JPH07270767A - 画像表示装置及び該装置に用いる接眼レンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 見る条件に応じて、液晶パネルの各画素を複
数個に画素拡散する回折格子を接眼レンズと共に取り外
しできるようにする。 【構成】 画像表示装置１の小型の液晶パネル２は、後
方からバックライト４により全面が一様に照明される。
この液晶パネル２と観察者９との間には接眼レンズ系を
介在してある。この接眼レンズ系は、液晶パネル２側に
配置された固定レンズ７と、この固定レンズ７に対向す
る一側面全面に画素拡散のための回折格子５を備えた透
過型のディフューザ６と、接眼レンズ８とで構成されて
いる。この接眼レンズ系のうち、ディフューザ６と接眼
レンズ８は、図示しない着脱機構により液晶パネル２と
観察者９の光路Ｃに対して上方に外したり、光路Ｃ上に
位置させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モザイク状に画素が
配列された液晶パネル（ＬＣＤ）等の表示パネルを利用
する画像表示装置及び該装置に用いる接眼レンズ系に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＬＣＤ等のモザイク状に複数個
の画素が配列された表示パネル（表示デバイス）を使用
する画像表示装置は、解像度を上げようとすると画素数
を多くする必要があるが、生産歩留りの関係でむやみに
画素数を上げたり、画素の隙間を小さくすることはでき
ない。このため、この種の画像表示装置で大画面を構成
しようとすると、観察者にとっては、各画素ドットや各
画素間の隙間（ブラックマトリックス）による網目が目
立って見苦しい。また、この種のカラー画像表示装置で
は、３原色、或はこれに対応した３種類の色のカラーフ
ィルタを、所定の繰り返し周期で上記画素の前面に配置
するようにするが、大画面にすると、同色のフィルタが
配置される画素ドット周期が目立ち、見苦しくなる。

【０００３】また、ＣＣＤカメラでは画素間の隙間は、
ローパスフィルタによる電気的処理で目立たなくするこ
とができるが、ＬＣＤ等を用いた画像表示装置では、光
になった後に画素間の隙間を埋める必要があるため、電
気的処理により画素ドットや網目を目立たなくすること
は実現が困難であった。なお、便宜的な方法として、見
る側（接眼レンズ）のレンズ焦点をぼかす方法がある
が、信号も一緒にぼけるため好ましくない。

【０００４】そこで、ＬＣＤ等の表示パネルの前面に回
折格子を設け、１つの画素からの光を複数個に分散し、
観察者の網膜上では１つの画素の像を複数の画素の像
（虚像）として結像させて画素の拡散を行い、その拡散
像の結像位置が画素間の網目位置になるようにして、各
画素間の網目を目立たなくする技術が提案されている
（この類似構造は、例えば特開昭５９−２１４８２５号
公報に開示されている）。

【０００５】図２０は従来の画像表示装置１の構成例を
示す。この画像表示装置１は、表示パネルとしての小型
の液晶パネル（ＬＣＤ）２を備えている。この液晶パネ
ル２は、例えば画面寸法が０．７インチ、画素３の数が
約１０万画素であって、後方からバックライト４により
全面が一様に照明されるようになっている。また、液晶
パネル２と接眼レンズ８との間には、液晶パネル２側の
一側面全面に画素拡散のための回折格子（光学フィルタ
５）を備えた透過型のディフューザ６を介在してある。

【０００６】図２１は、液晶パネル２の画面（表示面）
の各画素３間の隙間による網目を目立たなくするディフ
ューザ６の回折格子５による画素拡散を説明する原理図
である。図２１中、３は液晶パネル２の画面の複数個の
画素内の１個の画素を示す。この場合、回折格子５は、
液晶パネル２の画面の画素３の位置から距離ｄだけ離れ
た位置に配置されている。そして、画素３から発した光
は回折格子５により拡散（分散）されるので、画像表示
装置１の観察者９には、画素３の像としては、回折格子
５を介して直進する０次の像と、この０次の像から前記
距離ｄと回折格子５のピッチｐとにより定める液晶パネ
ル２上のシフト量Ｓだけ順次シフトした位置に、１次，
２次の虚像が見える。そこで、この１次，２次の虚像が
画素３間の輪郭線の位置に重なるように設計することに
より、各画素ドットや各画素間の網目を目立たなくする
ことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像表示装
置１に用いられる光学フィルタとしての回折格子５は、
解像度劣化を最小限にして各画素３の荒さを目立たなく
するには非常に効果的であるが、小型の液晶パネル２を
光学フィルタ実装のままで遠くから拡大レンズを使わな
いで、または倍率の小さい拡大レンズで見る場合にモア
レが見えたり、各画素３の荒さ改善より回折格子５によ
る画ぼけが気になる場合がある。

【０００８】また、図２２に示す直視タイプの大型の液
晶パネル２′（例えば、画面寸法３インチ、画素数約９
万画素）を用いた画像表示装置１′を近くで見ようとす
る場合でも接眼レンズ８は必要になり、やはり大型の液
晶パネル２′の各画素３間の隙間による網目が気になる
ために、回折格子（光学フィルタ）５′を備えた透過型
のディフューザ６′が必要となるが、大型の液晶パネル
２′の表面にディフューザ６′を実装しようとすると、
大型の液晶パネル２′と同一サイズの大きな透過型のデ
ィフューザ６′が必要になる。

【０００９】さらに、上記画像表示装置１，１′におい
て、実装位置許容度拡大、ニュートンリング発生防止、
モアレ対策で、回折格子５，５′の液晶パネル２，２′
の表示面からの実装距離（ｄ）を離そうとすると、格子
ピッチｐが広くなって格子ピッチむらが目立って来る。
また、回折格子５，５′から目を離して見る場合、格子
ピッチｐが広いと画像エッジの形状がぎざぎざして目立
つ欠点があった。

【００１０】そこで、この発明は、見る条件に応じて表
示パネルの各画素を複数個に画素拡散する光学フィルタ
を接眼レンズと共に取り外しできるようにした画像表示
装置及び該装置に用いる接眼レンズ系を提供するもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、モザイク状の画素パターンを持つ表示パネルを備え
た画像表示装置において、上記表示パネルと観察者との
間に、該表示パネルの各画素を複数個に画素拡散する光
学フィルタと接眼レンズとを介在させ、これら光学フィ
ルタと接眼レンズを上記表示パネルに対して着脱自在に
設けてある。

【００１２】請求項２及び請求項３に記載の発明は、上
記表示パネルとして小型の液晶パネル、及び大型の液晶
パネルを用いる。この大型の液晶パネルを備えた画像表
示装置に用いられる光学フィルタは、大型の表示パネル
のサイズよりも小さいサイズのものを用いて接眼レンズ
と共に該大型の液晶パネルに対して着脱自在に設けてあ
る。

【００１３】請求項４に記載の発明は、上記光学フィル
タとして回折格子を用い、この回折格子が上記表示パネ
ルの表示面から離れて格子ピッチ間隔が広がった時に該
回折格子の格子ピッチ軸を散らすように配置してある。

【００１４】請求項５に記載の発明は、モザイク状の画
素パターンを持つ表示パネルを備えた画像表示装置に用
いる接眼レンズ系において、上記表示パネルの表示面側
から順次、凸レンズのレンズＬ₁と、上記表示パネルの
各画素を複数個に画素拡散する光学フィルタと、凹レン
ズのレンズＬ₂及び凸レンズのレンズＬ₃より成り、接眼
して覗くときはレンズＬ₃を光軸方向に移動して視度調
整自在に構成する一方、倍率を下げてほぼ明視の距離で
観察するときは上記光学フィルタと、レンズＬ₂及びレ
ンズＬ₃とを光路から外してレンズＬ₁を表示パネル側に
残し、このレンズＬ₁で表示パネルの映像を拡大して観
察自在に構成してある。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の接眼レンズ系において、上記レンズＬ₁が、 １．７ ＜ ｜ｒ₁／ｒ₂｜ ＜ ３．５ 但し、ｒ₁：上記レンズＬ₁の表示パネル側の面の曲率半
径 ｒ₂：上記レンズＬ₁の接眼レンズ側の面の曲率半径 の条件を満たすように構成してある。

【００１６】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の接眼レンズ系において、上記レンズＬ₂とレンズＬ₃が
両面とも非球面のプラスチックレンズで構成されてい
る。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の発明では、表示パネルに対し
て該表示パネルの各画素を複数個に画素拡散する光学フ
ィルタと接眼レンズとを着脱自在に設けたので、接眼レ
ンズを覗く場合も、光学フィルタと接眼レンズを取り外
して表示パネルを直接観察する場合も常に最適な画像が
観察される。

【００１８】上記光学フィルタは解像度劣化を最小限に
して画素の荒さを目立たなくするには非常に効果的であ
るが、小型の液晶パネルを光学フィルタ実装のままで遠
くからレンズを使わないで、または倍率の小さいレンズ
で見る場合はモアレが見えたり、画素の荒さ改善効果よ
りも光学フィルタによる画ぼけが気になりだすので、画
素が目立たない程度の拡大率、または拡大しないで直接
小型の液晶パネルを見る場合には、請求項２に記載の発
明に示すように、光学フィルタと接眼レンズを上記小型
の液晶パネルに対して着脱自在に設けることで、拡大画
像、直接画像とも見易くする。

【００１９】また、直視タイプの大型の液晶パネルを近
くで見ようとすると、眼のピント調節のための接眼レン
ズが必要になり、必然的に画面が拡大され、やはり網目
が気になって来る。しかし、直接大型の液晶パネルの表
面に光学フィルタから成るディフューザを実装する場
合、大型の液晶パネルと同一サイズの大きな光学フィル
タが必要になるが、請求項３記載の発明では、光学フィ
ルタを液晶パネルから離して接眼レンズの近くにもって
きて、該光学フィルタを目の大きさ程度に小さくできる
ようにする。そして、直接大型の液晶パネルを見る場合
には、画素が目立たないので、大型の液晶パネルに対し
て光学フィルタと接眼レンズを着脱自在に設けて拡大画
像、直接画像ともに見易くなる。

【００２０】請求項４に記載の発明では、光学フィルタ
として回折格子を用い、この回折格子が上記表示パネル
面から離れて格子ピッチ間隔が広がった時に該回折格子
の格子軸を散らすように配置したので、回折格子の表示
パネルに対する実装位置が離れて格子ピッチが広くなる
ことの画質劣化対策を回折格子の格子ピッチ軸（パター
ンの山谷）を散らばらせることで軽減できる。また、回
折格子の実装距離を自由に選ぶことができ、設計の自由
度が向上する。

【００２１】小型の液晶パネル等の表示パネルの映像を
拡大して見る接眼レンズの機能としては、接眼して覗く
場合、光学フィルタを透して得られる滑らかな画像を拡
大して観察でき、観察者の視度に合わせて視度調整が可
能で、またほぼ明視の距離で観察するときは、凸レンズ
を１枚残して、光学フィルタと他のレンズを光路から外
すように構成すると、表示パネルと光学フィルタとの間
にレンズが存在することになり、光学フィルタの設計と
しては、凸レンズを透して生じる表示パネルの虚像に対
して最適化した回折格子を構成することになるが、それ
は上記虚像が回折格子に対して収差なく生じていること
が前提となる。従って、上記凸レンズは３つの機能、す
なわち接眼時の接眼レンズの一部、回折格子に対して虚
像を生じさせる、そしてほぼ明視の距離で観察するとき
はこのレンズ単体で表示パネルの映像を拡大するルーペ
として機能して、この３つの機能において、全て収差が
良好に補正されていなければならない。

【００２２】請求項５に記載の発明の構成は、小型の液
晶パネル等の表示パネルの映像を拡大するレンズの基本
構成で、レンズＬ₁は上記の３つの機能を果たすための
凸レンズである。接眼レンズ系全体で凸レンズであり、
その屈折力の一部をレンズＬ₁が負担してしまうので、
残りの屈折力を凸レンズ１枚にすると、その屈折力が弱
いため、視度調整に必要なレンズの移動量が大きくなり
すぎ、レンズの移動の実現が困難となるため、その屈折
力を凹レンズＬ₂と凸レンズＬ₃とに分割して、凸レンズ
Ｌ₃の屈折力を強くして、凸レンズＬ₃のみで視度調整を
行うようにして視度調整に必要なレンズの移動量を小さ
くする。

【００２３】請求項６に記載の発明の構成は、凸レンズ
Ｌ₁が上記の３つの機能を果たすための条件である。主
に回折格子に対して生じさせる虚像の像面湾曲を良好に
補正するためで、上限を越えても、下限を越えても画像
周辺部の像面湾曲が大きくなり、回折格子のローパス特
性が中心部と周辺部とで異なり、回折格子の最適化が図
れない。

【００２４】請求項７に記載の発明の構成は、請求項６
に記載の条件により凸レンズＬ₁の形状を決定したあ
と、視度調整に必要なレンズの移動量を小さくするた
め、凹レンズＬ₂と凸レンズＬ₃の屈折力をともに強くし
た条件の中で、接眼時の各収差を良好に補正し、また目
が光軸から少しずれても急にぼけないように配慮した設
計を行うには、凹レンズＬ₂も凸レンズＬ₃も、両面非球
面にして設計の自由度を持たせる必要がある。

【００２５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面と共に詳述す
る。尚、従来の構成と同一部分には同一符号を付して説
明すると共に、図２１に示す回折格子による画素拡散の
原理図は援用する。

【００２６】図１，図３において、１は画像表示装置で
ある。この画像表示装置１は、表示パネルとしての小型
の液晶パネル（ＬＣＤ）２を備えている。この液晶パネ
ル２は、例えば画面寸法が０．７インチ、画素３の数が
約１０万画素であって、後方からバックライト４により
全面が一様に照明されるようになっている。また、小型
の液晶パネル２と観察者９との間には接眼レンズ系Ａを
介在してある。この接眼レンズ系Ａは、液晶パネル２側
に配置された固定レンズ７と、この固定レンズ７に対向
する一側面全面に画素拡散のための回折格子（光学フィ
ルタ）５を備えた透過型のディフューザ６と、接眼レン
ズ８とで構成されている。

【００２７】この接眼レンズ系Ａのうち、ディフューザ
６と接眼レンズ８は、図３に示すように、小型の液晶パ
ネル２及び固定レンズ７に対して上方に跳ね上げて使用
することができる。即ち、ディフューザ６と接眼レンズ
８は図示しない着脱機構により液晶パネル２と観察者９
の光路Ｃに対して上方に外したり、該光路Ｃ上に位置さ
せたりして液晶パネル２に対して着脱できるようになっ
ている。これにより、固定レンズ７等の倍率が大きくて
液晶パネル２の各画素３が目立つ場合には、図２１に示
す回折格子５の画素拡散作用により各画素３間の隙間に
よる網目を目立たなくすることができ、また、レンズ倍
率を下げたり、接眼レンズ８で拡大しないで直接見る場
合には、図３に示すように、ディフューザ６と接眼レン
ズ８を光路Ｃから外して小型の液晶パネル２の画像を直
接見ることができるようになっている。尚、固定レンズ
７は、液晶パネル２を直視（目を離して見る）場合、液
晶パネル２の画面が小さ過ぎるとき使用するものであ
り、無くてもかまわない。

【００２８】図２には、画像表示装置１に用いる接眼レ
ンズ系Ａの光路図を示す。図２において、Ｈは液晶パネ
ル１の画像（実像）、Ｈ′は倍率ｋの固定レンズ７によ
る虚像、Ｈ″は固定レンズ７と接眼レンズ８による虚
像、ｂは虚像Ｈ′から回折格子５の回折面までの距離、
をそれぞれ示している。この場合、回折格子５による各
画素３の液晶パネル２上のシフト量Ｓは、固定レンズ７
で拡大された分もシフトできるように実装位置と回折格
子５のピッチｐを次に示す（１）式で決定する。尚、デ
ィフューザ６が接眼レンズ８の外側（観察者９側）に付
いた時は固定レンズ７と接眼レンズ８の倍率分だけシフ
ト量を増やす。

【００２９】 ｐ＝（λ×ｂ）／（Ｓ×ｋ） …（１） この（１）式でわかるようにシフト量Ｓは実装距離ｂに
比例するので、実装距離ｂが大きくなるほど実装距離の
バラツキ許容値は大きくなって設計しやすくなる。

【００３０】また、回折格子５が液晶パネル２の画面
（表示面）から離れて回折格子５の格子ピッチｐの間隔
が広がった時に、この広い格子ピッチむらを軽減するた
めに、格子ピッチ軸を図４（ｂ），（ｃ）に示すように
多軸化（従来の直交するｘｙ軸だけでなく斜めの軸を追
加）したり、図４（ｄ）に示すように千鳥状にしたり、
図４（ｅ）に示すように波状等にして、格子軸を散らす
ように配置して格子ピッチむらを目立たなくした光学フ
ィルタを用いる。以下、格子ピッチむら対策のパターン
例を詳述すると、図４（ａ）は現状（従来）の光学フィ
ルタのｘｙ軸格子パターンを示し、図４（ｂ）は上記パ
ターンに斜めの１軸を追加して３軸格子としたパターン
を示す。この３軸格子としたパターンは、ディフューザ
６の一側面に回折格子５の回折素子を備える他に、その
他側面に図示しないプリズム等の屈折素子を備えた多軸
ディフューザ（本出願人が先に出願した特願平４−３０
６００３号参照）を用いれば、３軸方向以上の多数方向
の拡散が容易に得られる。同一面に斜め１軸分を追加し
た３軸格子パターンを有する回折格子５の鳥瞰図を図６
に示すが、追加１軸は同一面だけでなく回折格子５の対
面に付けることもできる。

【００３１】尚、図５には、図４（ａ）に示す現状のｘ
ｙ２軸格子パターンを計算シミュレーションしたディフ
ューザ表面形状の鳥瞰図を示し、この場合の計算式を
（２）式に示す。また、図６に示す図４（ｂ）のパター
ンに対応する３軸格子のディフューザ表面形状の鳥瞰図
の計算式を（３）式に示す。この各式において、ｐｉｔ
ｃｈｘ，ｐｉｔｃｈｙは各ｘｙ軸のピッチ周期を、ｐｉ
２は２＊πを（＊は掛け算を示す）、ｚは厚みをそれぞ
れ表す。

【００３２】 ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｘ／ｐｉｔｃｈｘ）＋ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｙ／ ｐｉｔｃｈｙ）） …（２） ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｘ／ｐｉｔｃｈｘ）＋ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｙ／ ｐｉｔｃｈｙ）＋ｃｏｓ（ｐｉ２＊（ｘ／ｐｉｔｃｈｘ＋ｙ／ｐｉｔｃｈｙ）） …（３） また、図４（ｃ）は同一面に斜め２軸を追加した回折格
子５の４軸格子パターンを示し、この４軸格子パターン
を有する回折格子５の鳥瞰図を図７に示すが、追加２軸
は同一面だけでなく回折格子５の対面に付けることもで
きる。尚、図７に示す４軸格子パターンを計算シミュレ
ーションしたディフューザ表面形状の鳥瞰図の計算式を
（４）式に示す。この式において、ｐｉｔｃｈｘ，ｐｉ
ｔｃｈｙは各ｘｙ軸のピッチ周期を、ｐｉ２は２＊πを
（＊は掛け算を示す）、ｚは厚みをそれぞれ表す。

【００３３】 ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｘ／ｐｉｔｃｈｘ）＋ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｙ／ ｐｉｔｃｈｙ）＋ｃｏｓ（ｐｉ２＊（ｘ／ｐｉｔｃｈｘ＋ｙ／ｐｉｔｃｈｙ）＋ ｃｏｓ（ｐｉ２＊（−ｘ／ｐｉｔｃｈｘ＋ｙ／ｐｉｔｃｈｙ）） …（４） さらに、図４（ｄ）は、回折格子５の千鳥形状のパター
ンを示し、図４（ｅ）は、回折格子５の波形状パターン
を示す。そして、図８には千鳥形状のパターンを有する
回折格子５の鳥瞰図を示し、図９には波形状パターンを
有する回折格子５の鳥瞰図を示し、図１０には参考例と
して１軸格子パターンを有する光学フィルタの鳥瞰図を
示す。尚、図８に示す千鳥形状のパターンを計算シミュ
レーションしたディフューザ表面形状の鳥瞰図の計算式
を（５）式に示し、図９に示す波形状のパターンを計算
シミュレーションしたディフューザ表面形状の鳥瞰図の
計算式を（６）式に示し、図１０に示す参考例の１軸格
子パターンを計算シミュレーションしたディフューザ表
面形状の鳥瞰図の計算式を（７）式に示す。この各式に
おいて、ｐｉｔｃｈｘ，ｐｉｔｃｈｙは各ｘｙ軸のピッ
チ周期を、ｐｉ２は２＊πを（＊は掛け算を示す）、ｚ
は厚みをそれぞれ表す。

【００３４】 ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｘ／ｐｉｔｃｈｘ）＊ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｙ／ ｐｉｔｃｈｙ）） …（５） ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊（ｘ／ｐｉｔｃｈｘ＋０．５＊ｓｉｎ（ｐｉ ２＊ｙ／ｐｉｔｃｈｙ／２）））） …（６） ｚ＝１０．０＊（ｃｏｓ（ｐｉ２＊ｘ／ｐｉｔｃｈｘ） …（７） このように、固定レンズ７の倍率が大きく液晶パネル２
の画素３が目立つ場合は、図１に示すように、回折格子
５を利用したディフューザ６を介して画素拡散により各
画素３間の隙間の網目を目立たなくして観察することが
でき、また、レンズ倍率を下げて液晶パネル２を見る場
合には、図３に示すように、接眼レンズ系Ａのうちのデ
ィフューザ６と接眼レンズ８を図示しない着脱機構を介
して上方に跳ね上げて液晶パネル２と観察者９の光路Ｃ
から外して小型の液晶パネル２の画像を直接見ることが
できる。さらに、上記ディフューザ６の回折格子５が液
晶パネル２の画面から離れて回折格子５の格子ピッチｐ
の間隔が広がった時に、格子ピッチ軸を図４（ｂ），
（ｃ）に示すように多軸化（従来の直交するｘｙ軸だけ
でなく斜めの軸を追加）したり、図４（ｄ）に示すよう
に千鳥状にしたり、図４（ｅ）に示すように波状等にし
て、格子ピッチ軸を散らすように配置して回折格子５の
広い格子ピッチむらを軽減して目立たなくすることがで
きる。これにより、実装位置許容度拡大、ニュートンリ
ング発生防止、モアレ対策で、回折格子５の液晶パネル
２の表示面からの実装距離を離して格子ピッチｐが広く
なっても、格子ピッチむらが目立つことがない。また、
格子ピッチＰが広くても、格子ピッチむらが目立たない
ので、回折格子５から目を離して見る場合でも液晶パネ
ル２の画像エッジの形状がぎざぎざして目立つことがな
い。

【００３５】図１１に、前記接眼レンズ系Ａの構成の詳
細を示す。図１１に示すように、接眼レンズ系Ａは、小
型の液晶パネル２の画面（表示面）側から順に、凸レン
ズのレンズＬ₁（固定レンズ７を構成する）と、上記液
晶パネル２の各画素３を複数個に画素拡散する回折格子
（光学フィルタ）５を有した透過型のディフューザ６
と、接眼レンズ８を構成する凹レンズのレンズＬ₂及び
凸レンズのレンズＬ₃とよりなっており、接眼して覗く
ときはレンズＬ₃を光軸方向に移動して視度調整自在に
構成する一方、倍率を下げてほぼ明視の距離で観察する
ときは上記回折格子５を有したディフューザ６と、レン
ズＬ₂及びレンズＬ₃（接眼レンズ８）を光路Ｃから外し
てレンズＬ₁（固定レンズ７）を小型の液晶パネル２側
に残し、このレンズＬ₁で上記小型の液晶パネル２の映
像を拡大して観察できるようになっている。

【００３６】上記レンズＬ₁は、１．７＜｜ｒ₁／ｒ₂｜
＜３．５（但し、ｒ₁：上記レンズＬ₁の表示パネル側の
面の曲率半径、ｒ₂：上記レンズＬ₁の接眼レンズ側の面
の曲率半径）の条件を満足するように構成されている。
また、上記レンズＬ₂とレンズＬ₃が、両面とも非球面の
プラスチックレンズで構成されている。

【００３７】この接眼レンズ系Ａの具体的な数値例を表
１に示す。

【００３８】

【表１】 ｒ₁ 71.43 ｄ₁ 4.91 ｎ₁ 1.492 ν₁ 57 ｒ₂ -27 ｄ₂ 6.42 ｒ₃ -25.9 ｄ₃ 2 ｎ₂ 1.492 ν₂ 57 ｒ₄ 49.75 ｄ₄ 可変（3.04：0 diopter） ｒ₅ 47.59 ｄ₅ 5.28 ｎ₃ 1.492 ν₃ 57 ｒ₆ -14.81 ここで、ｒ_iは液晶パネル２側より順に第ｉ面の曲率半
径、ｄ_iは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との面間隔を示す。

【００３９】また、接眼レンズ８を構成するレンズＬ₂
とレンズＬ₃の非球面係数の数値例を表２に示す。

【００４０】

【表２】 非球面係数 Ａ₄ Ａ₆ Ａ₈ ｒ₃ -0.466×10^-3 0.211×10^-5 -0.639×10^-8 ｒ₄ -0.485×10^-3 0.361×10^-5 -0.117×10^-7 ｒ₅ -0.109×10^-3 0.782×10^-6 -0.225×10^-8 ｒ₆ 0.178×10^-4 0.142×10^-6 0.618×10^-9 ここで、接眼レンズ８の非球面の定義は（８）式で表さ
れる。

【００４１】 χ_i＝Ｈ²／ｒ_i｛１＋（１−Ｈ²／ｒ_i ²）^1/2｝＋ΣＡ_jＨ^j …（８） 但し、χ_i：非球面の深さ Ｈ：光軸からの高さ また、液晶パネル２の画像表示面：ｒ₁面の前側 １
３．２５ 光学フィルタ５は、ｒ₂面とｒ₃面との間で、厚み ０．
８ 上記接眼レンズ系Ａの数値例の０ディオプター（ｄｉｏ
ｐｔｅｒ）における非点収差と歪曲収差を図１２
（ａ），（ｂ）に、レンズＬ₁のみで目から虚像までの
距離を約２５０としたときの非点収差と歪曲収差を図１
３（ａ），（ｂ）に、また接眼状態でレンズＬ₁によっ
て生じる虚像の非点収差を図１４に、それぞれ逆追跡し
た場合の画像表示面上の収差として示す。

【００４２】図１５，図１６は、前記画像表示装置１及
び接眼レンズ系Ａを用いたビューファインダー１０を示
す。このビューファインダー１０の筐型のビューファイ
ンダー本体１１内に画像表示装置１の小型の液晶パネル
２及びバックライト４が内蔵されており、その前側の四
角筒型の鏡筒部１２内に固定レンズ７が取付けられてい
る。この鏡筒部１２には可動部としての開閉板１４を介
して接眼鏡筒部１５を図１５に示す状態から図１６に示
す９０°上方に回動（開閉動）自在に設けてある。即
ち、開閉板１４の上部にＬ字型に形成された突出部１４
ａを鏡筒部１２の上面側に一体突出形成された一対のリ
ブ１２ａ，１２ａに軸１３を介して回動自在に支持して
ある。この軸１３には鏡筒部１２と開閉板１４とに係止
された図示しない捩りコイルバネが介装されており、こ
の捩りコイルバネの付勢力により開閉板１４が鏡筒部１
２の前側の開口部を覆った閉状態が維持される。また、
捩りコイルバネの付勢力により開閉板１４が閉状態（垂
直状態）から上方に４５°以上開くと該開閉板１４が上
方に完全に開く（図１６に示す状態になる）ように付勢
されるようになっている。即ち、これら軸１３と開閉板
１４と図示しない捩りコイルバネとで接眼鏡筒部１５
（接眼レンズ系Ａのうちの回折格子５を備えたディフュ
ーザ６とレンズＬ₂及びレンズＬ₃から成る接眼レンズ
８）を光路Ｃから外す方向に跳ね上げたり、光路Ｃ上に
配置する着脱機構が構成されている。

【００４３】また、接眼鏡筒部１５内には接眼レンズ系
Ａのうちの回折格子５を備えたディフューザ６と接眼レ
ンズ８（レンズＬ₂とレンズＬ₃）が内蔵され、該接眼鏡
筒部１５の基部外周に回動自在に設けられた視度調整リ
ング１６により接眼レンズ８のレンズＬ₃が前後方向に
微小移動して視度調整自在になっている。また、接眼鏡
筒部１５の前側にはアイキャップ１７を取付けてある。

【００４４】図１７，１９中、１′は別の実施例の画像
表示装置を示す。この画像表示装置１′は直視タイプの
大型の液晶パネル２′（例えば、画面寸法３インチ、画
素数約９万画素）を用いており、この大型の液晶パネル
２′を近くで見ようとする場合に接眼レンズ８を介して
見るものである。この接眼レンズ８の前方には回折格子
（光学フィルタ）５を備えた透過型のディフューザ６を
配置してある。これらディフューザ６及び接眼レンズ８
は、図１９に示すように、図示しない着脱機構を介して
上方に跳ね上げ自在に設けられており、大型の液晶パネ
ル２′と観察者９の光路Ｃから外して小型の液晶パネル
２′の画像を直接見ることができるようになっている。

【００４５】図１８は、上記画像表示装置１′におい
て、大型の液晶パネル２′に直接回折格子（光学フィル
タ）５′を備えてたディフューザ６′（図１８中２点鎖
線で示す）を付けた場合に比べて上記着脱機構の可動部
分に回折格子５を備えたディフューザ６を付けると、ど
れだけ小さいディフューザ６で良いかを示している。図
１８中、Ｈは大型の液晶パネル２′に表示される実像
を、Ｈ″は虚像を、それぞれ示している。このように、
上記ディフューザ６の回折格子５は、前記実施例の画像
表示装置１に用いたものと略同形の小型のものでよい。
即ち、図１７に示すように、観察者９と画像表示装置
１′の距離を近付けて見るための着脱可能な接眼レンズ
８と、画素拡散により大型の液晶パネル２′の各画素間
の隙間の網目を目立たなくする回折格子５を備えたディ
フューザ６を、大型の液晶パネル２′よりも小さいサイ
ズで接眼レンズ８と共に実装することができる。

【００４６】また、拡大しないで直接見る場合には、図
１９に示すように、大型の液晶パネル２′に対して回折
格子５を備えたディフューザ６と接眼レンズ８を光路Ｃ
から外して直接見ることができる。さらに、前記実施例
の画像表示装置１の場合と同様に、大型の液晶パネル
２′の画面から離れて回折格子５の格子ピッチｐの間隔
が広がった時に、格子ピッチ軸を図４（ｂ），（ｃ）に
示すように多軸化（従来の直交するｘｙ軸だけでなく斜
めの軸を追加）したり、図４（ｄ）に示すように千鳥状
にしたり、図４（ｅ）に示すように波状等にして、格子
ピッチ軸を散らすように配置して回折格子５の広い格子
ピッチむらを軽減して目立たなくすることができる。

【００４７】尚、前記各実施例によれば、表示パネルと
して液晶パネルを用いたが、液晶パネルはカラー液晶パ
ネルでも白黒液晶パネルでもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、モザイク状の画素パターンを持つ表示パネルを
備えた画像表示装置において、上記表示パネルと観察者
との間に、該表示パネルの各画素を複数個に画素拡散す
る光学フィルタと接眼レンズとを介在させ、これら光学
フィルタと接眼レンズを上記表示パネルに対して着脱自
在に設けたので、モザイク状の画素パターンを持つ表示
パネルを拡大して見る場合には、上記光学フィルタを介
して表示パネルの各画素間の網目が目立たない最適画像
を見ることができると共に、表示パネルを拡大しないで
見る場合には、光学フィルタと接眼レンズを表示パネル
に対して取り外した状態で表示パネルを直接見ることが
できる。これにより、表示パネルの拡大画像及び直接画
像とも共にに非常に見易くなる。

【００４９】請求項２に記載の発明によれば、上記表示
パネルとして小型の液晶パネルを用いたので、小型の液
晶パネルでも拡大した画像を液晶パネルの網目が目立た
ない最適画像で見ることができ、また、小型の液晶パネ
ルの画像も直接見ることができる。

【００５０】請求項３に記載の発明によれば、上記表示
パネルとして大型の液晶パネルを用い、この大型の液晶
パネルのサイズよりも小さいサイズの上記光学フィルタ
を接眼レンズと共に該大型の液晶パネルに対して着脱自
在に設けたので、光学フィルタのサイズを可及的に小さ
くすることができ、また、大型の液晶パネルの拡大画像
及び直接画像とも非常に見易くなる。

【００５１】請求項４に記載の発明によれば、上記光学
フィルタとして回折格子を用い、この回折格子が上記表
示パネルの表示面から離れて格子ピッチ間隔が広がった
時に該回折格子の格子ピッチ軸を散らすように配置した
ので、表示パネル面から回折格子を離しても該回折格子
の格子ピッチむらを目立たなくすることができる。これ
により、回折格子の実装位置を自由に決めることができ
て設計の自由度を向上させることができると共に、実装
位置を離すことで位置精度を緩めることができる。

【００５２】請求項５に記載の発明によれば、モザイク
状の画素パターンを持つ表示パネルを備えた画像表示装
置に用いる接眼レンズ系において、上記表示パネルの表
示面側から順次、凸レンズのレンズＬ₁と、上記表示パ
ネルの各画素を複数個に画素拡散する光学フィルタと、
凹レンズのレンズＬ₂及び凸レンズのレンズＬ₃より成
り、接眼して覗くときはレンズＬ₃を光軸方向に移動し
て視度調整自在に構成する一方、倍率を下げてほぼ明視
の距離で観察するときは上記光学フィルタと、レンズＬ
₂及びレンズＬ₃を光路から外してレンズＬ₁を表示パネ
ル側に残し、このレンズＬ₁で表示パネルの映像を拡大
して観察自在に構成したので、凸レンズＬ₃のみで視度
調整を行うようにして、視度調整に必要なレンズの移動
量を小さくすることができる。これにより接眼レンズ系
全体を小型にすることができる。

【００５３】請求項６に記載の発明によれば、上記レン
ズＬ₁を、１．７＜｜ｒ₁／ｒ₂｜＜３．５（但し、ｒ₁：
上記レンズＬ₁の表示パネル側の面の曲率半径、ｒ₂：上
記レンズＬ₁の接眼レンズ側の面の曲率半径）の条件を
満たすようにしたので、上記光学フィルタに対して生じ
させる虚像の像面湾曲を良好に補正することができる。

【００５４】請求項７に記載の発明によれば、上記レン
ズＬ₂とレンズＬ₃を、両面とも非球面のプラスチックレ
ンズで構成したので、接眼レンズの設計の自由度を持た
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す画像表示装置の概略構
成図。

【図２】上記画像表示装置に用いる接眼レンズ系の光路
図。

【図３】上記画像表示装置の光学フィルタと接眼レンズ
を光路から外した状態を示す説明図。

【図４】（ａ）は光学フィルタとして回折格子を用いた
場合の現状のｘｙ２軸格子のパターン図、（ｂ）は上記
画像表示装置に用いる回折格子の３軸格子のパターン
図、（ｃ）は同４軸格子のパターン図、（ｄ）は同千鳥
形状のパターン図、（ｅ）は同波形状格子パターン図。

【図５】図４（ａ）に示す現状のｘｙ２軸格子パターン
のディフューザ表面形状の鳥瞰図。

【図６】図４（ｂ）に示す３軸格子パターンのディフュ
ーザ表面形状の鳥瞰図。

【図７】図４（ｃ）に示す４軸格子パターンのディフュ
ーザ表面形状の鳥瞰図。

【図８】図４（ｄ）に示す千鳥形状パターンのディフュ
ーザ表面形状の鳥瞰図。

【図９】図４（ｅ）に示す波形状格子パターンのディフ
ューザ表面形状の鳥瞰図。

【図１０】参考例である１軸格子パターンのディフュー
ザ表面形状の鳥瞰図。

【図１１】上記画像表示装置に用いる接眼レンズ系の構
成図。

【図１２】（ａ），（ｂ）は上記接眼レンズ系の０ディ
オプターにおける非点収差と歪曲収差をそれぞれ示す収
差曲線図。

【図１３】（ａ），（ｂ）は上記接眼レンズ系のレンズ
Ｌ₁のみで目から虚像までの距離を約２５０としたとき
の非点集散と歪曲収差をそれぞれ示す収差曲線図。

【図１４】上記接眼レンズ系の接眼状態でレンズＬ₁に
よって生じる虚像の非点収差を示す収差曲線図。

【図１５】上記画像表示装置を用いたビューファインダ
の斜視図。

【図１６】上記ビューファインダの接眼鏡筒部を上方に
跳ね上げた状態の斜視図。

【図１７】別の実施例を示す画像表示装置の概略構成
図。

【図１８】上記別の実施例の画像表示装置に用いる接眼
レンズ系の光路図。

【図１９】上記別の画像表示装置の光学フィルタと接眼
レンズを光路から外した状態を示す説明図。

【図２０】従来例の画像表示装置を示す概略構成図。

【図２１】回折格子による画素拡散を説明する原理図。

【図２２】他の従来例の画素表示装置を示す概略構成
図。

【符号の説明】

１，１′…画像表示装置 ２…小型の液晶パネル（表示パネル） ２′…大型の液晶パネル（表示パネル） ５…回折格子（光学フィルタ） Ｌ₁…凸レンズ ８（Ｌ₂，Ｌ₃）…接眼レンズ ９…観察者 Ａ…接眼レンズ系

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モザイク状の画素パターンを持つ表示パ
   ネルを備えた画像表示装置において、上記表示パネルと
   観察者との間に、該表示パネルの各画素を複数個に画素
   拡散する光学フィルタと接眼レンズとを介在させ、これ
   ら光学フィルタと接眼レンズを上記表示パネルに対して
   着脱自在に設けたことを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像表示装置において、
   上記表示パネルとして小型の液晶パネルを用いたことを
   特徴とする画像表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像表示装置において、
   上記表示パネルとして大型の液晶パネルを用い、この大
   型の液晶パネルのサイズよりも小さいサイズの上記光学
   フィルタを接眼レンズと共に該大型の液晶パネルに対し
   て着脱自在に設けたことを特徴とする画像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像表示装置において、
   上記光学フィルタとして回折格子を用い、この回折格子
   が上記表示パネルの表示面から離れて格子ピッチ間隔が
   広がった時に該回折格子の格子ピッチ軸を散らすように
   配置したことを特徴とする画像表示装置。
5. 【請求項５】 モザイク状の画素パターンを持つ表示パ
   ネルを備えた画像表示装置に用いる接眼レンズ系におい
   て、上記表示パネルの表示面側から順次、凸レンズのレ
   ンズＬ₁と、上記表示パネルの各画素を複数個に画素拡
   散する光学フィルタと、凹レンズのレンズＬ₂及び凸レ
   ンズのレンズＬ₃より成り、接眼して覗くときはレンズ
   Ｌ₃を光軸方向に移動して視度調整自在に構成する一
   方、倍率を下げてほぼ明視の距離で観察するときは上記
   光学フィルタと、レンズＬ₂及びレンズＬ₃を光路から外
   してレンズＬ₁を表示パネル側に残し、このレンズＬ₁で
   表示パネルの映像を拡大して観察自在に構成したことを
   特徴とする接眼レンズ系。
6. 【請求項６】 請求項５記載の接眼レンズ系において、
   上記レンズＬ₁が、下記の条件を満足することを特徴と
   する接眼レンズ系。 １．７ ＜ ｜ｒ₁／ｒ₂｜ ＜ ３．５ 但し、ｒ₁：上記レンズＬ₁の表示パネル側の面の曲率半
   径 ｒ₂：上記レンズＬ₁の接眼レンズ側の面の曲率半径
7. 【請求項７】 請求項５記載の接眼レンズ系において、
   上記レンズＬ₂とレンズＬ₃が、両面とも非球面のプラス
   チックレンズで構成されていることを特徴とする接眼レ
   ンズ系。