減光フィルターである液晶シャッタ
ー１０を配設した構造にしてもよい。

【００４４】このような構造にすることにより、観察者
は虚像をハーフミラー９に反射させて見ることができる
と共に、ハーフミラー９を通して外界を確認することも
可能である。

【００４５】更に、図２に示すようにハーフミラー９の
前方に液晶シャッター１０等の減光フィルターを設置す
れば、外界が明るい場合でも虚像を確認しやすくなる。
ここで、図２の説明上、ハーフミラー９の角度を４５度
としたが、それ以外の角度でも実現できることは勿論で
ある。

【００４６】［２］メカ機構上記説明した［１］光学系の原理を実現したメカ機構、
即ち機械的機構１１は、図３及び図４に示すように、レ
ンズホルダー部１２と、ピアノ線２８Ａ，２８Ｂ，２８
Ｃ，２８Ｄを係止する軸受部２３と、表示パネルホルダ
ー部２６とから構成される。

【００４７】レンズホルダー部１２は、略四角形状に形
成したホルダー本体１３と、該ホルダー本体１３の両側
面に設けた固定台１４Ａ，１４Ｂと、該固定台１４Ａ，
１４Ｂ間に緊張されたピアノ線１６Ａ、１６Ｂを介して
左右動する左右スライド軸１７Ａ，１７Ｂとから構成さ
れている。

【００４８】ホルダー本体１３は、適宜間隔を有して左
右の位置に左レンズ２及び右レンズ３を配設した構造と
なっており、夫々のレンズ２，３の焦点距離Ｆは等しい
ものを使用している。そして、各レンズ２，３の主点と
軸受部２３との距離は焦点距離Ｆと同距離になるように
設定されている。

【００４９】固定台１４Ａ，１４Ｂは、ホルダー本体１
３の両側面に係合係止されているものであり、ホルダー
本体１３の上下の大きさよりも突出した上部及び下部に
ピアノ線係合部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄを設け
た構造となっている。

【００５０】ピアノ線係合部１５Ａ及び１５Ｂの間、１
５Ｃ及び１５Ｄの間には、レンズ２，３の主点位置にな
るようにピアノ線１６Ａ，１６Ｂを緊張させて張った構
造となっている。

【００５１】左右スライド軸１７Ａ，１７Ｂは、固定台
１４Ａ，１４Ｂの上下位置に張ったピアノ線１６Ａ，１
６Ｂの夫々に係合し、且つ連結部１８に連結され、一体
として左右動できる構造となっている。

【００５２】この左右スライド軸１７Ａ，１７Ｂは、固
定台１４Ａ，１４Ｂに張ったピアノ線１６Ａ，１６Ｂと
係合する左右動軸受部１９Ａ，１９Ｂと、前後に移動す
るためのピアノ線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを係
合係止する前後動係合部２１Ａ，２１Ｂとから構成され
ている。尚、左右スライド軸１７Ａには、上部に突出し
た棒状の左右動摘み２２を設けた構造になっている。

【００５３】軸受部２３は、筐体内壁２４に設けられて
おり、夫々の左右スライド軸１７Ａ，１７Ｂの前後動係
合部２１Ａ，２１Ｂに係止されたピアノ線２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの他端を緊張した状態で張った第
１、第２の基点２５Ａ，２５Ｂ、及び第３、第４の基点
２５Ｃ，２５Ｄとから構成されている。

【００５４】この軸受部２３とレンズホルダー部１２と
の距離関係は、レンズホルダー部１２に搭載されている
レンズ２，３の焦点距離Ｆ₁、Ｆ₂の位置、即ち、左レン
ズ２の主点の位置から焦点距離Ｆ₁の位置に第１、第３
の基点２５Ａ，２５Ｃを、右レンズ３の主点の位置から
焦点距離Ｆ₂の位置に第２、第４の基点２５Ｂ，２５Ｄ
を設けた構造となっている。

【００５５】表示パネルホルダー部２６は、左右目に対
応した２個のＬＣＤからなる左右表示パネル５，６を搭
載した左右パネル部２６Ａ，２６Ｂで構成されている。

【００５６】左右パネル部２６Ａ，２６Ｂは，パネル本
体２７Ａ，２７Ｂと、該パネル本体２７Ａ，２７Ｂの上
部及び下部中央に設けた前後用ピアノ線２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを係合する前後スライド軸係合部２
８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄを設けた構造となってい
る。

【００５７】パネル本体２７Ａ，２７Ｂは、略四角形状
の枠で形成された中央の位置にＬＣＤである表示パネル
５，６を搭載し、枠の上部及び下部の中央の位置に突出
して形成した前後スライド軸係合部２８Ａ，２８Ｂ，２
８Ｃ，２８Ｄを設けた構造になっている。又、左パネル
部２６Ａには、上部に突出した棒状の前後動摘み２９を
備え、左右パネル部２６Ａ，２６Ｂの夫々はピアノ線３
０を介して係合された構造となっている。

【００５８】このような構造をした表示パネルホルダー
部２６は、前後スライド軸係合部２８Ａ，２８Ｂ，２８
Ｃ，２８Ｄの夫々にピアノ線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，
２０Ｄを介在させ、且つレンズホルダー部１２と平行に
なるように配置され、前後動摘み２９の操作によりピア
ノ線２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを介して前後に摺
動自在に動ける。

【００５９】尚、上記説明した機械的機構１１は、原理
的な説明にとどめてある。従って、ピアノ線２０Ａ，２
０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄで配置された表示パネルホルダー
部２６とレンズホルダー部１２との平行関係の維持、及
び左右パネル部２６Ａ，２６Ｂが一体として移動させる
ための手段、その他の詳細は省略してある。

【００６０】又、実施例においてはピアノ線１６Ａ，１
６Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，３０を利用し
たが、これに限定されることなく、例えば炭素繊維、ガ
ラス繊維、自然毛繊維等でもよいことは勿論のことであ
る。

【００６１】［３］装着システム、上記説明した光学系の原理、及びメカ機構の原理は、眼
鏡型ディスプレイ装置に代表される装着システムにその
まま採用できる。即ち、装着システム３１は、例えば図
５に示すように、頭部装着機構３２と、筐体３４と、制
御装置３５とで構成されている。

【００６２】頭部装着機構３２は、頭部に装着できるバ
ンド３３を形成し、該バンド３３の両眼に位置する前面
方向に筐体３４を配設した構造である。

【００６３】筐体３４は、光学系ブロック１を収容固定
している他に、光学系ブロック１内での虚像を一致させ
るための摘み２２Ａ，２９Ａを備えている。この摘み２
２Ａは、虚像を左右方向に移動させ、摘み２９Ａは虚像
を前後方向に移動させる。これら摘み２２Ａ，２９Ａ
は、左右動摘み２２、前後動摘み２９に連結されてい
る。

【００６４】又、映像を反射させるハーフミラー９又は
ビームスプリッターを備えた構造になっており、光学系
ブロック１の表示パネルからの映像を反射させた虚像を
見ることができると共に、適宜外界を確認できるように
なっている。

【００６５】更に、筐体３４の下部側面には液晶シャッ
ター１０を備えた構造となっており、表示パネルでの映
像範囲の外界の光を適当に減光させ、外界が明るい状態
であっても映像を見やすくすることができる構造となっ
ている。

【００６６】制御装置３５は、筐体３４に収容されてい
る光学系ブロック１の表示パネル及び液晶シャッター１
０を制御するコントロール回路３６を内蔵し、画像のオ
ン／オフをするスイッチ３５ａと、液晶シャッター１０
の透過率を制御するボリューム３５ｂを設けた構造にな
っている。

【００６７】このような構造をした制御装置３５は、使
用者の身体の一部に適宜取り付けて可搬できるようにな
っており、例えば歩行中であっても適宜光学系ブロック
１の制御ができる。

【００６８】［４］具体例上記説明した光学系の原理及び機械的機構、即ち左右目
に写る虚像を一致させた状態で、虚像を左右方向、前後
方向、上下方向へ移動させるためには、下記に示すよう
な種々の構成が考えられる。

【００６９】（１）第１の具体例第１の具体例は、図６に示すように、その光学系ブロッ
ク１Ａは、左右レンズ２，３の光軸３７，３８を所定距
離の位置Ｉで交差するようにして、左右表示パネル５，
６を左右レンズ２，３の光軸３７，３８上の適宜位置に
直交するように配設し、且つ左右レンズ２，３と左右表
示パネル５，６との距離を等しくしながら動かす手法で
ある。

【００７０】このような手法によれば、仮に、表示パネ
ル５、６の全範囲に映像を表示させると左右表示パネル
５、６の矢印Ａ，Ｂ方向への移動により、左右の目に写
る虚像の位置は異なってしまう。

【００７１】例えば、表示パネル５，６が３７ａ，３８
ａの位置の場合は、交差位置Ｉよりも手前の位置Ｐ１に
左右虚像７Ａ，７Ｂを結ぶ。

【００７２】表示パネル５，６が３７ｂ、３８ｂの位置
の場合は、交差位置Ｉと同じくする位置Ｐ２に左右虚像
７Ｂ，８Ｂを結ぶ。

【００７３】表示パネル５，６が３７ｃ，３８ｃの位置
の場合は、交差位置Ｉよりも遠ざかる位置Ｐ３に左右虚
像７Ｃ，８Ｃを結ぶ。

【００７４】そこで、図７において、右目表示パネル５
の表示可能範囲内３９´で７Ａ´のように右よりの範囲
に映像をずらして表示させる。又、左目表示パネル６で
は反対側に表示させる。

【００７５】このようにすれば、図６において左右表示
パネル５，６を光軸上の３７ａ，３８ａの位置、即ち、
虚像をＰ１の位置で得た左右虚像７Ａ，８Ａは、左表示
パネル５では図７に示すように、左目範囲３９の右側の
位置に虚像７Ａが得られ、右表示パネル６では図８に示
すように、右目範囲４０の左側の位置に虚像７Ｂが得ら
れる。

【００７６】従って、両目に写し出される左右虚像７
Ａ，７Ｂは、図９に示すように、左右目範囲３９，４０
の中央位置に虚像７Ａ，８Ａを得ることができる。これ
は左右目範囲３９，４０全体の広さではなくその左右目
の中央の部分に虚像を一致させた状態となっている。

【００７７】次に、図６において左右表示パネル５，６
を光軸３７，３８上の位置３７ｂ，３８ｂの位置、即
ち、丁度光軸３７，３８が交差する位置Ｉに左右虚像７
Ｂ，８Ｂを得た場合は、図１０に示すように、左右目範
囲３９，４０の全体範囲に写し出されて、左右の虚像７
Ｂ（８Ｂ）は一致している。

【００７８】更に、図６において左右表示パネル５，６
を光軸３７，３８上の３７ｃ，３８ｃの位置、即ち、虚
像をＰ３の位置で得た左右虚像７Ｃ，８Ｃは、図１１に
示すように、右目範囲３９の左側に虚像７Ｃを、左目範
囲４０の右側に虚像８Ｃを得ることができる。

【００７９】従って、両目で得られた虚像７Ｃ，８Ｃ
は、左右目の範囲を重ねた部分であり、位置３７ａ，３
８ａでの虚像７Ａ，８Ａと同様に左右目範囲３９，４０
の中央の位置で見ることになる。これは上記した虚像の
位置Ｐ１と略同一の結果となり、両者の虚像は一致して
いる。

【００８０】このようにして、虚像の位置を前後に移動
させても、左右の虚像を一致させることが可能であり、
長時間見ても疲労感の少ない自然な虚像表示ができる。
又、虚像の位置を左右に移動させる場合は、各パネルに
おける表示位置を表示可能範囲内で、左目用、右目用と
も同時に左右に移動させればよい。上下の場合も同様で
ある。この際、表示範囲の移動量は、左右の虚像が一致
したまま移動させることが必要である。

【００８１】従って、前記図１で説明したように、両眼
で形成された平行線Ｌ，Ｒに対して内側方向に傾斜させ
た光学系ブロック１Ａであっても、両眼で形成された平
行線Ｌ,Ｒの間に光学系ブロック１の中で無限に存在す
る平行線ＯＨ上の一つの平行線ＯＨが選択された時に、
その平行線ＯＨの線上に左右の映像の虚像中心位置
Ｈ ₁，Ｈ₂が夫々存在すれば良いのである。

【００８２】又、この平行線ＯＨを、両眼で形成された
平行線Ｌ、Ｒの外側におくことも、映像表示範囲を調整
すれば可能である。尚、図７〜図１１は虚像の図として
説明したが、これは表示パネルに写し出される映像とし
てもよい。

【００８３】この左右レンズ２，３を固定した状態で左
右表示パネル５，６を動かす機械的機構は、図１２に示
すように、左右表示パネル５，６を矢印Ａ，Ｂ方向に移
動させる駆動手段４１により構成される。

【００８４】駆動手段４１は、筐体４２内に左右レンズ
２，３の光軸３７，３８を所定距離で交差させるように
配設し、該配設された左右レンズ２、３の光軸３７，３
８上の夫々適宜同一位置を移動できるように設けた左右
表示パネル５，６と、該左右表示パネル５，６に連結さ
れたボールネジ４３Ａ，４３Ｂと、該ボールネジ４３
Ａ，４３Ｂを適宜回転させる左右ステッピングモータ４
４Ａ，４４Ｂとから構成されている。

【００８５】このように構成された駆動手段４１は、所
定の制御に基づいてステッピングモータ４４Ａ，４４Ｂ
を駆動させ、ボールネジ４３Ａ，４３Ｂを回転させて左
右レンズ２，３と左右表示パネル５，６との距離を一定
に維持させながら移動させることができる。尚、ステッ
ピングモータ４４Ａ，４４Ｂに限らずパルスモータでも
よく、上記説明した駆動手段に限定されないことは勿論
のことである。

【００８６】このように左右表示パネル５，６を移動さ
せる駆動手段４１を制御する制御回路４５は、例えば図
１３に示すように、左目用ディスプレイ表示回路系４６
と、右目用ディスプレイ表示回路系５８と、左右移動用
回路６０と、上下移動用回路６１と、前後移動用回路６
２と、ステッピングモーターコントローラ６５とから構
成される。

【００８７】左目用ディスプレイ表示回路系４６は、Ｒ
ＧＢデコーダ４７と、Ａ／Ｄ変換器４８と、入力用セレ
クター４９と、２個のフィールドメモリ５０，５１と、
出力用セレクター５２と、Ｄ／Ａ変換器５３と、ディス
プレイコントローラ５４とから構成されている。

【００８８】ＲＧＢデコータ４７は、ＮＴＳＣ信号又は
ビデオ信号等をＲＧＢの色信号として抽出するものであ
り、その入力側は信号入力端子に接続され、その出力側
はＡ／Ｄ変換器４８の入力側に接続されている。

【００８９】Ａ／Ｄ変換器４８の出力側は、入力用セレ
クター４９の入力端子に接続されている。

【００９０】入力用セレクター４９は、タイミングコン
トローラ５７の制御により切り替わるセレクターであ
り、その一方の出力側は第１のフィールドメモリ５０の
入力側に接続し、他方の出力側は第２のフィールドメモ
リ５１の入力側に接続されている。

【００９１】第１のフィールドメモリ５０は、ディジタ
ル化された色信号の１フレーム分を格納できる記憶容量
を備えたメモリであり、タイミングコントローラ５７に
より制御され、その出力側は出力用セレクター５２の一
方の入力端子に接続されている。

【００９２】第２のフィールドメモリ５１は、第１のフ
ィールドメモリ５０と同様にディジタル化された色信号
の１フレーム分を格納できる記憶容量を備えたメモリで
あり、タイミングコントローラ５７により制御され、そ
の出力側は出力用セレクター５２の他方の入力端子に接
続されている。

【００９３】出力用セレクター５２は、タイミングコン
トローラ５７により制御され、その出力側はＤ／Ａ変換
器５３の入力側に接続されている。

【００９４】Ｄ／Ａ変換器５３は、デジタル化されてい
るＲＧＢの色信号をアナログ信号に変換するものであ
り、その出力側はディジタルコントローラ５７に接続さ
れている。

【００９５】ディスプレイコントローラ５４は、左目用
の液晶パネルである左表示パネル５に映像信号を送出す
るものであり、タイミングコントローラ５７により制御
され、その出力側は左表示パネル５に接続されている。

【００９６】この左表示パネル５及び右表示パネル６
は、所謂ＬＣＤであり、左目に直接対峙した構造でもよ
いし、ハーフミラー等を使用して映像を反射させた状態
で左目に写し出される状態にしてもよい。

【００９７】シンクセパレータ５６は、受信したＮＴＳ
Ｃ信号、又はビデオ信号を入力してＳＹＮＣ信号をセパ
レートするものであり、その入力側はＮＴＳＣ信号、又
はビデオ信号の端子に接続し、その出力側はタイミング
コントローラ５７の入力側に接続されている。

【００９８】タイミングコントローラ５７は、シンクセ
パレータ５６からのＳＹＮＣ信号に基づいて入出力セレ
クター４８，５２の制御、フィールドメモリー５０，５
１の切換え制御、ディスプレイコントローラ５４の制御
を行う。

【００９９】右目用ディスプレイ表示回路系５８は、上
記説明した左目用ディスプレイ表示回路系４６と同一回
路から構成され、左表示パネル６に映像を表示する。

【０１００】左右移動用回路６０、上下移動用回路６
１、前後移動用回路６２は、手回しボリューム６３ａ，
６３ｂ，６３ｃとＡ／Ｄ変換器６４ａ，６４ｂ，６４ｃ
とから構成されており、その出力側はタイミングコント
ローラ５７の入力側に接続されている。タイミングコン
トローラ５７は、手回しボリューム６３ａ，６３ｂ，６
３ｃで得られた左右移動、上下移動、前後移動量に基づ
いて左右、上下、前後に一致した虚像を移動させる制御
を行う。

【０１０１】ステッピングモーターコントローラ６５
は、左右表示パネル５，６に写された虚像を一致させて
前後に移動させてるために左右ステッピングモータ４４
Ａ，４４Ｂを制御するものであり、右ステッピングモー
タ４４Ａ、左ステッピングモータ４４Ｂに接続されてい
る。

【０１０２】このような構成からなる制御回路４５は、
左表示パネル５、右表示パネル６に写し出される映像の
虚像を一致させて、虚像を左右、上下、前後の移動を自
由自在に行うことができる。

【０１０３】又、明度コントロールボリューム２００の
信号を減光フィルターコントロール回路２０１に入力
し、液晶シャッター等の減光フィルター２０２の透過率
をコントロールする。

【０１０４】（２）第２の具体例第２の具体例は、図１４に示すように、左右表示パネル
５，６を同一パネルホルダ６６内に入れ、このパネルホ
ルダ６６は左右レンズ２，３の光軸３７，３８上の線分
Ｏ₁Ｆ₁、Ｏ₂Ｆ₂上（矢印Ｆ方向）を移動させる。

【０１０５】この表示パネル５，６内において、表示画
像５ａ，６ａの中心がそれぞれ線分ＯＦ1，ＯＦ2上にあ
るように、表示画像５ａ，６ａを設定すると左右の虚像
が一致する。

【０１０６】すると、パネルホルダ６６に搭載されてい
る左右表示パネル５，６内における表示範囲５ａ、６ａ
の中心が線分ＯＦ₁及びＯＦ₂上（矢印Ａ，Ｂ方向）を移
動することになるので、前記図１で示した左右の虚像を
一致させたまま、虚像を前後、左右、上下に移動させる
ことができる。

【０１０７】パネルホルダ６６は、図１５に示すよう
に、パネルホルダ６６の一端に取り付けたボールネジ６
７に係合している回転棒６８のステッピングモータ６９
を制御して光軸３７，３８上を移動する。

【０１０８】このパネルホルダ６６の光軸３７，３８上
の移動は、図１６に示すように、筐体７０に溝７１ａ，
７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを設け、この溝７１ａ、７１
ｂ，７１ｃ，７１ｄにパネルホルダ６６のガイド片７２
ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを係合させて移動させる。

【０１０９】ここで、虚像の左右上下への移動は、ボリ
ューム６３ａ，６３ｂ，６３ｃの回転位置情報から図１
３のブロック図の電気系で左右表示パネル５，６内にお
ける表示範囲５ａ，６ａを移動させて行う。

【０１１０】又、制御回路は、前記図１３に示した回路
を使用するのでその説明は省略する。即ち、一致した虚
像の前後、上下、左右方向への移動は、各手回しボリュ
ーム６３ａ，６３ｂ，６３ｃを動かすことにより得るこ
とができるのである。

【０１１１】（３）第３の具体例第３の具体例の光学系ブロック７３は、基準線Ｊを対象
位置に左右表示パネル５，６と、該左右表示パネル５，
６に平行になるように配設した左右レンズ２，３とから
構成され、該左右レンズ２，３は所定の曲線の軌跡上を
移動できる構成である。

【０１１２】例えば、右レンズ３の主点Ｏ2の描く曲線
ｄは、ｄ＝Δ・ｆ／（２ｓ）・・・・（６）の関係を有するものであり、左レンズ２は右レンズ３の
曲線Ｇに対して基準線Ｊに対象な曲線Ｇ′上を、それぞ
れのレンズ２，３の主点Ｏ1，Ｏ2を曲線Ｇ，Ｇ′で描か
れる軌跡上を同一条件下において動かす。

【０１１３】このような構造にすることによって、左右
の虚像を一致させながら虚像を前後Ｃ方向に移動でき
る。又、虚像を左右に動かす場合は、左右レンズ２，３
が点線で囲まれた相対関係を保ちながら点線内を紙面上
下Ｄ方向に移動すればよい。更に、虚像を上下に動かす
場合は、左右レンズ２，３が点線で囲まれた相対関係を
保ちながら点線内を紙面に対して垂直方向に動かせばよ
い。

【０１１４】このように右目レンズ２，３を所定の曲線
Ｇ，Ｇ′で描かれた軌跡上を移動させると左右の虚像が
一致しながら移動する理由は以下のように説明できる。

【０１１５】即ち、図１７において、曲線Ｇ，Ｇ′上を
レンズ２，３が動くと、左右表示パネル５，６とレンズ
２，３の主平面４との距離Ｓが変化し、左右虚像位置
７，８の距離が変化する。但し、ここで左右レンズ２，
３の主平面４は一致させることとする。

【０１１６】従って、この曲線Ｇ，Ｇ′上に左右表示パ
ネル５，６の主点Ｏ₁，Ｏ₂があるときに左右の虚像が一
致することを示せば、虚像を一致させながら、前後に移
動するといえる。

【０１１７】ところで、各パネル５，６のレンズ主平面
４までの距離は等しいので、主平面４と虚像７，８の距
離は等しく、虚像７，８は同一平面上にある。その為、
左右の虚像の中心が直線Ｊ上にあることを示せば、左右
の虚像が一致することとなる。以下にこの理由を示す。

【０１１８】先ず、右目系に関して、曲線Ｇ上にレンズ
３があるときの虚像の横倍率ｍは、以下の式になる。ｍ＝ｆ／（ｆ−ｓ）・・・・・・・・・・・・（７）式（７）より虚像中心軸Ｊ１と光軸３８との距離Ｌは、Ｌ＝ｍ・ｄ′＝ｄ′・ｆ／（ｆ−ｓ）＝ｄ′＋ｄ′・ｓ／（ｆ−ｓ）・・・・（８）となる。

【０１１９】式（８）に式（６）を代入すると、Ｌ＝（Δ・ｆ／（２ｓ′）−Δ／２）＝ｄ′＋Δ／２・・・・・・・・・・・・・（９）となる。

【０１２０】従って、右虚像中心軸Ｊ１が基準線Ｊと一
致する。同様にして左虚像中心軸Ｊ２も基準線Ｊと一致
することが示せる。このことは左右の虚像が一致するこ
とを意味する。左目系も同一の手法により証明される。

【０１２１】この第３の具体例に係る光学系ブロック７
３のメカ機構７３Ａは、図１８及び図１９に示すよう
に、左右レンズ２，３を搭載した左右ホルダ７４Ａ，７
４Ｂと、金具７５とから構成され、筐体７０には曲線
Ｇ，Ｇ′の形状に形成した左右ガイド溝７６Ａ，７６Ｂ
と、金具７５を基準線Ｊに沿って案内する直線ガイド溝
７６Ｃとを設けた構造となっている。

【０１２２】左右ホルダ７４Ａ，７４Ｂは、左右スライ
ド軸７７Ａ，７７Ｂとガイド７８Ａ、７８Ｂとから構成
され、左右スライド軸７７Ａ，７７Ｂにはピアノ線７９
Ａ（７９Ｂ）を通して自由自在にスライドできる構造に
なっている。ガイド７８Ａ，７８Ｂは、筐体７０に設け
た曲線Ｇ，Ｇ′の形状に形成された左右ガイド溝７６
Ａ，７６Ｂに係合して矢印Ｈ１，Ｈ２方向に案内され
る。

【０１２３】金具７５は、所定位置に突出した摘み８０
と、ピアノ線７９Ａ，７９Ｂを係止する係止部８１とガ
イド８２とから構成されている。ガイド８２は、筐体７
０に設けられている直線ガイド溝７６Ｃに案内されて矢
印Ｃ方向に動くことができる。

【０１２４】このような構成からなるメカ機構７３Ａ
は、金具７５のガイド８２を直線ガイド溝７６Ｃに係合
させ、且つ左右ホルダ７４Ａ，７４Ｂのガイド７８Ａ，
７８Ｂを左右ガイド溝７６Ａ，７６Ｂに係合させてピア
ノ線７９Ａ，７９Ｂで連結することにより組立は完了す
る。

【０１２５】そして、金具７５は、摘み８０を動かして
直線ガイド溝７６Ｃに係合されているガイド８２に案内
されて動くと同時に、ピアノ線７９Ａ，７９Ｂで連結さ
れている左右ホルダ７４Ａ、７４Ｂは、摘み８０を矢印
Ｃ方向に動かすことにより曲線形状に形成されている左
右ガイド溝７６Ａ，７６Ｂに係合しているガイド７８
Ａ，７８Ｂに案内されて動くことができる。

【０１２６】このようなメカ機構７３Ａにおいて、虚像
を観察者に対して左右に動かす場合は、図２０及び図２
１に示すように、メカ機構７３Ａ全体を両目に対して左
右Ｄ方向に動かせばよい。

【０１２７】即ち、前記説明した図１８及び図１９に示
したように、左右スライド軸７７Ａ，７７Ｂと、金具７
５と、この左右スライド軸７７Ａ，７７Ｂと金具７５を
案内するガイド溝７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃを一緒に左右
Ｄ方向に動かすようにすればよいのである。この場合パ
ネル５，６は移動しないように固定されている。

【０１２８】そのためには、例えば、図２０及び図２１
に示すように、筐体７０内であって、摘み８０を設けた
光学系ブロック７３と平行な両端の適宜位置に左右ピア
ノ線係合部８３ａ，８３ｂを設けたメカ機構係止部８３
を配設する。

【０１２９】このメカ機構係止部８３は、左右表示パネ
ル５，６と平行な状態でメカ機構７３Ａを、左右ピアノ
線係合部８３ａ，８３ｂで上下２本のピアノ線８４Ａ
（８４Ｃ），８４Ｂ（８４Ｄ）を緊張状態で張り、且つ
この上下２本のピアノ線８４Ａ（８４Ｃ），８４Ｂ（８
４Ｄ）にメカ機構７３Ａのスライド軸８５Ａ，８５Ｂ，
８６Ａ，８６Ｂを係合した構造である。

【０１３０】このような構造にすることにより、左右表
示パネル５，６に対して左右Ｄ方向に摘み８０を持って
メカ機構７３Ａを移動させることができる。

【０１３１】又、虚像を観察者に対して上下方向に動か
す場合は、図２１に示すように、筐体７０の適宜位置に
配設されたメカ機構係止部８３全体を、つまみ８０をＨ
方向に動かすことで上下Ｈ方向に動かせばよい。この場
合もパネル５，６は移動しない。

【０１３２】（４）第４の具体例第４の具体例に係る光学系ブロック１Ａは、図２２に示
すように、左右レンズ２，３の光軸３７，３８がＫ点で
交差し、左右表示パネル５，６を光軸３７，３８上に各
レンズ２，３と平行に配設し、左レンズ２（又は右レン
ズ３）と右表示パネル５（又は左表示パネル６）からな
る右光学系１ａ（又は左光学系１ｂ）のいずれか一方
（実施例においては右光学系１ａ）を、レンズ３の光軸
３８上の主点Ｏ₂を中心にして回転（Ｊ方向）させて虚
像位置Ｋ点を前後Ｃ方向に移動させると同時に、左右虚
像７Ｄ，８Ｄを一致させるために左右表示パネル５，６
をレンズ２，３に対して前後Ａ，Ｂ方向に移動させる構
造にする。

【０１３３】このような光学系ブロック１Ａのメカ機構
８７は、図２３に示すように、筒形状に形成した左右鏡
筒８８Ａ，８８Ｂに左右光学系１ａ，１ｂを配設した構
造にする。

【０１３４】右鏡筒８８Ａは、その中心軸（光軸３８に
相当）を中心にしてレンズ３及び右表示パネル５を配設
した構造とし、該右表示パネル５は、ステッピングモー
タ９０Ａで駆動されるボールネジ８９Ａに係合されてい
る構造である。さらに、右鏡筒８８Ａには、右鏡筒８８
Ａ全体を回転させて、Ｋ点を前後に移動させるボールネ
ジ８９Ｃとステッピングモータ９０Ｃを設けた構造とな
っている。

【０１３５】又、左鏡筒８８Ｂは、その中心軸（光軸３
７に相当）を中心にしてレンズ２及び左表示パネル６を
配設した構造とし、該左表示パネル６は、ステッピング
モータ９０Ｂで駆動されるボールネジ８９Ｂに係合され
ている構造である。

【０１３６】このような構造からなるメカ機構８７は、
右鏡筒８８Ａをステッピングモータ９０Ｃの駆動により
中心軸Ｏ2を中心にして回転Ｊ方向させて、Ｋ点を前後
Ｃ方向に移動させることにより虚像の位置を変化させる
ことができる。

【０１３７】そして、回転による前後Ｃ方向への移動と
共に、左右鏡筒８８Ａ，８８Ｂのステッピングモータ９
０Ａ，９０Ｂの駆動により左右表示パネル５，６を前後
Ａ，Ｂ方向に移動させて変化した左右の虚像を一致させ
ることができる。

【０１３８】このメカ機構８７による虚像位置の制御に
関する電気制御系９１は、図２４に示すように、手回し
ボリューム９２の出力側がＡ／Ｄ変換器９３に接続さ
れ、該Ａ／Ｄ変換器９３の出力側がマイコン９４に接続
され、該マイコン９４からの制御信号が、適宜モーター
コントローラ９５Ａ，９５Ｂ，９５Ｃに入力され、ステ
ッピングモータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを駆動させる。

【０１３９】このような接続状態を有する電気制御系に
おいては、先ず手回しボリューム９２で回した値をデジ
タル信号にしてマイコン９４で処理した後に、適宜モー
ターコントローラ９５Ａ，９５Ｂ，９５Ｃを介してステ
ッピングモータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを駆動させて右
鏡筒８８Ａの回転及び左右表示パネル５，６の前後Ａ，
Ｂ方向に移動させて一致した虚像を得ることができる。

【０１４０】（５）第５の具体例第５の具体例に係る光学系ブロック９６は、図２５及び
図２６に示すように、レンズの代わりに左右凹面鏡９７
Ａ（９７Ｂ）を使って実現したものである。

【０１４１】即ち、光学系ブロック９６は、目の前方位
置にハーフミラー９と左右凹面鏡９７Ａ（９７Ｂ）を配
置し、該左右凹面鏡９７Ａ（９７Ｂ）と直交する位置に
左右表示パネル５，６を配置した構造である。

【０１４２】このような構造をした光学系ブロック９６
の左右表示パネル５，６を眼球で見ると左右表示パネル
５，６の映像をハーフミラー９に反射後、左右凹面鏡９
７Ａ，９７Ｂで拡大した虚像をハーフミラー９を通して
眼球で覗く。このとき、左右凹面鏡９７Ａ，９７Ｂの主
点Ｏ₁’、Ｏ₂’は、光学的にはＯ₁、Ｏ₂であると考えら
れる。

【０１４３】又、光学系ブロック９６で得られた虚像を
前後に動かす場合は、図２６に示すように、光学的な左
右凹面鏡９７Ａ，９７Ｂの主点Ｏ₁、Ｏ₂の線上にＯ点を
設け、該Ｏ点と焦点位置Ｆ₁、Ｆ₂とをピアノ線９８Ａ，
９８Ｂで連結する。

【０１４４】そして、例えばピアノ線９８Ａ、９８Ｂ上
に左右表示パネル５，６の中央位置Ｇ₁，Ｇ₂がくるよう
にする。そして線分Ｆ₁Ｏ、Ｆ₂Ｏ上を同一距離だけ前後
Ａ，Ｂ方向に左右表示パネル５，６の中心位置Ｇ₁、Ｇ₂
を動かして虚像を前後に動かすことができる。

【０１４５】又、光学系ブロック９６による虚像を左右
に動かす場合は、線分Ｏ₁、Ｏ₂上のＯ点をＤ方向に動か
して左右表示パネル５，６を左右に動かすことにより得
られる。尚、この動きをするためのメカ機構は、前記図
３に示す機械的機構１１と組み合わせてもよい。

【０１４６】このように、図２５及び図２６に示した凹
面鏡９７，９７とハーフミラー９を使用する光学系ブロ
ックは、前記説明した図６、図１７、図２２等で示した
レンズを凹面鏡とハーフミラーに置き換えてもよい。こ
の場合には、ハーフミラーに反射された凹面鏡の仮想的
な主点Ｏ₁、Ｏ₂を各レンズの交点に一致させて、レンズ
の光軸を凹面鏡の光軸に置き換えて設計すればよい。

【０１４７】上記種々の具体例は、ＶＴＲを接続するこ
とを前提として説明したが、ＮＴＳＣ信号の出るコンピ
ューターを接続するようにしてもよい。又、画像表示回
路を左右別々に用意して、両眼視差を考慮した映像を入
力すれば、立体画像を表示することも可能である。

【０１４８】又、実施例に於いては、虚像を動かして左
右両眼の虚像が一致する実施例を示したが、両眼の虚像
が一致する状態で、左右の虚像を固定した光学系でも充
分効力がある。上記実施例を参照にすれば、容易に虚像
を固定した光学系の実現は可能である。

【０１４９】例えば、レンズ、凹面鏡、ハーフミラー、
表示パネル等の光学部品を、その光学部品の周囲を光線
を遮らないように、適当な固定台で筐体に固定すればよ
い。

【０１５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る眼鏡
型ディスプレイ装置は、下記に示すような効果を奏す
る。

【０１５１】（１）左右の虚像の光学的な位置を一致さ
せることにより、眼球の向きと水晶体のピント調整のア
ンバランスがなくなり、目の疲労が少なくなると云う極
めて優れた効果を奏する。

【０１５２】（２）虚像の表示位置を変化できるので、
眼前の圧迫感がなくなり、目の疲労が少なくなると云う
極めて優れた効果を奏する。

【０１５３】（３）光学系ブロックは、電気的、又は及
び機械的に駆動させて虚像の位置を変化させることによ
り、例えばディスプレイ部本体を手を添えることなく自
動的に眼球の移動に追従した虚像の移動を達成すること
ができると云う極めて優れた効果を奏する。

【０１５４】（４）虚像位置の外界だけを隠すようにし
たことにより、虚像位置周囲の外界を確認しながら映像
を見ることができるようになり、眼前が外界から遮蔽さ
れた状態から回避するするようにして圧迫感がなくなる
と云う極めて優れた効果を奏する。

【０１５５】（５）又、虚像位置の裏側の明るさを減光
フィルターで暗くできるので、明るいところでも明瞭な
虚像を得ることができると云う極めて優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学系の原理を左右レンズの光軸
を平行にした構造にして虚像を一致させる略示的説明図
である。

【図２】図１に示す光学系ブロックにハーフミラーを搭
載した説明図である。

【図３】図１に示す光学系ブロックの機械的機構を示し
た説明図である。

【図４】図３の機械的機構の略示的平面図である。

【図５】図１に示す光学系の原理を装着システムに採用
した説明図である。

【図６】図１の光学系の原理を左右レンズの光軸が所定
距離で交差させる構造にして虚像を一致させるようにし
た第１の具体例の略示的説明図である。

【図７】図６の虚像が光軸の交差する手前で結像した時
の右目範囲の虚像を示した説明図である。

【図８】図６の虚像が光軸の交差する手前で結像した時
の左目範囲の虚像を示した説明図である。

【図９】図６の虚像が光軸の交差する手前で結像した時
の左右目範囲の虚像を示した説明図である。

【図１０】図６の虚像が光軸の交差する位置で結像した
時の左右目範囲の虚像を示した説明図である。

【図１１】図６の虚像が光軸の交差する位置より遠い位
置で結像した時の左右目範囲の虚像を示した説明図であ
る。

【図１２】図６の光学系の原理を機械的機構で実現した
略示的説明図である。

【図１３】図１及び図６の光学系の原理を電気的機構で
実現した略示的説明図である。

【図１４】図１の光学系の原理の虚像を観察者に対して
左右上下に動かす機械的機構を示した第２の具体例の略
示的説明図である。

【図１５】図１４の機械的機構の要部を示した略示的説
明図である。

【図１６】図１４の機械的機構の要部を示した略示的説
明図である。

【図１７】本発明に係る光学系の原理をレンズを曲線の
軌跡上を移動させるようにした第３の具体例の略示的説
明図であ

【図１８】図１７の光学系の原理の機械的機構の要部を
示した略示的説明図である。

【図１９】図１７の光学系の原理の機械的機構の要部を
示した略示的説明図である。

【図２０】図１７の光学系の原理の機械的機構の要部を
示した略示的説明図である。

【図２１】図１７の光学系の原理の機械的機構の要部を
示した略示的説明図である。

【図２２】図６の光学系の原理を光学系ブロックを回転
させる構造にした第４の具体例の略示的説明図である。

【図２３】図２２の光学系ブロックを機械的機構で実現
した要部の略示的説明図である。

【図２４】図２２の光学系ブロックを電気的機構で実現
した要部の略示的説明図である。

【図２５】図１及び図６の光学系の原理を凹面鏡により
実現した略示的要部説明図である。

【図２６】図２５の眼球方向からみた略示的正面図であ
る。

【図２７】従来技術における虚像を移動させる光学系の
原理を示した説明図である。

【図２８】従来技術における固定された虚像を見ている
状態を示す説明図である。

【図２９】従来技術における頭部に装着されたディスプ
レイを見ている状態を示す説明図である。

【図３０】従来技術におけるハーフミラーを利用して虚
像を見る説明図である。

【符号の説明】

１光学系ブロック１ａ右光学系１ｂ左光学系２左レンズ３右レンズ４主平面５左表示パネル６右表示パネル７左虚像位置７Ａ，７Ｂ，７Ｃ左虚像８右虚像位置８Ａ，８Ｂ，８Ｃ右虚像９ハーフミラー１０液晶シャッター１１機械的機構１２レンズホルダー部１３ホルダー本体１４Ａ，１４Ｂ固定台１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄピアノ線係合部１６Ａ，１６Ｂピアノ線１７Ａ，１７Ｂ左右スライド軸１８連結部１９Ａ，１９Ｂ左右動軸受部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄピアノ線２１Ａ，２１Ｂ前後動係合部２２左右動摘み２３軸受部２４筐体内壁２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ第１〜第４の基点２６Ａ左パネル部２６Ｂ右パネル部２７Ａ，２７Ｂパネル本体２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ前後スライド軸係合
部２９前後動摘み３０ピアノ線３１装着システム３２頭部装着機構３３バンド３４筐体３５制御装置３５ａスイッチ３５ｂボリューム３６コントロール回路３７，３８光軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃ左表示パネル位置３８ａ，３８ｂ，３８ｃ右表示パネル位置３９右目範囲４０左目範囲４１駆動手段４３Ａ左ボールネジ４３Ｂ右ボールネジ４４Ａ左ステッピングモータ４４Ｂ右ステッピングモータ４５制御回路４６左目用ディスプレイ表示回路系４７ＲＧＢデコーダ４８Ａ／Ｄ変換器４９セレクター５０第１のフィールドメモリ５１第２のフィールドメモリ５２セレクター５３Ｄ／Ａ変換器５４ディスプレイコントローラ５６シンクセパレータ５７タイミングコントローラ５８右目用ディスプレイ表示回路系６０左右移動用回路６１上下移動用回路６２前後移動用回路６３ａ，６３ｂ，６３ｃ手回しボリューム６４ａ，６４ｂ，６４ｃＡ／Ｄ変換器６５ステッピングモーターコントローラ６６パネルホルダ６７ボールネジ６８回転棒６９ステッピングモータ７０筐体７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ溝７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄガイド片７３光学系ブロック７３Ａメカ機構７４Ａ，７４Ｂ左右ホルダ７５金具７６Ａ，７６Ｂ左右ガイド溝７６Ｃ直線ガイド溝７７Ａ，７７Ｂ左右スライド軸７８Ａ，７８Ｂガイド７９Ａ，７９Ｂピアノ線８０摘み８１係止部８２ガイド８３メカ機構係止部８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ，８４Ｄピアノ線８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ，８５Ｄスライド軸８６Ａ，８６Ｂ，８６Ｃ，８６Ｄスライド軸８７メカ機構８８Ａ右鏡筒８８Ｂ左鏡筒８９Ａ，８９Ｂ，８９Ｃボールネジ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃステッピングモータ９１電気制御系９２手回しボリューム９３Ａ／Ｄ変換器９４マイコン９５Ａ，９５Ｂ，９５Ｃモーターコントローラ９６光学系ブロック９７Ａ左凹面鏡９７Ｂ右凹面鏡９８Ａ，９８Ｂピアノ線９９減光フィルター明度コントロール用ボリューム１００減光フィルターコントロール用回路１０１減光フィルターＧ，Ｇ′曲線Ｇ₁，Ｇ₂ 中央位置Ｏ₁，Ｏ₂ 主点Ｆ₁，Ｆ₂ 焦点位置Ｈ₁，Ｈ₂ 左右虚像中心位置Ｈ虚像中心位置ｍ横倍率

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系を介して得られた左右の映像の夫
々の虚像中心位置を、前記光学系の中で両眼の前方に存
在する平行線上に一致させたことを特徴とする眼鏡型デ
ィスプレイ装置。
【請求項２】上記左右の映像位置を調整して、前記虚
像位置を移動させるようにしたことを特徴とする請求項
１に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項３】上記光学系を構成する左右のレンズの光
軸を平行に配設したことを特徴とする請求項１又は２に
記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項４】上記光学系を構成する左右のレンズの光
軸を所定距離において交差させるように配設したことを
特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡型ディスプレイ
装置。
【請求項５】上記左右の映像位置の移動を、機械的機
構で行うことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記
載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項６】上記左右の映像位置の移動を、電気的機
構で行うことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項７】上記左右の虚像位置は、前後にのみ移動
できるようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、
４、５又は６に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項８】上記左右の虚像位置は、前記左右のレン
ズの位置調整で行うようにしたことを特徴とする請求項
１、２、３、４、５又は６に記載の眼鏡型ディスプレイ
装置。
【請求項９】上記左右のレンズの位置は、左右対称の
曲線状態で移動することを特徴とする請求項８に記載の
眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１０】上記左右の虚像位置は、前記左右のレ
ンズの位置調整、及び又は左右の映像の位置調整で行う
ようにしたことを特徴とする請求項１、３、４、５、
６、７、８又は９に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１１】上記左右の虚像を、ハーフミラーを介
して観察するようにしたことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の眼鏡
型ディスプレイ装置。
【請求項１２】上記ハーフミラーの前方に液晶シャッ
ター等の減光フィルターを設けたことを特徴とする請求
項１１に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１３】上記左右のレンズ位置調整を機械的機
構により行うことを特徴とする請求項８、９、１０、１
１又は１２に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１４】上記光学系を構成する左右のレンズの
代わりに凹面鏡で構成したことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又
は１３に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１５】上記左右の虚像を一致させた状態で、
上下方向に移動できるようにしたことを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、
１２、１３又は１４に記載の眼鏡型ディスプレイ装置。
【請求項１６】上記左右の虚像を一致させた状態で、
左右方向に移動できるようにしたことを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、
１２、１３、１４又は１５に記載の眼鏡型ディスプレイ
装置。
【請求項１７】上記虚像を一致させた状態で、前後方
向に移動できるようにしたことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３、１４、１５又は１６に記載の眼鏡型ディスプレイ
装置。
【請求項１８】上記虚像を一致させた状態で、任意の
位置に移動できるようにしたことを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
２、１３、１４、１５、１６又は１７に記載の眼鏡型デ
ィスプレイ装置。
【請求項１９】上記光学系を介して得られた虚像の背
景の外界を暗くするようにしたことを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
２、１３、１４、１５、１６、１７又は１８に記載の眼
鏡型ディスプレイ装置。