JPH08166556A - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JPH08166556A
JPH08166556A JP6308979A JP30897994A JPH08166556A JP H08166556 A JPH08166556 A JP H08166556A JP 6308979 A JP6308979 A JP 6308979A JP 30897994 A JP30897994 A JP 30897994A JP H08166556 A JPH08166556 A JP H08166556A
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Seiichiro Tabata
田端誠一郎
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/0081Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2枚の回折格子を用いて実質的に射出瞳径を
拡大しながら、像が二重に見えるのを防止し、反射光に
よる映像観察の妨げがなく、瞳の明るさにむらがない、
コンパクトで収差の発生が少ない映像表示装置。 【構成】 映像表示素子2、接眼光学系23、第1の回
折格子11、第2の回折格子12を光路上に順に配置し
て、回折格子11、12の回折作用により射出瞳をずら
して複数作り、実質的に射出瞳径を拡大する映像表示装
置において、第2の回折格子12の射出側に視度補正レ
ンズ24を配置して、視度補正レンズ24により観察者
の眼5がピント合わせをしやすくなり、複数の瞳がある
ことによって生じる観察映像の二重像がなくなる。反射
光防止、瞳の明るさむら防止についてもそれらのための
構成が示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像表示装置に関し、
特に、コンパクトな光学系を使用しながら大きな射出瞳
径を持つ頭部装着式映像表示装置等の映像表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】バーチュアルリアリティ用、あるいは、
一人で大画面の映像を楽しむことができるようにするこ
と等を目的として、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部装
着式映像表示装置の開発が進められている。
【0003】このような頭部装着式映像表示装置は、液
晶表示素子等の2次元表示素子上に表示された映像を接
眼光学系を用いて使用者の網膜上に拡大投影するものが
一般的である(例えば、特開平4−170512号)。
しかし、接眼光学系の開口数が大きいと収差が発生しや
すく、これを防止するためには構成が複雑で大型レンズ
になるという問題がある。そこで、この開口数を照明系
側で制限する頭部装着式映像表示装置も提案されている
(特開平3−214872号)。
【0004】しかし、このような頭部装着式映像表示装
置では、接眼光学系の射出瞳を小さくすると使用者の眼
の瞳孔で光線がケラレやすくなり、周辺の映像が見えな
くなる。逆に、射出瞳を大きくすると収差が発生しやす
く、これを防止するためには、接眼光学系の構成が複雑
で大型レンズになるという問題があった。
【0005】この問題を解決するものとして、本出願人
は、特願平6−41166号の光学系を提案した。この
出願の頭部装着式映像表示装置は、図14に示すよう
に、液晶表示素子2に表示された映像は接眼光学系の凸
レンズ3で拡大像として使用者の眼球に投影されるもの
で、液晶表示素子2はその背後に配置された照明系1に
より照明され、その表示映像が映し出されるようになっ
ており、さらに、接眼光学系の凸レンズ3とその射出瞳
4の間に同じ格子間隔を持つ回折格子11、12が2枚
平行に格子方向が一致するように配置されている。この
ように、2枚の回折格子11、12を配置することによ
り、凸レンズ3を透過した平行光は、まず回折格子11
に入射し、0次光、1次光、−1次光と分かれる。これ
らの光は、次に同じ格子間隔を持つ回折格子12に入射
する。これらの光は再び回折して一部は平行光となる。
結果として、射出瞳をずらして複数作ることになり、回
折格子11入射前の光束径aは、射出後光束径bと拡が
る。そのため、実効的な瞳径が拡大する。この構成によ
り、コンパクトな光学系を使用しながら、収差の発生が
少なく、大きな射出瞳径を持つ頭部装着式映像表示装置
等の映像表示装置が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに回折格子を2枚配置することによって射出瞳をずら
して複数作り、実質的に射出瞳径を拡大する光学系にお
いても、以下の問題点〜を伴うことが実験的に発見
された。
【0007】問題点 通常、投影された映像に対して眼のピントが合っていな
いと、映像はぼけて見える。しかし、回折格子を2枚配
置する方式では、映像は二重にずれて見えることがあ
る。これは射出瞳が複数あるためである。図15に示す
ように、映像の像位置が無限遠であるにも係わらず、水
晶体6及び網膜7を有する眼5のピント位置が近くにあ
る場合、2つの射出瞳を形成する光束は、図示のように
2つに分離して眼5の網膜7上に結像する。したがっ
て、像が2つにずれて見えてしまう。
【0008】問題点 頭部装着式映像表示装置と使用者の顔面との隙間から入
射している外光の一部は、図16に示すように、回折格
子11、12の格子面で反射回折して眼5に入る。この
とき、波長毎に回折角が異なるので、その反射光は虹色
に見え、映像観察の妨げになる。
【0009】問題点 例えば、回折格子11、12として縦横両方向に格子を
設けて、図17に示すように、円の射出瞳を4つ合成さ
せて射出瞳径を実質的に拡げる場合、図示のように、こ
れらの射出瞳の間にすき間が存在すると共に、瞳同士が
オーバーラップして重なる部分もあり、瞳の明るさにむ
らが生じる。
【0010】本発明は本出願人がすでに提案した映像表
示装置の問題点を解決するためになされたものであり、
その目的は、2枚の回折格子を用いて実質的に射出瞳径
を拡大しながら、像が二重に見えるのを防止し、反射光
による映像観察の妨げがなく、また、瞳の明るさにむら
がない、コンパクトで収差の発生が少ない頭部装着式映
像表示装置等の映像表示装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1発明の映像表示装置は、映像を表示する映像表
示手段と、前記映像を使用者の網膜上に投影する接眼光
学系とを有する映像表示装置において、前記映像表示手
段、前記接眼光学系、第1の回折手段、第2の回折手
段、視度補正光学系を光路上に順に配置したことを特徴
とするものである。
【0012】この場合、映像表示手段、接眼光学系、第
1の回折手段、第2の回折手段、視度補正光学系を、そ
れぞれ左右の眼用に配置し、左右の接眼光学系の光軸を
視度補正光学系の視度に相当する距離でほぼ交差するよ
うに配置することが望ましい。また、視度補正光学系
は、視度を調節するための視度調節機構を備えているも
のとすることができる。
【0013】第2発明の映像表示装置は、映像を表示す
る映像表示手段と、前記映像を使用者の網膜上に投影す
る接眼光学系とを有する映像表示装置において、前記映
像表示手段と前記接眼光学系により形成される射出瞳と
の間の光路中に第1の回折手段と第2の回折手段とが順
に設けられ、前記第1の回折手段の回折角よりも前記第
2の回折手段による回折角のほうが小さく設定されてい
ることを特徴とするものである。
【0014】この場合、第1の回折手段の回折角θ1
第2の回折手段の回折角θ2 が以下の条件を満足するよ
うにすることが望ましい。 0.9tan-1(d・tanθ1 /L)≦θ1 −θ2 ≦1.1tan-1(d・tanθ1 /L) ・・・(1) ただし、λは波長、dは第1の回折手段と第2の回折手
段の間隔、Lは虚像位置から第2の回折手段までの距離
である。
【0015】第3発明の映像表示装置は、映像を表示す
る映像表示手段と、前記映像を使用者の網膜上に投影す
る接眼光学系とを有する映像表示装置において、前記映
像表示手段と前記接眼光学系により形成される射出瞳と
の間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段と偏光板
又は光吸収体とが順に設けられていることを特徴とする
ものである。
【0016】第4発明の映像表示装置は、映像を表示す
る映像表示手段と、前記映像を使用者の網膜上に投影す
る接眼光学系とを有する映像表示装置において、前記映
像表示手段と前記接眼光学系により形成される射出瞳と
の間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段と1/4
波長板と前記1/4波長板の結晶軸に対して偏光透過方
向がほぼ45°傾いた偏光板とが順に順に設けられてい
ることを特徴とするものである。
【0017】第5発明の映像表示装置は、映像を表示す
る映像表示手段と、前記映像を使用者の網膜上に投影す
る接眼光学系とを有する映像表示装置において、前記映
像表示手段と前記接眼光学系により形成される射出瞳と
の間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段とが設け
られ、かつ、前記射出瞳が多角形になるように構成され
ていることを特徴とするものである。
【0018】この場合、多角形の射出瞳としては、例え
ば四角形にすることができる。
【0019】
【作用】第1の発明においては、第1の回折手段と第2
の回折手段により、複数の瞳をずらして形成して射出瞳
径を拡大することができ、さらに、視度補正光学系によ
り観察者の眼がピント合わせをしやすくなり、複数の瞳
があることによって生じる観察映像の二重像がなくな
る。
【0020】第2の発明においては、第1の回折手段と
第2の回折手段を通過後の複数の光軸は拡がりながら観
察者の眼に届くことになり、そのため、両光軸はある有
限の距離で交差し、その交差点から光が発しているよう
に見える。このため、観察者は眼のピント合わせがしや
すく、二重像にならない。
【0021】第3の発明においては、回折手段に直接入
射する外光を偏光板又は光吸収体で遮ることにより、回
折手段からの反射光を低減することができる。
【0022】第4の発明においては、回折手段に直接入
射する外光は、偏光板、1/4波長板、回折手段で反
射、1/4波長板と通ることにより、偏光板の偏光透過
方向と垂直の偏光になるので、偏光板を透過できなり、
外光の反射光を防止することができる。
【0023】第5の発明においては、射出瞳が多角形で
あるので、第1の回折手段と第2の回折手段により複数
の規則正しく配置した射出瞳にしたときに瞳上の明るさ
むらがなくなる。
【0024】
【実施例】以下、図面を参照にしながら本発明の映像表
示装置のいくつかの実施例について説明する。 〔第1実施例〕この実施例は、図14のような2枚の回
折格子を用いて射出瞳径を拡大する光学系において、回
折格子と眼球との間に視度補正レンズを挿入することに
よって、眼が見やすい位置に虚像を作り、眼のピントが
合っていないことによる映像が二重にずれて見えること
を防止する実施例である。
【0025】図1にこの実施例による右眼用の光学系の
構成を示す。この映像表示装置は、液晶表示素子(LC
D)2に表示された映像が偏心配置の凹面鏡23で拡大
像として観察者の眼球5に投影されるもので、LCD2
はその背後に配置された点光源21と照明光学系22に
より小開口数で照明されるようになっている。また、凹
面鏡23と眼5の間に同じ格子間隔を持つ回折格子1
1、12が2枚平行に格子方向が一致するように配置さ
れている。そして、本発明に基づき、回折格子12と眼
5の間に適当な視度の視度補正レンズ24が配置されて
いる。
【0026】このような配置において、LCD2は凹面
鏡23の焦点位置に配置されているので、LCD2から
の光は凹面鏡23で平行光となって回折格子11に入射
する。ここで、回折格子11、12の格子溝は±1次回
折光のみが生じるように設計されており、したがって、
回折格子11に入射した光は±1次光となって分離し、
再び同じ格子間隔を持つ回折格子12で元の光軸方向に
戻るため、射出瞳がずれて2個作られ、回折格子11入
射前の光束径は射出後拡がり、実効的な瞳径が拡大す
る。
【0027】光束径が拡大した後、平行光束は−1〜−
5ディオプターの範囲の中で観察者の視度に合致した視
度の視度補正レンズ24を通過して、眼5に入射する。
このとき、LCD2の表示映像の虚像位置は1000m
m〜200mmと、観察者にとって見やすい距離になる
ので、観察者は眼5のピントが合わせやすく、映像が二
重像として見えることにはならない。
【0028】〔第2実施例〕本実施例は、第1実施例の
光学系を左右の眼用に一対配置し、視度補正レンズによ
る虚像位置と左右の眼の視軸の交差位置とを一致させ
て、観察者により一層ピント合わせをしやすく、両眼で
観察する場合にも二重像が見えないようにした実施例で
ある。図2には、図1と同様の左右の光学系を偏心させ
るて配置させる例が示されており、例えば−1ディオプ
ターの視度補正レンズ24、24を使用する場合、眼幅
を65mmとして、左右の光学系をそれぞれ1.8°内
側へ傾ける。左右眼で画面中心を見ようとすると、左右
の眼球は内側に回転する。このときの視軸が交差する角
度が輻輳角であり、図示のように、この交差する点まで
の距離と視度とを一致させることにより、両眼で観察す
る場合にも観察者は一層ピント合わせがしやすくなり、
映像が二重像となることを防ぐことができる。
【0029】図2では、このような輻輳角を付ける方法
として光学全体を傾けたが、この他には、LCD2、2
を内側に偏移させて配置させたり、LCD2、2の表示
像を内側にずらして表示させたりする方法を採用しても
よい。
【0030】〔第3実施例〕本実施例では、左右のLC
Dに立体視可能な映像を表示し、その立体映像の視度に
合わせて左右の光学系の視度を変化させる実施例であ
る。立体映像の場合、映像によって左右の映像の視差が
変わり、輻輳角が変わる。そこで、この輻輳角と一致さ
せるように左右の光学系の視度を変化させることによっ
て、観察者は眼のピントが合わせやすくなり、映像が二
重像として見えることがなく、自然な立体視が可能とな
る。
【0031】図3に、そのような映像表示装置の一例と
して、図1の光学系を左右の眼用に一対配置し、視度補
正レンズとして視度補正液晶レンズ24’を用いた例を
示す。図3において、立体画像再生装置25は、左右の
映像信号を出力すると共に、この映像信号と同期した視
度信号も出力する構成となっており、左右の映像信号を
左右のLCD2、2に、視度信号を左右の視度補正液晶
レンズ24’、24’にそれぞれ入力するように接続さ
れている。視度補正液晶レンズ24’は液晶を封入した
レンズであり、印加電圧によって液晶の屈折率が変化し
てそのレンズの焦点距離が変化して、視度すなわち虚像
の位置が電気光学的に変化するものである。したがっ
て、本実施例では、立体映像であってもその輻輳角と視
度が一致するので、二重像が見えない。
【0032】視度信号を生成する方法としては、本実施
例のように予め視度信号を生成して記録・出力する方法
の他に、観察者の視線と眼幅を検出して輻輳角を求め、
視度信号を計算・出力する方法を採用することもでき
る。また、眼鏡レンズを付けていない近視・遠視の人
は、それぞれ見やすい虚像位置が異なるため、視度調節
を立体映像のみならず片眼について行うようにしても有
効である。また、視度補正レンズとしては、上記の液晶
レンズ24’の他に、凸レンズと凹レンズを組み合わせ
て、両レンズ間の間隔を変化させることにより虚像位置
を変えるものを用いてもよい。
【0033】〔第4実施例〕本実施例では、図14のよ
うな2枚の回折格子を用いて射出瞳径を拡大する光学系
において、ピッチの異なる2枚の回折格子を用いること
によって無限遠以外の視度の虚像に対しても、二重像が
生じなくなるようにした例である。図4に、2枚の回折
格子11、12に有限遠の一点Pから発散する光が入射
する様子を示すが、回折格子12から射出する2つの光
線がその有限遠の一点Pでほぼ交差するように、回折格
子11のピッチp1 と回折格子12のピッチp2 を設定
すれば、二重像が生じなくなる。このとき、少なくとも
回折格子11による回折角よりも回折格子12による回
折角の方が小さくなければならない。
【0034】いま、回折格子11の回折角をθ1 、回折
格子12の回折角をθ2 、波長をλ、回折格子11と1
2の間隔をd、点P(虚像)から回折格子12までの距
離をLとすると、 θ1 =sin-1(λ/p1 ),θ2 =sin-1(λ/p
2 ) であり、回折格子11のピッチp1 と回折格子12のピ
ッチp2 は、 0.9tan-1(d・tanθ1 /L)≦θ1 −θ2 ≦1.1tan-1(d・tanθ1 /L) ・・・(1) の関係を満足することが望ましい。この(1)式を満足
すると、回折格子12から射出する2つの光線が交わる
点と視度とがほぼ一致するので、観察者の眼5のピント
合わせが一層しやすくなる。
【0035】例えば、λ=0.55μm、d=10m
m、L=200mmの設定では、上記(1)式から、ピ
ッチp1 =2.0μmとピッチp2 =2.1μmの回折
格子11、12を用いればよいことが分かる。
【0036】この実施例によれば、図1のような視度補
正レンズ24を用いることなく、二重像のない映像を提
示することができる。
【0037】以上の第1〜第4実施例は、前記問題点
の像が二重に見えるのを防止するための実施例であった
が、次の第5〜6実施例は、問題点の反射光による映
像観察の妨げを防止するための実施例である。 〔第5実施例〕第5実施例の右眼用の光学系の構成を図
5に示す。この映像表示装置は、図1の場合と同様、L
CD2に表示された映像を偏心配置の凹面鏡23で拡大
像として観察者の眼球5に投影するもので、LCD2は
その背後に配置された点光源21と照明光学系22によ
り小開口数で照明されるようになっている。また、凹面
鏡23と眼5の間に同じ格子間隔を持つ回折格子11、
12が2枚平行に格子方向が一致するように配置されて
いる。
【0038】ここで、この実施例においては、回折格子
11と眼5との間に回折格子11側から順に1/4波長
板27、偏光板28を配置することによって、回折格子
12等での反射光を防止するものである。ここで、1/
4波長板27の結晶軸は、偏光板28の偏光透過方向に
対して45°傾いて配置される。この偏光板28の偏光
透過方向を、図5の実施例の場合、S偏光方向とする
と、表示装置と顔面との隙間からと入ってくる外光は、
まずS偏光板28に入射してS偏光となり、1/4波長
板27を通過して左回りの円偏光となる。この光が回折
格子12で反射して再び1/4波長板27を通過すると
P偏光となるので、S偏光板28を通過することができ
ない。したがって、外光の反射光を防止することができ
る。
【0039】ここで、S偏光板とP偏光板の間に液晶が
挟持されてなるLCD2の射出側には、別の1/4波長
板26を配置することが望ましい。図5で、LCD2の
入射側の偏光板をS偏光方向、射出側の偏光板をP偏光
方向として、LCD2からの光はP偏光となっている
が、1/4波長板26を通過すると右回りの偏光とな
る。凹面鏡23と回折格子11、12を通過した後、1
/4波長板27を通過するとS偏光となるので、S偏光
板28をそのまま通過することができる。したがって、
LCD2に表示された映像の光は損失なく眼5に届くこ
とになる。
【0040】〔第6実施例〕第6実施例の右眼用の光学
系の構成を図6に示す。この実施例は、回折格子12と
眼5の間に光吸収体29を配置することにより、外光の
反射光を目立たなくする例である。その他の構成は、図
1〜図5の場合と同様である。
【0041】ここで、光吸収体29の透過率をDとする
と、LCD2に表示された映像が眼5に届く光量はDと
なる。一方、外光は光吸収体29を通過後、回折格子1
2で反射して再び光吸収体29を通過するので、外光の
反射光が眼5に届く光量は最大でもD2 である。したが
って、光吸収体29を回折格子12と眼5の間に配置す
ることにより、反射光の映像光に対する光量比はD以下
と小さくなる。
【0042】また、次の第7〜9実施例は、問題点の
瞳の明るさのむを防止するための実施例である。 〔第7実施例〕この実施例は、図14のような2枚の回
折格子を用いて射出瞳径を拡大する光学系において、回
折格子11、12によって生じる瞳を四角形にして、瞳
同士がオーバーラップしないようにして、瞳の明るさの
むらをなくす例である。例えば、水平画角45°のアス
ペクト比4:3の映像がケラレなく見えるためには、横
7.2mm、縦5.6mmの射出瞳が必要である。この
ような射出瞳を形成するために、図7(a)に示すよう
に、横2.8mm、縦2.2mmの長方形の瞳を図のよ
うに4個配置する。瞳間に横1.6mm、縦1.2mm
のすき間があるが、これは観察者の眼球の瞳孔径よりも
小さいので、問題にはならない。このように長方形の瞳
であれば、必要な大きさに拡大した射出瞳を効率良く形
成することができる。また、水平画角45°のアスペク
ト比16:9の場合は、図7(b)に示すように、横
2.6mm、縦4mmの長方形の瞳をすきま間2mmあ
けて2個配置する。この場合、形成する瞳は2つでよい
ので、光量損が少ないという利点がある。
【0043】なお、図7(a)及び(b)のような形状
・配置の射出瞳を形成するためには、回折格子11、1
2としては、、図7(a)の場合には図8(a)に模式
的に示すように、枡目状に溝を設けたものを用いればよ
く、また、図7(b)の場合には図8(b)に示すよう
に、縦溝を設けたものを用いればよい。
【0044】〔第8実施例〕この実施例は、図9に示す
ように、複数の六角形の瞳を瞳同士がオーバーラップし
ないように一定のすき間を置いて配置して、瞳の明るさ
のむらをなくす例である。このためには、図10に模式
的に示すように、ハニカム状回折格子11、12を用い
ると、瞳を6つ形成することができる。この場合、1つ
の瞳の形は六角形が望ましく、図9のように、ある一定
のすき間を保って瞳を配置することができ、光の乱用効
率が良い。
【0045】〔第9実施例〕本実施例は、第7〜第8実
施例のような長方形の瞳を作るための照明光学系に関す
るものである。図11には、LCD2の照明光源21と
して、ガラス管30中のフィラメント31を四角形にし
たものを示してある。このとき、瞳も四角形になる。同
様に、フィラメント31を六角形にすれば、図9のよう
に六角形の瞳ができる。
【0046】また、図12には、LCD2のためのルー
バー32、33を利用した照明系を示してある。ルーバ
ー32、33は、透過部材40の中に光を吸収する吸収
壁41を周期的に並べたもので、光の射出する角度を制
限するものである。図12の場合は、LCD2と照明光
学系(レンズ)22の間に、横方向角度を制御するルー
バー32と縦方向角度を制限するルーバー33を順に配
置することで、四角形の瞳が作成できる。また、図13
には、六角形の瞳を作る照明系の例を示してある。この
場合は、横方向角度を制御するルーバー32と右上から
左下方向の角度を制御するルーバー33と左上から右下
方向の角度を制御するルーバー34とを順に配置するこ
とで、六角形の瞳が作られる。
【0047】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、本発明は以上の第1
〜第9実施例のものを複数相互に組み合わせるようにし
てもよい。また、その他の種々の変形も可能である。
【0048】
【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、視度補正光学系により観察者
の眼がピント合わせをしやすくなり、2個の回折手段を
用いて射出瞳径を拡大する場合に、複数の瞳があること
によって生じる観察映像の二重像を防止することがで
き、また、第1の回折手段と第2の回折手段を通過後の
複数の光軸は拡がりながら観察者の眼に届くことにな
り、同様に二重像を防止することができる。
【0049】また、回折手段に直接入射する外光を偏光
板又は光吸収体で遮ることにより、回折手段からの反射
光を低減することができる。さらに、射出瞳を多角形に
することにより、瞳上の明るさむらをなくすことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による右眼用の光学系の構
成を示す図である。
【図2】第2実施例による左右の光学系の構成を示す図
である。
【図3】第3実施例による映像表示装置の構成を示す図
である。
【図4】第4実施例において回折格子に発散光が入射す
る様子を示す図である。
【図5】第5実施例による右眼用の光学系の構成を示す
図である。
【図6】第6実施例による右眼用の光学系の構成を示す
図である。
【図7】第7実施例による長方形の射出瞳の配置を示す
図である。
【図8】図7の射出瞳を得るための回折格子の溝形を模
式的に示す斜視図である。
【図9】第8実施例による複数の六角形の射出瞳の配置
を示す図である。
【図10】図9の射出瞳を得るための回折格子の溝形を
模式的に示す斜視図である。
【図11】第9実施例による照明光源のフィラメントの
形状を示す図である。
【図12】第9実施例によるルーバーを利用した照明系
を示す斜視図である。
【図13】第9実施例によるルーバーを利用した別の照
明系を示す斜視図である。
【図14】先に提案の2枚の回折格子を用いて射出瞳径
を拡大する光学系の構成を示す図である。
【図15】映像が二重にずれて見える問題点を説明する
ための図である。
【図16】外光が回折格子で反射して眼に入る様子を示
すための図である。
【図17】円形の射出瞳が複数並ぶ場合に瞳の明るさむ
らが生じる理由を説明するための図である。
【符号の説明】
2…液晶表示素子(LCD) 5…観察者眼球 6…水晶体 7…網膜 11、12…回折格子 21…点光源 22…照明光学系 23…凹面鏡 24…視度補正レンズ 24’…視度補正液晶レンズ 25…立体画像再生装置 26、27…1/4波長板 28…偏光板 29…光吸収体 30…ガラス管 31…フィラメント 32、33、34…ルーバー 40…透過部材 41…吸収壁

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像を表示する映像表示手段と、前記映
    像を使用者の網膜上に投影する接眼光学系とを有する映
    像表示装置において、 前記映像表示手段、前記接眼光学系、第1の回折手段、
    第2の回折手段、視度補正光学系を光路上に順に配置し
    たことを特徴とする映像表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記映像表示手段、
    前記接眼光学系、前記第1の回折手段、前記第2の回折
    手段、前記視度補正光学系は、それぞれ左右の眼用に配
    置されており、前記左右の接眼光学系の光軸が前記視度
    補正光学系の視度に相当する距離でほぼ交差することを
    特徴とする映像表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記視度補正
    光学系は、視度を調節するための視度調節機構を備えて
    いることを特徴とする映像表示装置。
  4. 【請求項4】 映像を表示する映像表示手段と、前記映
    像を使用者の網膜上に投影する接眼光学系とを有する映
    像表示装置において、 前記映像表示手段と前記接眼光学系により形成される射
    出瞳との間の光路中に第1の回折手段と第2の回折手段
    とが順に設けられ、前記第1の回折手段の回折角よりも
    前記第2の回折手段による回折角のほうが小さく設定さ
    れていることを特徴とする映像表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、前記第1の回折手段
    の回折角θ1 と前記第2の回折手段の回折角θ2 は以下
    の条件を満足することを特徴とする映像表示装置。 0.9tan-1(d・tanθ1 /L)≦θ1 −θ2 ≦1.1tan-1(d・tanθ1 /L) ・・・(1) ただし、λは波長、dは前記第1の回折手段と前記第2
    の回折手段の間隔、Lは虚像位置から前記第2の回折手
    段までの距離である。
  6. 【請求項6】 映像を表示する映像表示手段と、前記映
    像を使用者の網膜上に投影する接眼光学系とを有する映
    像表示装置において、 前記映像表示手段と前記接眼光学系により形成される射
    出瞳との間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段と
    偏光板又は光吸収体とが順に設けられていることを特徴
    とする映像表示装置。
  7. 【請求項7】 映像を表示する映像表示手段と、前記映
    像を使用者の網膜上に投影する接眼光学系とを有する映
    像表示装置において、 前記映像表示手段と前記接眼光学系により形成される射
    出瞳との間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段と
    1/4波長板と前記1/4波長板の結晶軸に対して偏光
    透過方向がほぼ45°傾いた偏光板とが順に順に設けら
    れていることを特徴とする映像表示装置。
  8. 【請求項8】 映像を表示する映像表示手段と、前記映
    像を使用者の網膜上に投影する接眼光学系とを有する映
    像表示装置において、 前記映像表示手段と前記接眼光学系により形成される射
    出瞳との間の光路中に第1の回折手段と第2回折手段と
    が設けられ、かつ、前記射出瞳が多角形になるように構
    成されていることを特徴とする映像表示装置。
  9. 【請求項9】 請求項8において、前記多角形の射出瞳
    が四角形であることを特徴とする映像表示装置。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1058134A1 (en) * 1999-06-02 2000-12-06 FREEMAN, Robin John Optical instrument and optical element thereof
US6608720B1 (en) 1997-06-02 2003-08-19 Robin John Freeman Optical instrument and optical element thereof
JP2006053384A (ja) * 2004-08-12 2006-02-23 Brother Ind Ltd 画像表示装置及びその板状反射素子
KR100634287B1 (ko) * 1999-06-18 2006-10-16 프리만 로빈 존 광학기기와 그 광학부재
JP2007523369A (ja) * 2004-02-04 2007-08-16 マイクロビジョン,インク. 走査ビームヘッドアップ表示装置および関連システム、および方法
JP2010061152A (ja) * 2009-11-02 2010-03-18 Robin John Freeman 光学器械及び回折要素
JP4769912B1 (ja) * 2011-02-28 2011-09-07 パイオニア株式会社 光学素子、ヘッドアップディスプレイ及び光学素子の製造方法
JP2016031479A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
RU2623701C2 (ru) * 2012-10-12 2017-06-28 Вижн Инжиниринг Лимитед Оптические приборы
WO2018212350A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 富士フイルム株式会社 光回折フィルム及びウェアラブルディスプレイ装置
JP2019056738A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 Tianma Japan株式会社 表示装置
WO2019208005A1 (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 ソニー株式会社 接眼光学系、医療用ビューア及び医療用ビューアシステム
WO2020044555A1 (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 マクセル株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
CN111295612A (zh) * 2017-11-02 2020-06-16 Pcms控股公司 用于光场显示器中的孔径扩展的方法和系统
WO2023112835A1 (ja) * 2021-12-17 2023-06-22 富士フイルム株式会社 光学装置およびヘッドマウントディスプレイ
US11917121B2 (en) 2019-06-28 2024-02-27 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field (LF) displays based on tunable liquid crystal (LC) diffusers
US11991343B2 (en) 2019-06-07 2024-05-21 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field displays based on distributed apertures

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6608720B1 (en) 1997-06-02 2003-08-19 Robin John Freeman Optical instrument and optical element thereof
EP1058134A1 (en) * 1999-06-02 2000-12-06 FREEMAN, Robin John Optical instrument and optical element thereof
KR100634287B1 (ko) * 1999-06-18 2006-10-16 프리만 로빈 존 광학기기와 그 광학부재
JP2007523369A (ja) * 2004-02-04 2007-08-16 マイクロビジョン,インク. 走査ビームヘッドアップ表示装置および関連システム、および方法
JP2006053384A (ja) * 2004-08-12 2006-02-23 Brother Ind Ltd 画像表示装置及びその板状反射素子
JP4655263B2 (ja) * 2004-08-12 2011-03-23 ブラザー工業株式会社 画像表示装置及びその板状反射素子
JP2010061152A (ja) * 2009-11-02 2010-03-18 Robin John Freeman 光学器械及び回折要素
JP4769912B1 (ja) * 2011-02-28 2011-09-07 パイオニア株式会社 光学素子、ヘッドアップディスプレイ及び光学素子の製造方法
WO2012117495A1 (ja) * 2011-02-28 2012-09-07 パイオニア株式会社 光学素子、ヘッドアップディスプレイ及び光学素子の製造方法
US8422137B2 (en) 2011-02-28 2013-04-16 Pioneer Corporation Optical element, head-up display and method for producing optical element
RU2623701C2 (ru) * 2012-10-12 2017-06-28 Вижн Инжиниринг Лимитед Оптические приборы
JP2016031479A (ja) * 2014-07-29 2016-03-07 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
WO2018212350A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 富士フイルム株式会社 光回折フィルム及びウェアラブルディスプレイ装置
US11194169B2 (en) 2017-05-19 2021-12-07 Fujifilm Corporation Light diffraction film and wearable display device
JPWO2018212350A1 (ja) * 2017-05-19 2020-01-09 富士フイルム株式会社 光回折フィルム及びウェアラブルディスプレイ装置
JP2019056738A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 Tianma Japan株式会社 表示装置
US11256128B2 (en) 2017-09-20 2022-02-22 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Display device
US11624934B2 (en) 2017-11-02 2023-04-11 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Method and system for aperture expansion in light field displays
CN111295612B (zh) * 2017-11-02 2023-03-03 Pcms控股公司 用于光场显示器中的孔径扩展的方法和系统
CN111295612A (zh) * 2017-11-02 2020-06-16 Pcms控股公司 用于光场显示器中的孔径扩展的方法和系统
KR20200095461A (ko) * 2017-11-02 2020-08-10 피씨엠에스 홀딩스, 인크. 라이트 필드 디스플레이에서 조리개 확장을 위한 방법 및 시스템
WO2019208005A1 (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 ソニー株式会社 接眼光学系、医療用ビューア及び医療用ビューアシステム
JP2020173459A (ja) * 2018-04-23 2020-10-22 ソニー株式会社 接眼光学系、医療用ビューア及び医療用ビューアシステム
JPWO2019208005A1 (ja) * 2018-04-23 2020-05-28 ソニー株式会社 接眼光学系、医療用表示ユニット及び医療用システム
CN110770637A (zh) * 2018-04-23 2020-02-07 索尼公司 视觉光学系统、医用观察器和医用观察器系统
US11733517B2 (en) 2018-04-23 2023-08-22 Sony Corporation Ocular optical system, medical viewer, and medical viewer system
WO2020044555A1 (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 マクセル株式会社 ヘッドマウントディスプレイ
US11991343B2 (en) 2019-06-07 2024-05-21 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field displays based on distributed apertures
US11917121B2 (en) 2019-06-28 2024-02-27 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field (LF) displays based on tunable liquid crystal (LC) diffusers
WO2023112835A1 (ja) * 2021-12-17 2023-06-22 富士フイルム株式会社 光学装置およびヘッドマウントディスプレイ

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