JPH08190075A

JPH08190075A - 頭部装着型映像表示装置

Info

Publication number: JPH08190075A
Application number: JP109095A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kodama; 裕児玉
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】観察者の利き眼を考慮して見易く表示できる
頭部装着型映像表示装置を提供する。【構成】光路を展開した状態で、左右の接眼光学系14
L,14R の表示素子側の主点OR,OL どうしを結ぶ線分の中
点から偏った任意の一点Ｏと、左右の接眼光学系14L,14
R のそれぞれの表示素子側の焦点FL,FR とを結ぶ直線上
の任意の領域で、右眼用映像表示素子4Rまたはその共役
像である右眼用表示面と、左眼用映像表示素子4Lまたは
その共役像である左眼用表示面とを、それらの間隔を変
化させつつ、左右の接眼光学系14L,14R の光軸方向にほ
ぼ平行移動させる表示面移動手段17,18a,19,20,22,23,2
4 を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、観察者の頭部に装着
され、眼球内網膜上に映像を投影する頭部装着型映像表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、観察者の頭部に装着され、ＬＣＤ
等の映像表示素子に映像を表示して、その映像をレンズ
系や凹面鏡等の各種投影光学系を用いて観察者の眼球内
に虚像として導く頭部装着型映像表示装置が種々提案さ
れている。かかる頭部装着型映像表示装置は、装置を手
等で持つことなく、装着手段を介して観察者の頭部に装
着した装置本体で映像を観察できると共に、装置本体内
に設けられた小型の映像表示素子で大画面像を見ること
ができることから、新しいタイプの映像表示装置として
注目されている。

【０００３】図１３および図１４は従来の頭部装着型映
像表示装置を示すものである。この頭部装着型映像表示
装置１０１は、平成６年７月７日に頒布された「３次元
画像コンファレンス '９４」の講演論文集に記載された
もので、図１３に一方の眼球に対応する光学系の側面図
を示すように、外界を見るためのハーフミラー１０４を
有し、このハーフミラー１０４により、レンズ１０２で
拡大したＬＣＤ１０３の映像を一旦反射させて、その虚
像１０６を観察するようにしている。また、ハーフミラ
ー１０４の前方には、調光可能な液晶シャッタ１０５を
配置し、これにより外界と虚像１０６との明るさのバラ
ンスを調整し得るようにしている。

【０００４】図１３に示す頭部装着型映像表示装置１０
１では、外界の物体１０７までの距離状況に合わせて、
虚像１０６の距離を調整し得るようにしている。このた
め、図１４に示すように、右左の眼球に対応するＬＣＤ
１０３Ｒ，１０３Ｌを移動可能に構成している。以下、
この点について、図１４を参照してさらに詳細に説明す
る。なお、図１４において、右眼に対応する素子には、
その符号にサフィックスＲを、左眼に対応する素子に
は、その符号にサフィックスＬをそれぞれ付してある。

【０００５】図１４において、右左のレンズ１０２Ｒ，
１０２Ｌの焦点距離ｆは等しく、主平面１０８は一致し
ている。また、レンズ１０２Ｒ，１０２Ｌの光軸１０９
Ｒ，１０９Ｌは、距離Ｌを隔てて平行となっている。こ
こで、ＯＲ，ＯＬはレンズ１０２Ｒ，１０２Ｌのそれぞ
れの主点、Ｏは線分ＯＲ，ＯＬの中点、ＦＲ，ＦＬはレ
ンズ１０２Ｒ，１０２ＬのＬＣＤ側のそれぞれの焦点、
Ｏ′は線分ＦＲ，ＦＬの中点を示している。

【０００６】この従来の頭部装着型映像表示装置では、
２枚のＬＣＤ１０３Ｒおよび１０３Ｌを、レンズ主平面
１０８のＬＣＤ面までの距離を等しくしながら、線分
Ｏ，ＦＲおよびＯ，ＦＬ上をそれぞれ移動させ、これに
より虚像１０６の距離を変化させるようにしている。

【０００７】ここで、左右の光学系の虚像１０６が一致
する理由は、以下のように説明されている。すなわち、
レンズ主平面１０８とＬＣＤ１０３Ｒ，１０３Ｌとの間
のそれぞれの距離ｓ₁は、右左とも同一であり、レンズ
１０２Ｒ，１０２Ｌの焦点距離ｆも同じであるので、左
右の虚像１０６の表示平面と主平面１０８間の距離は等
しくなる。したがって、左右の虚像１０６の中心がそれ
ぞれ直線Ｏ，Ｏ′上に存在することを示せば、左右の虚
像１０６が一致することになる。

【０００８】そこで、ＯＲを原点に、直線ＯＲ，ＯＬを
ｄ軸に、直線ＯＲ，ＦＲをｓ軸にとると、右眼用ＬＣＤ
１０３Ｒの中心ＭＲ（ｓ₁ ，ｄ₁）は、直線ＯＦＲ上に
あるので、ｄ₁＝Ｌ／２−Ｌ・ｓ₁／（２ｆ）（１）が成立する。

【０００９】一方、右眼用ＬＣＤ１０３Ｒの虚像中心の
座標を、ＭＲ′（ｓ₁′，ｄ₁′）とすると、結像公式
より、１／ｆ＝１／ｓ₁−１／ｓ₁′ （２）となる。また、レンズ主点ＯＲ、ＬＣＤ１０３Ｒの中心
ＭＲおよび虚像中心ＭＲ′は、一直線上に並ぶので、ｓ₁／ｓ₁′＝ｄ₁／ｄ₁′ （３）となる。したがって、上記（１),（２）および（３）式
から、ｄ₁′＝Ｌ／２（４）となり、虚像中心ＭＲ′は、直線Ｏ，Ｏ′上に存在する
ことになる。

【００１０】また、左眼用レンズ１０２Ｌの光学系は、
直線Ｏ，Ｏ′に対して、右眼用レンズ１０２Ｒの光学系
と対称なので、同様にして、レンズ１０２Ｌの虚像中心
も直線Ｏ，Ｏ′上に存在することになる。これにより、
左右の虚像が一致する。

【００１１】なお、特開平６−１２３８５２号公報に
は、上述の内容が記載されていると共に、像奥行き調整
（視度調整）や眼幅調整を行った際も、虚像を移動させ
る機構が記載されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の頭部装着型映像表示装置では、観察される虚像
を近距離に調整すると、虚像が両眼の中間に導かれて寄
り眼の状態になるため、自然な観察状態とずれて観察し
にくくなるという問題がある。すなわち、人間には、よ
く利く方の腕としての右利きや左利きがあるように、よ
く利く方の眼としての右利きや左利きといった利き眼が
あり、注視する際にその観察する対象物をわずかに利き
眼側に寄せる場合がある。そのため、注視する映像が左
右の両眼の中間にあると、自然な観察状態とずれて観察
しにくくなる。

【００１３】また、観察される虚像を、仮想モニタとし
てコンピュータやワープロのディスプレイ代わりに使用
する場合を考えると、横書きの表示の場合には、表示さ
れる情報が虚像の左寄りになるため、虚像を近づけた際
に情報量が多いところが注視しずらくなるという問題が
ある。

【００１４】この発明の第１の目的は、上記の問題点に
鑑みてなされたもので、観察者の利き眼を考慮して見易
く表示できるよう適切に構成した頭部装着型映像表示装
置を提供しようとするものである。

【００１５】また、上述した従来の頭部装着型映像表示
装置では、映像表示素子であるＬＣＤを移動させて、両
眼虚像を一致させるようにしているため、移動によって
高価なＬＣＤを損傷するおそれがあると共に、移動の際
に、ＬＣＤに映像信号等を供給するための配線に負担が
かかり、断線等の故障が生じやすくなるという問題があ
る。さらに、配線やＬＣＤ自体の重量によって、移動操
作がしにくくなるという問題がある。

【００１６】この発明の第２の目的は、上記の問題点に
鑑みてなされたもので、映像表示素子の損傷や故障を生
じることなく、両眼虚像を容易にほぼ一致できるよう適
切に構成した頭部装着型映像表示装置を提供しようとす
るものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、第１の発明は、右眼用の映像を表示する右眼用
映像表示素子と、左眼用の映像を表示する左眼用映像表
示素子と、前記右眼用の映像を観察者の右側眼球に導く
ために、前記右眼用映像表示素子からの光束によって右
眼用射出瞳を形成する右眼用接眼光学系と、前記左眼用
の映像を観察者の左側眼球に導くために、前記左眼用映
像表示素子からの光束によって左眼用射出瞳を形成する
左眼用接眼光学系とを有する頭部装着型映像表示装置に
おいて、光路を展開した状態で、前記左右の接眼光学系
の表示素子側の主点どうしを結ぶ線分の中点から偏った
任意の一点と、前記左右の接眼光学系のそれぞれの表示
素子側の焦点とを結ぶ直線上の任意の領域で、前記右眼
用映像表示素子またはその共役像である右眼用表示面
と、前記左眼用映像表示素子またはその共役像である左
眼用表示面とを、それらの間隔を変化させつつ、前記左
右の接眼光学系の光軸方向にほぼ平行移動させる表示面
移動手段を有することを特徴とするものである。

【００１８】前記任意の一点は、前記左右の接眼光学系
の一方の表示素子側の主点とするのが、観察者の利き眼
を考慮して、より見易く表示したり、虚像を近づけた際
に情報量の多い表示部分を見やすい位置に移動する点で
好ましい。

【００１９】また、上記第２の目的を達成するため、こ
の発明は、右眼用の映像を表示する右眼用映像表示素子
と、左眼用の映像を表示する左眼用映像表示素子と、前
記右眼用の映像を観察者の右側眼球に導くために、前記
右眼用映像表示素子からの光束によって右眼用射出瞳を
形成する右眼用接眼光学系と、前記左眼用の映像を観察
者の左側眼球に導くために、前記左眼用映像表示素子か
らの光束によって左眼用射出瞳を形成する左眼用接眼光
学系とを有する頭部装着型映像表示装置において、光路
を展開した状態で、前記左右の映像表示素子が固定状態
にあるときの、前記右眼用映像表示素子の共役像である
右眼用共役像と、前記左眼用眼用映像表示素子の共役像
である左眼用共役像とを、その少なくとも一方の共役像
が、他方の接眼光学系の光軸側にほぼ平行移動するよう
に、前記左右の接眼光学系の光軸方向に移動させる共役
像移動手段を有することを特徴とするものである。

【００２０】前記共役像移動手段は、前記左右の共役像
を、前記左右の接眼光学系の表示素子側の主点を通る直
線上の任意の一点と、前記左右の接眼光学系のそれぞれ
の表示素子側焦点とを結ぶ直線上を移動させるよう構成
するのが、虚像の奥行きと輻輳角とをほぼ一致させて、
虚像を見易くする点で好ましい。

【００２１】前記共役像移動手段は、ほぼ平行移動して
前記左右の共役像を移動させる反射面を有し、該反射面
を、光路を展開した状態で、当該反射面で反射される光
軸とは他方の光軸側に向けて配置するのが、装置を小型
化する点でより好ましい。

【００２２】前記反射面は、ほぼ平面鏡をもって構成す
るのが、歪みのない虚像を得る点で好ましい。

【００２３】

【作用】第１の発明においては、観察者が頭部装着型映
像表示装置を装着して、左右の眼球の瞳をそれぞれ左右
の射出瞳に重ねると、左右の映像表示素子に表示された
それぞれの映像が、左右の接眼光学系により虚像として
左右眼球の網膜上に導かれて両眼視できるようになる。
その際、光路を展開した状態、すなわち反射面等の光軸
を曲げる光学素子があったとしても、光軸を真っ直ぐに
した状態で、右眼用表示面と左眼用表示面とを同時に左
右の接眼光学系の光軸方向に移動させると、接眼光学系
と表示面との間隔が変化して、虚像の奥行きが変化する
が、この光軸方向への移動の際に、左右の表示面の任意
の表示領域が移動する経路を、左右の接眼光学系の映像
表示素子側の主点を通る直線上の任意の一点と、左右の
接眼光学系のそれぞれの映像表示素子側の焦点とを結ぶ
直線上の任意の領域として、左右の表示面の間隔を変化
させつつほぼ平行移動させれば、左右眼球に導かれる虚
像の奥行きと輻輳角（観察者の左右眼球の視線方向のな
す角）とがほぼ一致することになる。以下、このことを
図１および図２に示すこの発明の概念図を参照して説明
する。

【００２４】図１は、左右の接眼光学系の映像表示素子
側の主点を通る直線上の任意の一点を、右眼用接眼光学
系の映像表示素子側の主点とした場合の光学系を示すも
のである。図１において、右眼用接眼光学系１Ｒおよび
左眼用接眼光学系１Ｌは、それぞれ等しい焦点距離ｆを
有すると共に、映像表示素子側の主平面２および射出瞳
側の主平面２がそれぞれ一致し、かつそれらの光軸３
Ｒ，３Ｌは、間隔Ｌを隔てて平行となっている。ここで
は、得られる結果に変わりはないので、表示素子側主平
面２および射出瞳側主平面２の間隔、すなわち主点間隔
を、簡略のため０（ゼロ）としている。なお、ＯＲおよ
びＯＬは、接眼光学系１Ｒおよび１Ｌのそれぞれの映像
表示素子側の主点兼射出瞳側主点、ＦＲおよびＦＬは、
接眼光学系１Ｒおよび１Ｌのそれぞれの映像表示素子側
の焦点を示す。

【００２５】図１において、２枚の表示面４Ｒ，４Ｌの
任意の領域上の対応する点ＭＲ，ＭＬは、それぞれ映像
表示素子側の主平面２との距離を等しくしながら線分Ｆ
Ｒ，ＯＲおよびＦＬ，ＯＲ上を移動する。この移動によ
り虚像５の距離が変化する。以下、この関係を保った場
合でも、左右眼球に導かれる虚像５が一致する理由を説
明する。

【００２６】接眼光学系１Ｒ，１Ｌの映像表示素子側の
主平面２と表示面４Ｒ，４Ｌとのそれぞれの間の距離ｓ
₂は、左右とも等しく、接眼光学系１Ｒ，１Ｌの焦点距
離ｆも等しいので、左右の虚像５の表示平面と接眼光学
系１Ｒ，１Ｌの射出瞳側主平面２とのそれぞれの間の距
離は等しくなる。したがって、左の表示面４Ｌの点ＭＬ
に対応する虚像５の点ＭＬ′が、接眼光学系１Ｒの光軸
上に存在することを示せば、左右の虚像５は一致するこ
とになる。

【００２７】そこで、ＯＲを原点に、直線ＯＲ，ＯＬを
ｄ軸に、直線ＯＲ，ＦＲをｓ軸にとると、左眼用表示面
４Ｌ上の点ＭＬ（ｓ₂，ｄ₂）は、直線ＯＲ，ＦＬ上に
あるので、ｄ₂＝Ｌ・ｓ₂／ｆ（５）が成立する。また、左眼用表示面４Ｌ上の点ＭＬに対応
する虚像５上の点の座標を、ＭＬ′（ｓ₂′，ｄ₂′）
とすると、結像公式より、１／ｆ＝１／ｓ₂−１／ｓ₂′ （６）となる。

【００２８】しかも、左眼用接眼光学系１Ｌの射出瞳側
主点ＯＬ、左眼用表示面４Ｌ上の点ＭＬおよびこの点Ｍ
Ｌに対応する虚像５上の点ＭＬ′は、主点間隔が０であ
ることから、一直線上に並ぶので、ｓ₂／ｓ₂′＝（Ｌ−ｄ₂）／（Ｌ−ｄ₂′）（７）となる。したがって、上記（５),（６) および（７）式
から、ｄ₂′＝０（８）となるので、点ＭＬ′は、右眼用接眼光学系１Ｒの光軸
３Ｒ上に存在することになる。また、右眼用接眼光学系
１Ｒの光軸３Ｒに重なるＯＲ，ＦＲ上の表示面４Ｒ上の
点ＭＲは、やはり接眼光学系１Ｒの光軸３Ｒ上に虚像５
として導かれるので、左右の虚像が一致することにな
る。

【００２９】以上、左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒの映像
表示素子側の主点を通る直線上の任意の一点を、右眼用
接眼光学系１Ｒの映像表示素子側主点としたときの光学
系を説明したが、左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒの映像表
示素子側の主点を通る直線上の任意の一点を、左眼用接
眼光学系１Ｌの映像表示素子側主点としたときの光学系
についても、上記説明の左右を入れ換えることにより、
同様にして、虚像５は左眼用接眼光学系１Ｌの光軸３Ｌ
上を移動することになる。

【００３０】次に、図２を参照して、左右の表示面４
Ｌ，４Ｒの任意の表示領域が移動する経路を、左右の接
眼光学系１Ｌ，１Ｒの映像表示素子側の主点を通る直線
上の任意の一点と、左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒのそれ
ぞれの映像表示素子側の焦点とを結ぶ直線上の任意の領
域として、左右の表示面４Ｌ，４Ｒをほぼ平行移動させ
たときに、左右眼球に導かれる虚像５の奥行きと輻輳角
とがほぼ一致することを説明する。

【００３１】図２において、右眼用接眼光学系１Ｒおよ
び左眼用接眼光学系１Ｌは、それぞれ等しい焦点距離ｆ
を有すると共に、映像表示素子側の主平面２および射出
瞳側の主平面２がそれぞれ一致し、かつ、それらの光軸
３Ｒ，３Ｌは平行となっている。ここでも、説明を簡略
化するため、映像表示素子側主平面２および射出瞳側主
平面２の間隔である主点間隔は０としている。なお、Ｏ
ＲおよびＯＬは接眼光学系１Ｒおよび１Ｌのそれぞれの
映像表示素子側主点兼射出瞳側主点、Ｏは各接眼光学系
１Ｒ，１Ｌの映像表示素子側主点ＯＲ，ＯＬを結ぶ線分
を、ｌ₁：ｌ₂に分割する内分点、ＦＲおよびＦＬは各
接眼光学系１Ｒおよび１Ｌのそれぞれの映像表示素子側
焦点、Ｏ′は焦点ＦＲＦＬを結ぶ線分をｌ₁：ｌ₂に分
割する内分点を示す。

【００３２】２枚の表示面４Ｒ，４Ｌの任意の領域上の
対応する点ＭＲ，ＭＬは、映像表示素子側主平面２との
距離を等しくしながら、線分ＦＲ，ＯおよびＦＬ，Ｏ上
をそれぞれ移動する。この移動により虚像５の距離が変
化する。以下、この関係を保った場合でも、左右眼球に
導かれる虚像５が一致する理由を説明する。

【００３３】接眼光学系１Ｒ，１Ｌの映像表示素子側主
平面２と、表示面４Ｒ，４Ｌとの間のそれぞれの距離ｓ
₁は、左右とも同一であり、接眼光学系１Ｒ，１Ｌの焦
点距離ｆも同じであるので、左右の虚像５の表示平面と
射出瞳側主平面２との間のそれぞれの距離も等しくな
る。したがって、左右の虚像５の表示面４Ｒ，４Ｌ上の
点ＭＲおよびＭＬにそれぞれ対応する点ＭＲ′およびＭ
Ｌ′が、それぞれ内分点Ｏ，Ｏ′を結ぶ線上に存在する
ことを示せば、左右の虚像５は一致することになる。

【００３４】そこで、ＯＲを原点に、直線ＯＲ，ＯＬを
ｄ軸に、直線ＯＲ，ＦＲをｓ軸にとると、右眼用表示面
４Ｒ上の点ＭＲ（ｓ₁，ｄ₁）は、直線Ｏ，ＦＲ上にあ
るので、ｄ₁＝ｌ₁−ｌ₁・ｓ₁／ｆ（９）が成立する。また、右眼用表示面４Ｒ上の点ＭＲに対応
する虚像５の座標を、ＭＲ′（ｓ₁′，ｄ₁′）とする
と、結像公式より、１／ｆ＝１／ｓ₁−１／ｓ₁′ （１０）となる。

【００３５】さらに、右眼用接眼光学系１Ｒの射出瞳側
主点ＯＲ、右眼用表示面４Ｒ上の点ＭＲおよびこの点Ｍ
Ｒに対応する虚像５上の点ＭＲ′は、主点間隔が０であ
ることから、一直線上に並ぶので、ｓ₁／ｓ₁′＝ｄ₁／ｄ₁′ （１１）となる。したがって、上記（９),（１０) および（１
１）式から、ｄ₁′＝ｌ₁ （１２）となるので、点ＭＲ′は内分点Ｏ，Ｏ′を結ぶ線上に存
在することになる。

【００３６】また、左眼用表示面４Ｌ上の点ＭＬ
（ｓ₁，ｄ₂）は、直線Ｏ，ＦＬ上にあるので、ｄ₂＝ｌ₁＋ｌ₂・ｓ₁／ｆ（１３）が成立する。ここで、左眼用表示面４Ｌ上の点ＭＬに対
応する虚像５上の点の座標を、ＭＬ′（ｓ₁′，
ｄ₂′）とすると、結像公式より、１／ｆ＝１／ｓ₁−１／ｓ₁′ （１４）となる。

【００３７】しかも、左眼用接眼光学系１Ｌの射出瞳側
主点ＯＬ、左眼用表示面４Ｌ上の点ＭＬおよびこの点Ｍ
Ｌに対応する虚像５上のＭＬ′は、主点間隔が０である
ことから、一直線上に並ぶので、ｓ₁／ｓ₁′＝（ｌ₁＋ｌ₂−ｄ₂）／（ｌ₁＋ｌ₂−ｄ₂′）（１５）となる。したがって、上記（１３),（１４) および（１
５）式から、ｄ₂′＝ｌ₁ （１６）となるので、点ＭＬ′も、同じく内分点Ｏ，Ｏ′を結ぶ
線上に存在することになる。以上より、左右の虚像５は
一致する。

【００３８】なお、上記説明では、点Ｏを、線分ＯＲ，
ＯＬの内分点としたが、ｌ₁やｌ₂のいずれかを負とし
ても、左右の虚像５を一致させる関係が成立する。言い
換えれば、左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒの映像表示素子
側主点ＯＲ，ＯＬを通る直線上の任意の一点と、左右の
接眼光学系１Ｌ，１Ｒの映像表示素子側焦点とを結ぶ直
線上に、表示面４Ｌ，４Ｒの対応する任意領域が位置す
れば、左右の虚像５は重なることになる。

【００３９】以上の説明から明らかなように、内分点Ｏ
の位置は、虚像５が形成される位置に対応する。したが
って、この点Ｏを、左右の主点の中点から偏って位置さ
せれば、虚像５を近づけた際に像位置を横方向にずらす
ことができる。具体的には、点Ｏを中点よりも、右眼用
接眼光学系１Ｒ側に位置させれば、虚像５は観察者の直
前方よりも右側で位置調整でき、また、左眼用接眼光学
系１Ｌ側に位置させれば、虚像５は観察者の直前方より
も左側で位置調整できるので、右利き用や左利き用の使
用に好適となる。

【００４０】また、右眼用接眼光学系１Ｒの映像表示素
子側主点と内分点Ｏとの間隔をｌ₁、内分点Ｏと左眼用
接眼光学系１Ｌの映像表示素子側主点との間隔をｌ₂と
したとき、１．５ｌ₁＜ｌ₂を満たすようにすれば、一
般的に多い右利き眼の人により好適であり、また、仮想
スクリーンの左寄りに情報が集まっている場合の使用に
好適となる。同様に、間隔ｌ₁およびｌ₂が、ｌ₁＞
１．５ｌ₂を満たすようにすれば、左利き眼の人に好適
となる。

【００４１】さらに、ｌ₁＝０またはｌ₂＝０、すなわ
ち点Ｏを左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒのいずれかの映像
表示素子側の主点とすれば、表示面を光軸に対し偏心移
動させる偏心手段を左右の光学系の一方のみに設ければ
よいので、部品点数を削減することができると共に、他
方の表示面はほぼ光軸上を移動させればよいので、製作
誤差の発生を抑えることができる。また、利き眼側の表
示面をほぼ光軸に沿って移動させるようにすれば、利き
眼側の映像中心の収差変動を抑えることができる。ま
た、特に、点Ｏを図１に示したように、右眼用接眼光学
系１Ｒの映像表示素子側主点とすれば、一般的に多い右
利き眼の人により好適になると共に、仮想スクリーンの
左寄りに情報が集まっている場合の使用にも好適とな
る。

【００４２】第２の発明においては、観察者が頭部装着
型映像表示装置を装着して、左右の眼球の瞳をそれぞれ
左右の射出瞳に重ねると、左右の映像表示素子に表示さ
れたそれぞれの映像は、左右の接眼光学系により虚像と
して左右眼球の網膜上に導かれて両眼視できるようにな
る。その際、光路を展開した状態で、右眼用共役像と左
眼用共役像とを同時に左右の接眼光学系の光軸方向に移
動させると、それぞれの接眼光学系と共役像との間隔が
変化して、虚像の奥行きが変化するが、この光軸方向へ
の移動の際に、左右の共役像の間隔が常に狭くなるの
で、奥行きに応じて輻輳角も変化することになる。しか
も、映像表示素子は、頭部装着型映像表示装置本体に固
定され、映像表示素子の共役像が共役像移動手段によっ
て移動するので、映像表示素子自体やそれに接続されて
いる配線等が損傷を受けることもなくなる。

【００４３】また、共役像移動手段を、左右の接眼光学
系の映像表示素子側の主点を通る直線上の任意の一点
と、左右の接眼光学系のそれぞれの映像表示素子側焦点
とを結ぶ直線上の任意の領域として、左右の共役像を移
動させるようにすれば、図１および図２で説明したよう
に、虚像の奥行きと輻輳角とがほぼ一致することになる
ので、虚像が観察し易くなる。

【００４４】この共役像移動手段は、例えば、図３に示
すように構成することができる。なお、図３において、
図１および図２に示したものと同一作用をなすものに
は、同一の符号を付して、その説明を省略する。すなわ
ち、左右の接眼光学系１Ｌ，１Ｒの光軸３Ｌ，３Ｒ上
で、各映像表示素子側に、ほぼ平行移動可能に反射面６
Ｒ，６Ｌを配置する。これら反射面６Ｒ，６Ｌは、光路
を展開した状態で、それらの法線が内側に向くように設
けると共に、ほぼ平行移動した際に、反射面６Ｒ，６Ｌ
が対応する光軸３Ｌ，３Ｒを中心として回動しないよう
に構成する。

【００４５】このように、反射面６Ｒ，６Ｌを設ける
と、それによって表示面４Ｒ，４Ｌの共役像７Ｒ，７Ｌ
が形成され、これらの共役像７Ｒ，７Ｌは、反射面６
Ｒ，６Ｌの平行移動に応じて移動することになる。例え
ば、反射面６Ｒ，６Ｌを、表示面４Ｒ，４Ｌと接眼光学
系１Ｒ，１Ｌとの間の光路長が短くなる方向に平行移動
（図３中では、反射面６Ｒ，６Ｌを実線で示す面から破
線で示す面へ移動）させると、反射面６Ｒ，６Ｌは互い
に内側を向いているので、共役像７Ｒ，７Ｌは接眼光学
系１Ｒ，１Ｌ側に近づく方向に移動すると共に、互いに
接近する方向に移動する（図３中では、共役像７Ｒ，７
Ｌが実線で示す面から破線で示す面へ移動する）。

【００４６】逆に、反射面６Ｒ，６Ｌを、表示面４Ｒ，
４Ｌと接眼光学系１Ｒ，１Ｌとの間の光路長が長くなる
方向に平行移動させると、上記の関係が逆になる。した
がって、眼球に導かれる虚像は、観察者に近い状態にあ
るときは、輻輳角が大きくなり、観察者から遠い状態に
あるときは、輻輳角が小さくなるので、虚像が見易くな
る。

【００４７】また、図３からも明らかなように、反射面
６Ｒ，６Ｌが光路を折り返しているので、反射面６Ｒ，
６Ｌの移動による共役像７Ｒ，７Ｌの移動量は、反射面
６Ｒ，６Ｌの移動量よりも大きくなる。したがって、映
像表示素子自体を移動させる場合に比べて、虚像位置調
整に必要なスペースを節約することができるので、装置
全体を小型化することが可能となる。

【００４８】なお、共役像を移動させる他の構成として
は、例えば、再結像光学系により映像表示素子を再結像
させて共役像を形成するようにし、この再結像光学系を
移動させて共役像を移動させることも考えられるが、小
型軽量化のためには、図３に示したように構成するのが
有利である。

【００４９】さらに、図３に示す構成において、反射面
６Ｒ，６Ｌを、ほぼ平面鏡とすると、反射面移動時の虚
像の歪みがないので、映像が見易くなる。

【００５０】なお、第１，第２の発明において、任意の
表示領域を、同じ映像あるいは視差を含んだほぼ等しい
映像で、直径１ｍｍの領域とすると、得られる虚像の重
なりを良好にできる。また、左右の接眼光学系を装置本
体に固定として、左右の映像表示素子またはその共役像
を移動させて像位置を調整するようにすれば、接眼光学
系を移動させて像位置を調整する場合と比較して、射出
瞳の移動がなく、像観察がし易くなる。

【００５１】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。先ず、図４および図５を参照して、頭部
装着型映像表示装置の概要を説明する。図４は、観察者
８がゴーグルタイプの頭部装着型映像表示装置９をバン
ド９Ａを介して装着し、映像を楽しんでいる状態を示す
ものである。この頭部装着型映像表示装置９は、図５に
一方の眼球に対応する光学系の構成を示すように、シャ
ッタ１０でシースルーの状態を遮断し、装置上部に設け
られているＬＣＤ（液晶表示器）よりなる映像表示素子
４からの映像を、ハーフミラー１１を透過させて凹面鏡
１２で反射させ、さらにハーフミラー１１で反射させて
観察するようになっている。この発明の一実施例では、
映像表示素子４をボールバー１３を介して上下方向（矢
印方向）に移動可能に構成する。以下、具体的構成につ
いて説明する。

【００５２】図６〜図８は、この発明の第１実施例を示
すものである。この実施例の頭部装着型映像表示装置
は、接眼光学系に反射用の光学素子を有しないないもの
である。したがって、映像表示素子４は、図５に示した
ものとは異なり、観察者の眼の前方に配設されているタ
イプのものである。なお、この発明は、かかる構成の他
にも、映像表示素子が観察者の耳の近傍に配設され、側
頭部に配設された接眼光学系を介して映像を観察するよ
う構成されたもの等、種々のタイプの頭部装着型映像表
示装置に適応することができる。

【００５３】この実施例では、図６に平面図を一部断面
で示すように、右眼用映像表示素子４Ｒおよび左眼用映
像表示素子４Ｌ上の映像を、それぞれ右眼用接眼レンズ
１４Ｒおよび左眼用接眼レンズ１４Ｌで拡大して観察す
る。なお、この実施例では、接眼レンズ１４Ｌ，１４Ｒ
を、それらの焦点距離をともに例えば６ｃｍとすると共
に、表示素子側の主点を結ぶ間隔も６ｃｍとする。これ
ら映像表示素子４Ｒ，４Ｌは、図７に部分斜視図をも示
すように、左右に長い矩形体として、画面１５Ｒ，１５
Ｌが観察者の左右の眼１６Ｌ，１６Ｒに対向するように
支持枠１７に支持する。

【００５４】支持枠１７には、その四隅に貫通孔１７
ａ，１７ｂ，１７ｃおよび１７ｄを形成し、これら貫通
孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃおよび１７ｄに、それぞれガ
イドバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび１８ｄを貫通さ
せる。ガイドバー１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび１８ｄ
は、それらのうちの一本、この実施例ではガイドバー１
８ａを、表面にネジを形成したボールネジをもって構成
する。また、支持枠１７には、ボールネジ１８ａに螺合
して、像位置調整ノブ１９を回転可能に設ける。このた
め、支持枠１７には、貫通孔１７ａの周囲に突起部１７
ｅを設け、また、像位置調整ノブ１９には、突起部１７
ｅに係合する突起部１９ｅを設けて、これら突起部１７
ｅおよび突起部１９ｅを回転可能に係合させることによ
り、像位置調整ノブ１９を支持枠１７に回転可能に設け
る。

【００５５】このようにして、この実施例では、像位置
調整ノブ１９を回動させることにより、像位置調整ノブ
１９、支持枠１７および映像表示素子４Ｒ，４Ｌを、ボ
ールネジ１８ａおよびガイドバー１８ｂ，１８ｃ，１８
ｄに沿って、すなわち観察者８に対して前後方向（矢印
方向）に一体に移動させるようにする。なお、この実施
例では、像位置調整ノブ１９を左へ２回転させると、映
像表示素子４Ｒ，４Ｌが光軸上を眼球１６Ｒ，１６Ｌ側
へ５ｍｍ移動するものとする。

【００５６】また、支持枠１７には、軸２１を中心に回
転可能にギア２０を設け、このギア２０を像位置調整ノ
ブ１９に形成したギヤに噛合させる。この実施例では、
像位置調整ノブ１９が２回転すると、ギア２０が逆方向
に１回転するようにする。ギア２０には、カム２２を設
け、このカム２２に、左眼用映像表示素子４Ｌに設けた
突起２３を当接させる。また、突起２３を設けた側とは
反対側の左眼用映像表示素子４Ｌの端部と支持枠１７と
の間にはバネ２４を設け、これにより突起２３がカム２
２に常に当接するように附勢する。なお、カム２２は、
軸２１から突起２３の当接面までの距離と、ギア２０の
回転角とが比例関係となるように、図８に示すように、
渦巻き形状の面をもって構成する。この実施例では、カ
ム２２が１回転すると、軸２１から突起２３の当接面ま
での距離が５ｍｍ変化するように構成する。

【００５７】上記構成において、像位置調整ノブ１９を
回転操作すると、左右の映像表示素子４Ｒ，４Ｌは、光
軸上を、例えば眼球１６Ｌ，１６Ｒ側に一体に移動する
と共に、左眼用映像表示素子４Ｌは、さらに、像位置調
整ノブ１９の回転によるカム２２の回転に伴い、例え
ば、カム２２が図８に示すように、破線状態から実線状
態に回転するのに伴い、突起２３を介してバネ２４の付
勢力に抗して右方向、すなわち右眼用映像表示素子４Ｒ
に近づく方向に移動する。

【００５８】ここで、左右の映像表示素子４Ｒ，４Ｌ
は、像位置調整ノブ１９の回転に比例して光軸上を移動
し、像位置調整ノブ１９が左方向に２回転すると、眼球
１６Ｌ，１６Ｒ側に５ｍｍ移動する。また、左眼球用の
映像表示素子４Ｌは、カム２２の回転に比例して右眼用
映像表示素子４Ｒの光軸側に移動し、像位置調整ノブ１
９が左方向に２回転してカム２２が一回転すると、右眼
用映像表示素子４Ｒの光軸側に５ｍｍ移動する。

【００５９】したがって、この実施例によれば、像位置
調整ノブ１９を回動操作することにより、左右の映像表
示素子４Ｌ，４Ｒを、それらの中心が図６において太線
で表した経路を通るように、しかも、右眼用の接眼光学
系１４Ｒの表示素子側の主点ＯＲと、左右の接眼レンズ
１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれの表示素子側の焦点ＦＬ，Ｆ
Ｒと結ぶ直線上の領域を平行に移動させることができる
ので、観察者８が観察する奥行きと輻輳角とを一致させ
ることができる。

【００６０】また、この実施例によれば、図１で説明し
たように、右眼１６Ｒの直前方に映像の中心部がある虚
像が得られるので、右眼が利き眼の観察者に有利である
と共に、例えば、コンピュータプログラムの作成時等、
表示面の左寄りに情報を表示する場合が多い使用におい
て好適である。さらに、この実施例では、横方向の移動
を、左眼用の映像表示素子４Ｌのみとしたので、構成を
簡単にできる。

【００６１】なお、第１実施例では、左眼用の映像表示
素子４Ｌを光軸方向およびそれと直交する方向に、右眼
用の映像表示素子４Ｒを光軸方向のみにそれぞれ移動可
能としたが、逆に、左眼用の映像表示素子４Ｌを光軸方
向のみに、右眼用の映像表示素子４Ｒを光軸方向および
それと直交する方向に移動可能に構成することもでき
る。この場合には、利き眼が左眼の観察者に有利とな
る。また、像位置調整ノブ１９は、手動操作に限らず、
モータ等の動力源を用いて回転駆動するよう構成するこ
ともできる。さらに、図５において説明したように、左
右の映像表示素子４Ｌ，４Ｒの前方にシャッタを設け
て、外界と映像とを違和感なく同時に観察するスーパー
インポーズができるよう構成することもできる。

【００６２】図９〜１１は、この発明の第２実施例を示
すもので、第１実施例と同様の作用を成すものには同じ
参照番号を付して、その説明を省略する。この実施例
は、移動可能な反射面６Ｌ，６Ｒを用いて、前後方向の
虚像移動に伴う輻輳変換を行うようにしたものである。
すなわち、左右の映像表示素子４Ｌ，４Ｒを固定し、反
射面６Ｌ，６Ｒを移動させて、左右の映像表示素子４
Ｌ，４Ｒの共役像を、それぞれ左右の投影光学系の表示
素子側主点を結ぶ線分の中点と、それぞれの焦点とを結
ぶ線上を移動させるようにしたものである。

【００６３】図９に示すように、右眼用光学系は、右眼
用映像表示素子４Ｒの映像を、右眼用移動反射面６Ｒ、
右眼用接眼レンズ１４Ｒおよび反射面２５Ｒを経て観察
者８の右眼１６Ｒに投影するよう構成する。ここで、映
像表示素子４Ｒ、接眼レンズ１４Ｒおよび反射面２５Ｒ
は、装置本体に固定し、反射面６Ｒは、左右の接眼光学
系の光軸３Ｌ，３Ｒ間の距離をＬ、左右の接眼レンズ１
４Ｌ，１４Ｒの焦点距離をｆとするとき、ｔａｎθ＝Ｌ
／２ｆを満たすように、接眼レンズ１４Ｒの光軸に対し
てθだけ傾いて、該接眼レンズ１４Ｒの光軸方向に移動
するよう構成する。

【００６４】なお、映像表示素子４Ｒは、その表示面
が、接眼レンズ１４Ｒの表示素子側主点ＯＲから反射面
６Ｒ側の光軸上の任意の点を折返点２６とし、該折返点
２６から光軸３Ｒに対して２θを成す軸に対して垂直
で、かつその軸上に表示面中心部が位置すると共に、該
表示面中心から折返点２６を経て接眼レンズ１４Ｒの表
示素子側主点ＯＲに到るまでの二線分の和がｆとなる位
置に配置する。左眼用光学系についても、上記の右眼用
光学系と同様に構成して面対称に配置する。

【００６５】ここで、反射面２５Ｒ，６Ｒおよび２５
Ｌ，６Ｌで曲げられた光軸３Ｒ，３Ｌを直線に展開する
と、左右の映像表示素子４Ｌ，４Ｒ、反射面６Ｌ，６Ｒ
および接眼レンズ１４Ｌ，１４Ｒに対して、それぞれ図
９に破線で示すように、左右の映像表示素子共役像４
Ｌ′，４Ｒ′、反射面共役像６Ｌ′，６Ｒ′および接眼
レンズ共役像１４Ｌ′，１４Ｒ′が形成される。

【００６６】この状態で、反射面６Ｒ，６Ｌを図中矢印
で示す方向に平行移動させると、映像表示素子４Ｒ，４
Ｌの共役像４Ｒ′，４Ｌ′は、それぞれの表示素子側主
点（共役像）ＯＲ′，ＯＬ′を結ぶ線分の中心点Ｏ′
と、それぞれの焦点（共役像）ＦＲ′，ＦＬ′とを結ぶ
直線上を移動することになる。これを証明するには、図
１０において、反射面を移動させることによる共役像４
Ｒ′の偏心量Δｄと、光軸上の移動量Δｓとの比Δｄ：
Δｓが、ＯＲ′，Ｏ′間の距離であるＬ／２と、Ｏ
Ｒ′，ＦＲ′間の距離であるｆとの比（Ｌ／２）：ｆに
等しいこと、つまりΔｄ／Δｓ＝（Ｌ／２）／ｆを示せ
ばよいことになる。

【００６７】以下、このことを図１０を参照して説明す
る。図１０において、４Ｒ″は反射面２５Ｒによる共役
像を示し、ＦＲ″は反射面６Ｒが折り返し点２６に重な
ったときの光軸と表示素子４Ｒとの交点の反射面２５Ｒ
による像を示す。ここで、反射面６ＲがΔｍだけ光軸上
を移動したときのΔｓとΔｄについて考える。反射面像
６Ｒ′の移動後の接眼レンズ像１４Ｒ′の光軸と、表示
素子像４Ｒ″との交点をａとすると、Δｄは像ＦＲ″と
交点ａとの距離に等しくなる。この距離は、移動後の反
射面像６Ｒ′と光軸との交点ｂを通り、線分ＦＲ″，ａ
に平行で、交点ｂから反射面６Ｒの移動前の光軸までの
交点ｃまでの距離ｂｃに等しい（Δｄ＝ｃｂ）。

【００６８】また、Δｓは、光軸上の距離の変化量と同
じであるので、ＦＲ″から折返点の像２６″を経たＯ
Ｒ′までの距離と、交点ａから交点ｂを経たＯＲ′まで
の距離との差となる。ここで、線分ＦＲ″，ｃと、線分
ａ，ｂは等しく、かつ線分ｂ，ＯＲ′が共通の光軸とな
るので、その差は、交点ｃから像２６″を経た交点ｂま
での距離となる（Δｓ＝ｃ２６″＋２６″ｂ）。ここ
で、三角形ｂ，ｃ，２６″は直角三角形となり、∠ｃ，
２６″，ｂは、反射面６Ｒの傾きがθなので、その二倍
の２θとなり、かつ線分２６″ｂがΔｍなので、 Δｄ＝ｃｂ＝Δｍ・sin ２θ （１７）および、 Δｓ＝ｃ２６″＋２６″ｂ＝Δｍ（ cos２θ＋１）（１８）となる。したがって、（１７）および（１８）式から、 Δｄ／Δｓ＝（sin ２θ）／（ cos２θ＋１）＝ tanθ （１９）が得られる。

【００６９】以上のことから、 tanθ＝Ｌ／（２ｆ）と
することで、Δｄ／Δｓ＝（Ｌ／２）／ｆを満たし、こ
の条件下で、反射面６Ｒ，６Ｌを、図９に矢印で示す方
向に平行移動させれば、映像表示素子４Ｒ，４Ｌの共役
像４Ｒ′，４Ｌ′は、それぞれの表示素子側主点（共役
像）ＯＲ′，ＯＬ′を結ぶ線分の中点Ｏ′と、それぞれ
の焦点（共役像）ＦＲ′，ＦＬ′とを結ぶ直線上を移動
することになり、また映像表示素子４Ｒ，４Ｌの中心部
分の虚像が、観察者８の真っ直ぐ前方に形成されること
になる。

【００７０】図１１は、反射面６Ｒ，６Ｌを移動させる
ための構成を示すもので、接眼レンズ等を省略して示し
ている。この実施例では、シャフト２８を、これに一体
に設けた調整ノブ２７により回転させることにより、反
射面６Ｒ，６Ｌを平行移動させる。このため、シャフト
２８の両端部には、それぞれ左右対称の形状にボールネ
ジ２９Ｒ，２９Ｌを形成し、反射面６Ｒ，６Ｌには、ボ
ールネジ２９Ｒ，２９Ｌに噛合して鋸歯状のネジヤマ３
０Ｒ，３０Ｌを一体に設ける。

【００７１】図１１において、調整ノブ２７を操作して
シャフト２８を回動させると、反射面６Ｒ，６Ｌは、シ
ャフト２８の軸方向で、シャフト２８の回動方向に応じ
て、互いに近寄る方向あるいは遠ざかる方向に平行移動
するので、これにより虚像位置を合わせることができ
る。

【００７２】この実施例によれば、映像表示素子４Ｒ，
４Ｌを装置本体に固定できるので、映像表示素子４Ｒ，
４Ｌへの図示しない配線等を傷めることなく、虚像の奥
行きおよび輻輳角を満足した値に容易に調整することが
できると共に、その調整のためのスペースも小さくでき
るので、装置全体を小型化できる。

【００７３】なお、第２実施例では、左右眼球の中心の
真っ直ぐ前方に虚像中心を形成するようにしたが、線分
ＯＲ′，Ｏ′と線分Ｏ′，ＯＬ′とを、それぞれ
１₁′，１ ₂′（１₁′≠１₂′）として、左右眼球の
中心から偏った前方に虚像中心を形成するようにするこ
ともできる。この場合には、反射面６Ｒ，６Ｌを、それ
ぞれ光路を展開した状態で、互いの光軸方向に傾け、反
射面６Ｒの傾き角θＲを、ｔａｎθＲ＝１₁′／ｆを満
たす角度とし、反射面６Ｌの傾き角θＬを、ｔａｎθＬ
＝１₂′／ｆを満たす角度とすればよい。もちろん、１
₁′または１₂′は、０（ゼロ）や負の値としても虚像
を重ねることができる。

【００７４】また、反射面６Ｒ，６Ｌを移動させる手段
は、上記の構成に限らず、例えば、モータ等の動力源を
用いて電気的に行うよう構成することもできる。さら
に、反射面２５Ｒ，２５Ｌをハーフミラーとして、外界
と映像とを違和感なく同時に観察するスーパーインポー
ズができるよう構成することもできる。

【００７５】図１２は、この発明の第３実施例を示すも
のである。この光学系は、光路を展開した状態では、第
２実施例とほぼ同様であるが、固定の反射面の構成およ
び配置位置が第２実施例と異なっている。したがって、
第２実施例におけると同様の作用をなすものには、同じ
参照番号を付してその説明を省略する。

【００７６】図１２に示すように、右眼用光学系は、右
眼用映像表示素子４Ｒの映像を、右眼用移動反射面６Ｒ
および右眼用プリズム３３Ｒを経て観察者８の右眼１６
Ｒに投影するよう構成する。プリズム３３Ｒは、透過反
射面３２Ｒと、焦点距離ｆのパワーを有する反射面３１
Ｒとを有し、反射面６Ｒで反射された映像を、透過反射
面３２Ｒを透過させて反射面３１Ｒで反射させ、さらに
透過反射面３２Ｒで反射させて右眼１６Ｒに導くよう構
成する。

【００７７】ここで、映像表示素子４Ｒおよびプリズム
３３Ｒは装置本体に固定し、反射面６Ｒは左右の光学系
の光軸間の距離をＬとするとき、ｔａｎθ＝Ｌ／２ｆ
（ｆは、反射面３１Ｒの焦点距離）を満たすように、プ
リズム３３Ｒの光軸に対してθだけ傾いて移動するよう
構成する。また、映像表示素子４Ｒは、その表示面が、
プリズム３３Ｒの表示素子側主点ＯＲから反射面６Ｒ側
の光軸上の任意の点を折返点２６とし、該折返点２６か
ら光軸に対して２θを成す軸に対して垂直で、かつその
軸上に表示面中心部が位置すると共に、該表示面中心か
ら折返点２６を経てプリズム３３Ｒの表示素子側主点Ｏ
Ｒに到るまでの二線分の和がｆとなる位置に配置する。
左眼用光学系についても、上記の右眼用光学系と同様に
構成して面対称に配置する。

【００７８】なお、反射面６Ｒ，６Ｌ上および反射面３
１Ｒ，３１Ｌ上には、反射の際に９０度偏光方向が変わ
るコーティングして、正規な光軸での反射による光量損
失を少なく抑えるようにすると共に、透過反射面３２
Ｒ，３２Ｌは、映像表示素子４Ｒ，４Ｌの光束が直接眼
球に入射しないように、映像表示素子４Ｒ，４Ｌの偏光
方向は反射し、それと直行する偏光方向は透過する偏光
ビームスプリッタをもって構成する。

【００７９】この実施例において、第２実施例で説明し
たと同様に、反射面６Ｒ，６Ｌ、反射面３１Ｒ，３１Ｌ
および透過反射面３２Ｒ，３２Ｌで曲げられる光軸を直
線に展開して、反射面６Ｒ，６Ｌを図中矢印で示す方向
に一体的に平行移動させると、それぞれの映像表示素子
４Ｒ，４Ｌの共役像は、それぞれの表示素子側主点（Ｏ
Ｒ，ＯＬの像）の中点と、それぞれの焦点を結ぶ線上を
移動することになる。したがって、第２実施例における
と同様に、映像表示素子４Ｒ，４Ｌの中心部分の虚像
は、左右の射出瞳の中心を通る観察者８の真っ直ぐ前方
の直線上に形成されることになる。なお、この実施例で
は、反射面を３枚づつを用いているので、表示させる映
像は、左右が反転することになる。

【００８０】以上のように、この実施例によれば、第２
実施例におけると同様に、映像表示素子４Ｒ，４Ｌを装
置本体に固定できるので、映像表示素子４Ｒ，４Ｌへの
図示しない配線等を傷めることなく、虚像の奥行きおよ
び輻輳角を満足した値に容易に調整することができる。
また、反射面６Ｒ，６Ｌと反射面３１Ｒ，３１Ｌとの間
に、透過反射面３２Ｒ，３２Ｌを介在させて、光軸の折
り返しを増やしているので、接眼光学系をコンパクト化
することができ、したがって装置全体を小型にできる。
さらに、透過反射面３２Ｒ，３２Ｌを透過する外界光に
より外界像も観察できるので、外界と映像とを違和感な
くスーパーインポーズできる。

【００８１】なお、この発明は、上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能
である。例えば、映像表示素子に表示される映像を再結
像させる再結像光学系を付加することもできる。このよ
うにすれば、例えば、図１０においてＦＲ″，ＯＲ′間
の光路中に再結像面を形成することができるので、接眼
光学系の表示素子側主点までの距離（焦点距離）を短く
でき、視角を大きくすることができる。

【００８２】また、接眼光学系に、少なくとも表示素子
側から正のパワーを有する面および負のパワーを有する
面を設けることもできる。このようにすれば、例えば、
図１０においてＦＲ″から接眼レンズ１４Ｒ′まで間
（またはその近傍）に、表示素子側主点を形成できるの
で、表示素子から接眼光学系の表示素子側主点までの距
離（焦点距離）を短くでき、視角を大きくすることがで
きる。

【００８３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１の
発明によれば、観察者の効き眼を考慮した、あるいは虚
像を近づけた際に情報量の多い表示部分が見やすい位置
に移動できる頭部装着型映像表示装置を得ることができ
る。

【００８４】また、第２の発明によれば、映像表示素子
を装置本体に固定した状態で、両眼虚像を容易にほぼ一
致でき、しかも小型にできる頭部装着型映像表示装置を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の原理を説明するための図である。

【図２】同じく、第１の発明の原理を説明するための図
である。

【図３】第２の発明の原理を説明するための図である。

【図４】この発明にかかる頭部装着型映像表示装置の使
用状態を示す側面図である。

【図５】同じく、この発明にかかる頭部装着型映像表示
装置の概略構成を示す概要図である。

【図６】この発明の第１実施例の要部の構成を一部断面
で示す平面図である。

【図７】図６の部分斜視図である。

【図８】同じく、図６の部分詳細図である。

【図９】この発明の第２実施例の要部の構成を示す図で
ある。

【図１０】第２実施例の作用を説明するための図であ
る。

【図１１】図９の部分斜視図である。

【図１２】この発明の第３実施例の要部の構成を示す図
である。

【図１３】従来の頭部装着型映像表示装置の構成を示す
図である。

【図１４】その作用を説明するための図である。

【符号の説明】

１Ｌ，１Ｒ接眼光学系２Ｌ，２Ｒ接眼光学系の主平面３Ｌ，３Ｒ接眼光学系の光軸４Ｌ，４Ｒ映像表示素子５Ｌ，５Ｒ虚像６Ｌ，６Ｒ反射面（表示面移動手段・共役像移動手
段）７Ｌ，７Ｒ映像表示素子の共役像８観察者９頭部装着型映像表示装置１２凹面鏡（接眼光学系）１４Ｌ，１４Ｒ接眼レンズ（接眼光学系）１５Ｒ，１５Ｌ画面１６Ｌ，１６Ｒ観察者眼球１７支持枠１８ａボールネジ１９像位置調整ノブ２０ギア２２カム２３突起２４バネ２７調整ノブ２８シャフト２９Ｒ，２９Ｌボールネジ３１Ｌ，３１Ｒ反射面３２Ｌ，３２Ｒ透過反射面３３Ｌ，３３Ｒプリズム（接眼光学系）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】右眼用の映像を表示する右眼用映像表示
素子と、左眼用の映像を表示する左眼用映像表示素子
と、前記右眼用の映像を観察者の右側眼球に導くため
に、前記右眼用映像表示素子からの光束によって右眼用
射出瞳を形成する右眼用接眼光学系と、前記左眼用の映
像を観察者の左側眼球に導くために、前記左眼用映像表
示素子からの光束によって左眼用射出瞳を形成する左眼
用接眼光学系とを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、光路を展開した状態で、前記左右の接眼光学系の表示素
子側の主点どうしを結ぶ線分の中点から偏った任意の一
点と、前記左右の接眼光学系のそれぞれの表示素子側の
焦点とを結ぶ直線上の任意の領域で、前記右眼用映像表示素子またはその共役像である右眼用
表示面と、前記左眼用映像表示素子またはその共役像で
ある左眼用表示面とを、それらの間隔を変化させつつ、
前記左右の接眼光学系の光軸方向にほぼ平行移動させる
表示面移動手段を有することを特徴とする頭部装着型映
像表示装置。
【請求項２】前記任意の一点は、前記左右の接眼光学
系の一方の表示素子側の主点であることを特徴とする請
求項１記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項３】右眼用の映像を表示する右眼用映像表示
素子と、左眼用の映像を表示する左眼用映像表示素子
と、前記右眼用の映像を観察者の右側眼球に導くため
に、前記右眼用映像表示素子からの光束によって右眼用
射出瞳を形成する右眼用接眼光学系と、前記左眼用の映
像を観察者の左側眼球に導くために、前記左眼用映像表
示素子からの光束によって左眼用射出瞳を形成する左眼
用接眼光学系とを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、光路を展開した状態で、前記左右の映像表示素子が固定
状態にあるときの、前記右眼用映像表示素子の共役像で
ある右眼用共役像と、前記左眼用眼用映像表示素子の共
役像である左眼用共役像とを、その少なくとも一方の共役像が、他方の接眼光学系の光
軸側にほぼ平行移動するように、前記左右の接眼光学系
の光軸方向に移動させる共役像移動手段を有することを
特徴とする頭部装着型映像表示装置。
【請求項４】前記共役像移動手段は、前記左右の共役
像を、前記左右の接眼光学系の表示素子側の主点を通る
直線上の任意の一点と、前記左右の接眼光学系のそれぞ
れの表示素子側焦点とを結ぶ直線上を移動させるよう構
成したことを特徴とする請求項３記載の頭部装着型映像
表示装置。
【請求項５】前記共役像移動手段は、ほぼ平行移動し
て前記左右の共役像を移動させる反射面を有し、該反射
面を、光路を展開した状態で、当該反射面で反射される
光軸とは他方の光軸側に向けて配置したことを特徴とす
る請求項３または４記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項６】前記反射面を、ほぼ平面鏡をもって構成
したことを特徴とする請求項５記載の頭部装着型映像表
示装置。