JPH09243955A - 頭部装着型液晶表示装置 - Google Patents
頭部装着型液晶表示装置Info
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- JPH09243955A JPH09243955A JP8053297A JP5329796A JPH09243955A JP H09243955 A JPH09243955 A JP H09243955A JP 8053297 A JP8053297 A JP 8053297A JP 5329796 A JP5329796 A JP 5329796A JP H09243955 A JPH09243955 A JP H09243955A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ束を用いて小型軽量で広い視野を
有する頭部装着型液晶表示装置を実現する。 【解決手段】 液晶表示素子の対向基板を、観察者側端
面を拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状に加工した光
ファイバ束で構成する。もしくは、液晶表示素子画像を
正立等倍結像系を用いて光ファイバ束液晶表示素子側端
面に結像する。
有する頭部装着型液晶表示装置を実現する。 【解決手段】 液晶表示素子の対向基板を、観察者側端
面を拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状に加工した光
ファイバ束で構成する。もしくは、液晶表示素子画像を
正立等倍結像系を用いて光ファイバ束液晶表示素子側端
面に結像する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、頭部装着型液晶表
示装置に関する。
示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、表示画面の臨場感を高める要請に
応えるために、頭部装着型液晶表示装置が提案されてい
る。これらの代表的な例として、特開昭５９−１１７８
７６などが挙げられる。
応えるために、頭部装着型液晶表示装置が提案されてい
る。これらの代表的な例として、特開昭５９−１１７８
７６などが挙げられる。
【０００３】ところで前記頭部装着型液晶表示装置には
長時間の映像鑑賞を可能とするために小型軽量であるこ
とが求められる。小型軽量化を達成するためには拡大光
学手段をなるべく簡素な構成にする必要がある。しか
し、拡大光学手段を簡素な構成にしようとすると拡大光
学手段で発生する各種光学収差、中でもとりわけ像面湾
曲を補正することができず、視野角の大きい領域で観察
画像の画質が劣化する。従って、小型軽量でかつ広い観
察視野を有する頭部装着型液晶表示装置を実現すること
は困難であった。
長時間の映像鑑賞を可能とするために小型軽量であるこ
とが求められる。小型軽量化を達成するためには拡大光
学手段をなるべく簡素な構成にする必要がある。しか
し、拡大光学手段を簡素な構成にしようとすると拡大光
学手段で発生する各種光学収差、中でもとりわけ像面湾
曲を補正することができず、視野角の大きい領域で観察
画像の画質が劣化する。従って、小型軽量でかつ広い観
察視野を有する頭部装着型液晶表示装置を実現すること
は困難であった。
【０００４】これを解決するために、光ファイバー束を
用いて液晶表示素子の平面像を２次曲面像に変換するこ
とにより前記像面湾曲の問題を解決する方法が平６−３
０８３９６、平６−３０８４２３、平６−３４７７０８
に提案されている。これを図６を用いて説明する。
用いて液晶表示素子の平面像を２次曲面像に変換するこ
とにより前記像面湾曲の問題を解決する方法が平６−３
０８３９６、平６−３０８４２３、平６−３４７７０８
に提案されている。これを図６を用いて説明する。
【０００５】液晶表示素子６０１に表示された平面画像
は光ファイバ束６０２中を伝送して光ファイバ束の観察
側端面に６０３に表示され、この面が２次画像表示面と
なり、観察者６０５は拡大光学手段６０４を通して、こ
の２次画像表示面を拡大観察する。
は光ファイバ束６０２中を伝送して光ファイバ束の観察
側端面に６０３に表示され、この面が２次画像表示面と
なり、観察者６０５は拡大光学手段６０４を通して、こ
の２次画像表示面を拡大観察する。
【０００６】ここで、観察側端面６０３は拡大光学手段
６０４で発生する像面湾曲に沿った形状に加工されてい
るので、観察者６０５はフラットな観察画像を見ること
ができ、視野角の大きな領域においても観察画像の画質
の劣化が少なくなる。したがって、拡大光学手段６０４
を簡素な構成にしても、広い視野の観察画像を観察する
ことが可能になる。すなわち小型軽量で広い観察視野を
有する頭部装着型液晶表示装置が得られる。
６０４で発生する像面湾曲に沿った形状に加工されてい
るので、観察者６０５はフラットな観察画像を見ること
ができ、視野角の大きな領域においても観察画像の画質
の劣化が少なくなる。したがって、拡大光学手段６０４
を簡素な構成にしても、広い視野の観察画像を観察する
ことが可能になる。すなわち小型軽量で広い観察視野を
有する頭部装着型液晶表示装置が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この頭部装着型液晶表
示装置には、液晶表示素子の画像を光ファイバ束で伝送
する際に画質が劣化するために、観察画像の画質が悪い
という課題がある。
示装置には、液晶表示素子の画像を光ファイバ束で伝送
する際に画質が劣化するために、観察画像の画質が悪い
という課題がある。
【０００８】この原因を図７ を用いて説明する。
【０００９】図７は液晶表示素子と光ファイバ束が接し
ている状態の拡大断面図である。７０１は液晶表示素
子、７０２は光ファイバ束である。個々の薄膜トランジ
スタ７１４に挟まれた領域７０３〜７０５はそれぞれ液
晶表示素子の１画素であり、そのサイズは通常数４０μ
ｍ角程度である。
ている状態の拡大断面図である。７０１は液晶表示素
子、７０２は光ファイバ束である。個々の薄膜トランジ
スタ７１４に挟まれた領域７０３〜７０５はそれぞれ液
晶表示素子の１画素であり、そのサイズは通常数４０μ
ｍ角程度である。
【００１０】ここで光ファイバ束７０２を構成する光フ
ァイバ７０６〜７０８の径は液晶表示素子の画素とほぼ
同一サイズのものとする。この場合光ファイバ１本につ
き液晶表示素子の１画素の情報を伝達できれば（例え
ば、画素７０４の情報のみが光ファイバ７０７を伝達す
れば）光ファイバ束の観察側端面に液晶表示素子の画像
を劣化なく伝達することができ、画質がオリジナル画像
と同等の２次画像表示を行うことが可能である。
ァイバ７０６〜７０８の径は液晶表示素子の画素とほぼ
同一サイズのものとする。この場合光ファイバ１本につ
き液晶表示素子の１画素の情報を伝達できれば（例え
ば、画素７０４の情報のみが光ファイバ７０７を伝達す
れば）光ファイバ束の観察側端面に液晶表示素子の画像
を劣化なく伝達することができ、画質がオリジナル画像
と同等の２次画像表示を行うことが可能である。
【００１１】ところで、液晶表示素子７０１の左にある
バックライト（図示していない）から発する光線は広い
角度分布を有するため各画素を通る光線は７０９のよう
な広がった光束である。また、対向基板７１０は通常１
ｍｍ程度の厚さを有するため、各画素と光ファイバの距
離は画素の大きさに比すと極めて離れている。
バックライト（図示していない）から発する光線は広い
角度分布を有するため各画素を通る光線は７０９のよう
な広がった光束である。また、対向基板７１０は通常１
ｍｍ程度の厚さを有するため、各画素と光ファイバの距
離は画素の大きさに比すと極めて離れている。
【００１２】この二つの原因により、例えば画素７０４
の中心を通る光束７０９は、光ファイバに入射するとき
に光ファイバ７０７のみならずそれと隣接する光ファイ
バ７０６および７０８にも入射してしまう。
の中心を通る光束７０９は、光ファイバに入射するとき
に光ファイバ７０７のみならずそれと隣接する光ファイ
バ７０６および７０８にも入射してしまう。
【００１３】すなわち、画素７０４で変調された光束７
０７は光ファイバ束に入射する時点で、画素７０４のサ
イズよりも空間的に大きく広がってしまい、これは画素
７０４がぼけた状態で光ファイバ束に入射する事に相当
する。
０７は光ファイバ束に入射する時点で、画素７０４のサ
イズよりも空間的に大きく広がってしまい、これは画素
７０４がぼけた状態で光ファイバ束に入射する事に相当
する。
【００１４】さらには、光ファイバ７０８に入射する光
線を見てみると、画素７０５を透過した光束７１１およ
び画素７０４を透過した光線７１２が混在したものにな
る。従って、光ファイバ７０８を伝送する画像情報は画
素７０４と７０５および同様な理由により画素７０５の
下の画素の混合したものとなってしまう。さらには、図
７は説明を分かりやすくするために実際のディメンジョ
ンとは異なるディメンジョンで描いてあるが、液晶層７
１３は１０μｍ程度のものであるため、対向基板７１０
の厚さは図７に図示してあるよりはるかに厚い。従っ
て、１本の光ファイバの伝達する情報は多数の画素の情
報が混在したものとなり、光ファイバ束の観察側端面に
形成される２次表示画像の画質は劣化することを余儀な
くされる。
線を見てみると、画素７０５を透過した光束７１１およ
び画素７０４を透過した光線７１２が混在したものにな
る。従って、光ファイバ７０８を伝送する画像情報は画
素７０４と７０５および同様な理由により画素７０５の
下の画素の混合したものとなってしまう。さらには、図
７は説明を分かりやすくするために実際のディメンジョ
ンとは異なるディメンジョンで描いてあるが、液晶層７
１３は１０μｍ程度のものであるため、対向基板７１０
の厚さは図７に図示してあるよりはるかに厚い。従っ
て、１本の光ファイバの伝達する情報は多数の画素の情
報が混在したものとなり、光ファイバ束の観察側端面に
形成される２次表示画像の画質は劣化することを余儀な
くされる。
【００１５】本発明は上記課題を解決するために為され
たものであり、その目的とするところは、小型軽量なが
ら広い視野角と高い画質を有する頭部装着型液晶表示装
置を提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、小型軽量なが
ら広い視野角と高い画質を有する頭部装着型液晶表示装
置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の頭部装着型液晶
表示装置は上記した問題を解決するためになされたもの
であり、少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶表示
素子の拡大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶表示
素子および前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持する
保持手段からなる頭部装着型液晶表示装置において、前
記液晶表示素子の観察側対向基板が光ファイバー束で形
成されており、かつ、前記光ファイバー束の観察側端面
が、前記拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状をしてい
ることを特徴とする。
表示装置は上記した問題を解決するためになされたもの
であり、少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶表示
素子の拡大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶表示
素子および前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持する
保持手段からなる頭部装着型液晶表示装置において、前
記液晶表示素子の観察側対向基板が光ファイバー束で形
成されており、かつ、前記光ファイバー束の観察側端面
が、前記拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状をしてい
ることを特徴とする。
【００１７】液晶表示素子の観察側対向基板が光ファイ
バー束で形成されているので、液晶表示素子の画素と光
ファイバ束の距離を近接させることができる。すると、
一つの画素で変調された光束が空間的に大きく広がらな
いうちに光ファイバ束に入射するので、ある画素で変調
された光束はその画素と同程度の空間的広がりを維持し
たまま光ファイバ束を伝送する。さらには、同様の理由
により、１本の光ファイバーを伝送する画像情報はほぼ
１つの画素の画像情報に対応することになり、その周辺
の画素の画像情報が混じる割合が小さい。従って、２次
表示画像の画質の劣化は少なく、観察者は画質の高い観
察画像を見ることが可能になる。
バー束で形成されているので、液晶表示素子の画素と光
ファイバ束の距離を近接させることができる。すると、
一つの画素で変調された光束が空間的に大きく広がらな
いうちに光ファイバ束に入射するので、ある画素で変調
された光束はその画素と同程度の空間的広がりを維持し
たまま光ファイバ束を伝送する。さらには、同様の理由
により、１本の光ファイバーを伝送する画像情報はほぼ
１つの画素の画像情報に対応することになり、その周辺
の画素の画像情報が混じる割合が小さい。従って、２次
表示画像の画質の劣化は少なく、観察者は画質の高い観
察画像を見ることが可能になる。
【００１８】この場合、液晶表示素子の観察側に設ける
偏光板を、光ファイバ束の液晶表示素子側端面に設ける
ことが必要である。
偏光板を、光ファイバ束の液晶表示素子側端面に設ける
ことが必要である。
【００１９】現在もっとも一般的に用いられているＴＮ
モード液晶表示素子においては、その光源側に偏光子を
配置し、それを透過した直線偏光に対して液晶層で位相
変調をかけ、変調を受けた偏光を液晶表示素子の観察側
に配置した検光子でフィルタリングすることにより揮度
変調に変換して表示を行っている。
モード液晶表示素子においては、その光源側に偏光子を
配置し、それを透過した直線偏光に対して液晶層で位相
変調をかけ、変調を受けた偏光を液晶表示素子の観察側
に配置した検光子でフィルタリングすることにより揮度
変調に変換して表示を行っている。
【００２０】ところで、通常、光ファイバ束は光ファイ
バに圧力をかけて束ねることにより作成するため、個々
の光ファイバが径方向に変形し、そのため特有の偏波モ
ードを有することになる。従って、光ファイバ束の観察
側端面もしくはそれより観察者側の光路上に検光子を設
けた場合、液晶層で位相変調を受けた偏光は検光子に到
達する前に光ファイバ束で余計な位相変調を受けること
になり、所望の変調を得られないのである。
バに圧力をかけて束ねることにより作成するため、個々
の光ファイバが径方向に変形し、そのため特有の偏波モ
ードを有することになる。従って、光ファイバ束の観察
側端面もしくはそれより観察者側の光路上に検光子を設
けた場合、液晶層で位相変調を受けた偏光は検光子に到
達する前に光ファイバ束で余計な位相変調を受けること
になり、所望の変調を得られないのである。
【００２１】また本発明の頭部装着型液晶表示素子は、
少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶表示素子の拡
大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶表示素子およ
び前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持する保持手段
からなる頭部装着型液晶表示装置において、前記液晶表
示素子と前記拡大光学手段の間の光路に、液晶表示素子
側から順に正立等倍結像系、光ファイバ束が設けられて
おり、かつ、前記光ファイバー束の観察側端面が、前記
拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状をしていることを
特徴とする。
少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶表示素子の拡
大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶表示素子およ
び前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持する保持手段
からなる頭部装着型液晶表示装置において、前記液晶表
示素子と前記拡大光学手段の間の光路に、液晶表示素子
側から順に正立等倍結像系、光ファイバ束が設けられて
おり、かつ、前記光ファイバー束の観察側端面が、前記
拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状をしていることを
特徴とする。
【００２２】正立等倍結像系により、液晶表示素子の個
々の画素が、光ファイバ束の液晶表示素子側端面に正立
等倍像で結像されるので、ある画素で変調された光束は
その画素と同程度の空間的広がりを維持したまま光ファ
イバ束を伝送する。さらにはその周辺の画素の画像情報
と混じりあう割合が少ない。従って、観察者は画質の高
い観察画像を観察することが可能になる。
々の画素が、光ファイバ束の液晶表示素子側端面に正立
等倍像で結像されるので、ある画素で変調された光束は
その画素と同程度の空間的広がりを維持したまま光ファ
イバ束を伝送する。さらにはその周辺の画素の画像情報
と混じりあう割合が少ない。従って、観察者は画質の高
い観察画像を観察することが可能になる。
【００２３】この場合、頭部装着型液晶表示装置の小型
軽量化を実現するために、正立等倍結像系としてセルフ
ォックレンズアレイもしくは１枚または複数のマイクロ
レンズアレイから構成されることが装置全体の小型軽量
化を達成するために好ましい。
軽量化を実現するために、正立等倍結像系としてセルフ
ォックレンズアレイもしくは１枚または複数のマイクロ
レンズアレイから構成されることが装置全体の小型軽量
化を達成するために好ましい。
【００２４】
（第１の形態）以下に本発明の第１の形態を図１を用い
て説明する。
て説明する。
【００２５】図１は本発明の頭部装着型液晶表示装置に
おける液晶表示素子の拡大断面図である。従来の液晶表
示素子においては、対向基板は厚さ１ｍｍ程度の板ガラ
スで形成されているが、本発明においては観察者側（図
１において右側）端面（図示していない）が、拡大光学
手段で生じる像面湾曲を打ち消す形状に加工された光フ
ァイバ束１０１で対向基板を形成している。光ファイバ
束の液晶側端面１０２には電極膜１０３、偏光膜１０４
が形成されており、偏光膜１０４はファイバ束端面１０
２に２色性分子を一方向に配向する事により形成され
る。
おける液晶表示素子の拡大断面図である。従来の液晶表
示素子においては、対向基板は厚さ１ｍｍ程度の板ガラ
スで形成されているが、本発明においては観察者側（図
１において右側）端面（図示していない）が、拡大光学
手段で生じる像面湾曲を打ち消す形状に加工された光フ
ァイバ束１０１で対向基板を形成している。光ファイバ
束の液晶側端面１０２には電極膜１０３、偏光膜１０４
が形成されており、偏光膜１０４はファイバ束端面１０
２に２色性分子を一方向に配向する事により形成され
る。
【００２６】ところで、偏光板の設置位置としては図２
（ａ），（ｂ）に示す２つの設置位置が考えられる。図
２（ａ）は本実施形態と同じ光ファイバ束の液晶表示素
子側端面に設置した例であり、（ｂ）は光ファイバ束の
観察側端面に設置した例である。
（ａ），（ｂ）に示す２つの設置位置が考えられる。図
２（ａ）は本実施形態と同じ光ファイバ束の液晶表示素
子側端面に設置した例であり、（ｂ）は光ファイバ束の
観察側端面に設置した例である。
【００２７】現在もっとも一般的に用いられているＴＮ
モード液晶表示素子においては、その光源側に偏光子を
配置し、それを透過した直線偏光に対して液晶層で位相
変調をかけ、変調を受けた偏光を液晶表示素子の観察側
に配置した検光子でフィルタリングすることにより輝度
変調に変換して表示を行っている。
モード液晶表示素子においては、その光源側に偏光子を
配置し、それを透過した直線偏光に対して液晶層で位相
変調をかけ、変調を受けた偏光を液晶表示素子の観察側
に配置した検光子でフィルタリングすることにより輝度
変調に変換して表示を行っている。
【００２８】図２（ａ）の配置では、光源側偏光子２０
１を透過した直線偏光は液晶層２０２で位相変調を受
け、それが偏光子２０３を透過することにより揮度変調
に変換を受けて光ファイバ束２０４に入射する。従っ
て、光ファイバ束２０４に入射する時点で、光線は所望
の変調を受けているので、光ファイバ束観察側端面２０
５には所望の２次表示画像を形成できる。
１を透過した直線偏光は液晶層２０２で位相変調を受
け、それが偏光子２０３を透過することにより揮度変調
に変換を受けて光ファイバ束２０４に入射する。従っ
て、光ファイバ束２０４に入射する時点で、光線は所望
の変調を受けているので、光ファイバ束観察側端面２０
５には所望の２次表示画像を形成できる。
【００２９】一方、図２（ｂ）の配置では、液晶層２０
２で位相変調を受けた直線偏光は揮度変調に変換されな
いまま光ファイバ束２０４に入射する。ところで、通
常、光ファイバ束は光ファイバに圧力をかけて束ねるこ
とにより作成するため、個々の光ファイバが径方向に変
形し、そのため特有の偏波モードを有することになる。
従って、前記液晶層２０２で位相変調を受けた直線偏光
は光ファイバ束２０４を伝送するうちに余計な位相変調
を受けることになり、光ファイバ束観察側端面２０５近
傍に設けられた偏光子２０３により揮度変調に変換され
ても、所望の変調を得られない。すなわち、所望の２次
表示画像を形成できない。
２で位相変調を受けた直線偏光は揮度変調に変換されな
いまま光ファイバ束２０４に入射する。ところで、通
常、光ファイバ束は光ファイバに圧力をかけて束ねるこ
とにより作成するため、個々の光ファイバが径方向に変
形し、そのため特有の偏波モードを有することになる。
従って、前記液晶層２０２で位相変調を受けた直線偏光
は光ファイバ束２０４を伝送するうちに余計な位相変調
を受けることになり、光ファイバ束観察側端面２０５近
傍に設けられた偏光子２０３により揮度変調に変換され
ても、所望の変調を得られない。すなわち、所望の２次
表示画像を形成できない。
【００３０】本実施例においては、対向基板を光ファイ
バ束１０１で構成しているので、画素と光ファイバ束１
０１の距離を、液晶層１０５の厚さに対応する１０μｍ
程度の極めて近い距離に設定することができる。する
と、画素１０６を透過する光束１０７はそのほとんど
が、画素１０６に対応するように設けられた光ファイバ
１０８に入射する。光ファイバ１０８には画素１０６以
外の画素を透過した光線１０９のような光線も到達する
が、その入射角が大きいため、光ファイバのＮＡを制限
すれば、入射することができない。この効果を図３を用
いて具体的に説明する。
バ束１０１で構成しているので、画素と光ファイバ束１
０１の距離を、液晶層１０５の厚さに対応する１０μｍ
程度の極めて近い距離に設定することができる。する
と、画素１０６を透過する光束１０７はそのほとんど
が、画素１０６に対応するように設けられた光ファイバ
１０８に入射する。光ファイバ１０８には画素１０６以
外の画素を透過した光線１０９のような光線も到達する
が、その入射角が大きいため、光ファイバのＮＡを制限
すれば、入射することができない。この効果を図３を用
いて具体的に説明する。
【００３１】図３は本発明における１本の光ファイバに
入射する光線の光路を示した図である。ここで液晶表示
素子の画素サイズを４０μｍ角、液晶層厚さを１０μ
ｍ、光ファイバ径を４０μｍ、光ファイバのＮＡを０．
６とする。
入射する光線の光路を示した図である。ここで液晶表示
素子の画素サイズを４０μｍ角、液晶層厚さを１０μ
ｍ、光ファイバ径を４０μｍ、光ファイバのＮＡを０．
６とする。
【００３２】光ファイバ３０１に入射する光線のうち、
もっとも図の上方の画素からくる光線はポイント３０２
に入射するＮＡ＝０．６の光線３０５であり、その光線
３０５が透過してくる画素の位置は次式から算出され
る。
もっとも図の上方の画素からくる光線はポイント３０２
に入射するＮＡ＝０．６の光線３０５であり、その光線
３０５が透過してくる画素の位置は次式から算出され
る。
【００３３】
【数１】
【００３４】ここでｌはポイント３０１と光線３０５の
画素透過位置の距離の光ファイバ３０１に対する垂直方
向成分、ｄは画素３０４と光ファイバ３０１の距離（こ
こでは液晶層厚さ）、ＮＡは光ファイバのＮＡである。
画素透過位置の距離の光ファイバ３０１に対する垂直方
向成分、ｄは画素３０４と光ファイバ３０１の距離（こ
こでは液晶層厚さ）、ＮＡは光ファイバのＮＡである。
【００３５】数１に具体的な値を代入するとｌ＝７．５
μｍとなり、すなわち光線３０５は画素３０５の隣の画
素３０７を透過したものである。同様にもっとも下方の
画素から来る光線３０６は画素３０８を透過したもので
ある。従って、光ファイバ３０１に入射する画素情報は
２次元的にみると３画素分の情報である。
μｍとなり、すなわち光線３０５は画素３０５の隣の画
素３０７を透過したものである。同様にもっとも下方の
画素から来る光線３０６は画素３０８を透過したもので
ある。従って、光ファイバ３０１に入射する画素情報は
２次元的にみると３画素分の情報である。
【００３６】従来例に対して、画素サイズ、液晶層厚
さ、光ファイバ径、光ファイバＮＡは図３と同等のもの
とし、数１のｄ＝１０＋１０００μｍ（液晶層厚さ＋対
向基板厚さ）として同様の計算をすると、光ファイバに
入射する画素情報は２次元的にみると４３画素分の情報
である。
さ、光ファイバ径、光ファイバＮＡは図３と同等のもの
とし、数１のｄ＝１０＋１０００μｍ（液晶層厚さ＋対
向基板厚さ）として同様の計算をすると、光ファイバに
入射する画素情報は２次元的にみると４３画素分の情報
である。
【００３７】すなわち、本発明においては、従来例に比
べて、画素情報の混在度合いを約１／１４に抑制するこ
とができることができ、別の言い方をすれば、２次表示
画像のボケの程度を１／１４にすることができる。
べて、画素情報の混在度合いを約１／１４に抑制するこ
とができることができ、別の言い方をすれば、２次表示
画像のボケの程度を１／１４にすることができる。
【００３８】従って、光ファイバ束の観察者側端面には
液晶表示素子に表示された画像とほぼ同等の画質を有す
る画像が形成されることになり、それを拡大光学系を通
して拡大観察することにより、画質の高い拡大画像を観
察することができる。
液晶表示素子に表示された画像とほぼ同等の画質を有す
る画像が形成されることになり、それを拡大光学系を通
して拡大観察することにより、画質の高い拡大画像を観
察することができる。
【００３９】さらには、少数の画素情報が混在すること
により、液晶表示素子の表示画質低下の一因となる画素
間の非表示エリアを目立たなくすることができ、画質の
向上がはかれる。
により、液晶表示素子の表示画質低下の一因となる画素
間の非表示エリアを目立たなくすることができ、画質の
向上がはかれる。
【００４０】（第２の形態）以下に本発明の第２の形態
について図４を用いて説明する。
について図４を用いて説明する。
【００４１】図４は本実施例の頭部装着型液晶表示装置
の光学配置を示している。図中、４０１は液晶表示素
子、４０２は正立等倍結像系、４０３は拡大光学手段、
４０４は観察者側の端面４０５を、拡大光学手段４０３
で発生する像面湾曲を打ち消す形状に加工した光ファイ
バ束、４０７は観察者の目である。
の光学配置を示している。図中、４０１は液晶表示素
子、４０２は正立等倍結像系、４０３は拡大光学手段、
４０４は観察者側の端面４０５を、拡大光学手段４０３
で発生する像面湾曲を打ち消す形状に加工した光ファイ
バ束、４０７は観察者の目である。
【００４２】正立等倍結像系４０２は液晶表示素子４０
１に形成された画像を光ファイバ束の液晶表示素子側端
面４０６に正立等倍結像するように配置されている。す
ると、液晶表示素子４０１に表示された画像は、その画
質をあまり低下しないで光ファイバ束の液晶表示素子側
端面４０６に結像し、そのまま光ファイバ束の観察者側
端面４０５に伝送される。
１に形成された画像を光ファイバ束の液晶表示素子側端
面４０６に正立等倍結像するように配置されている。す
ると、液晶表示素子４０１に表示された画像は、その画
質をあまり低下しないで光ファイバ束の液晶表示素子側
端面４０６に結像し、そのまま光ファイバ束の観察者側
端面４０５に伝送される。
【００４３】従って、光ファイバ束の観察者側端面には
液晶表示素子に表示された画像とほぼ同等の画質を有す
る画像が形成されることになり、それを拡大光学系を通
して拡大観察することにより、画質の高い拡大画像を観
察することができる。
液晶表示素子に表示された画像とほぼ同等の画質を有す
る画像が形成されることになり、それを拡大光学系を通
して拡大観察することにより、画質の高い拡大画像を観
察することができる。
【００４４】この場合、正立等倍結像系としては装置全
体の小型軽量化を達成するためにセルフォックレンズア
レイ、複数のマイクロレンズアレイを用いることが望ま
しい。
体の小型軽量化を達成するためにセルフォックレンズア
レイ、複数のマイクロレンズアレイを用いることが望ま
しい。
【００４５】図５（ａ）にセルフォックレンズアレイ５
０１を用いた場合の正立等倍結像系を示す。セルフォッ
クレンズアレイ５０１においては個々のセルフォックレ
ンズの屈折率分布が光軸と直角な方向に放物線状になっ
ており、入射光線はレンズ中を正弦波状に進む。この正
弦波の１周期長をＰとするとき、セルフォックレンズの
長さを２Ｐ／４〜３Ｐ／４の範囲に納め、さらに前側主
点位置と液晶表示素子の画素位置５０７を一致させ、後
ろ側主点位置と光ファイバ束液晶表示素子側端面を一致
させることにより光ファイバ束液晶表示素子側端面に画
素像５０８が正立等倍結像される。
０１を用いた場合の正立等倍結像系を示す。セルフォッ
クレンズアレイ５０１においては個々のセルフォックレ
ンズの屈折率分布が光軸と直角な方向に放物線状になっ
ており、入射光線はレンズ中を正弦波状に進む。この正
弦波の１周期長をＰとするとき、セルフォックレンズの
長さを２Ｐ／４〜３Ｐ／４の範囲に納め、さらに前側主
点位置と液晶表示素子の画素位置５０７を一致させ、後
ろ側主点位置と光ファイバ束液晶表示素子側端面を一致
させることにより光ファイバ束液晶表示素子側端面に画
素像５０８が正立等倍結像される。
【００４６】図５（ｂ）に３枚の平板状マイクロレンズ
アレイを用いた場合の正立等倍結像系を示す。第１のマ
イクロレンズアレイ５０２で第２のマイクロレンズアレ
イ５０３位置に倒立結像した画素の像５０９は、再び第
３のマイクロレンズアレイ５０４により光ファイバ束の
液晶表示素子側端面上に倒立結像されることにより、全
体として正立等倍結像が行われる。ここで、マイクロレ
ンズアレイ５０３はリレーレンズとして機能している。
アレイを用いた場合の正立等倍結像系を示す。第１のマ
イクロレンズアレイ５０２で第２のマイクロレンズアレ
イ５０３位置に倒立結像した画素の像５０９は、再び第
３のマイクロレンズアレイ５０４により光ファイバ束の
液晶表示素子側端面上に倒立結像されることにより、全
体として正立等倍結像が行われる。ここで、マイクロレ
ンズアレイ５０３はリレーレンズとして機能している。
【００４７】図５（ｃ）に２枚の平板状マイクロレンズ
アレイを用いた場合の正立等倍結像系を示す。第１のマ
イクロレンズアレイ５０５で第１のレンズアレイ５０５
と第２のレンズアレイ５０６の間に倒立結像した画素の
像５０９は、再び第２のマイクロレンズアレイ５０６に
より光ファイバ束の液晶表示素子側端面上に倒立結像さ
れることにより、全体として正立等倍結像が行われる。
アレイを用いた場合の正立等倍結像系を示す。第１のマ
イクロレンズアレイ５０５で第１のレンズアレイ５０５
と第２のレンズアレイ５０６の間に倒立結像した画素の
像５０９は、再び第２のマイクロレンズアレイ５０６に
より光ファイバ束の液晶表示素子側端面上に倒立結像さ
れることにより、全体として正立等倍結像が行われる。
【００４８】尚、本実施形態で採用できる正立等倍結像
系は上記の例に限定されるものでなく、例えば肉厚の厚
い１枚のマイクロレンズアレイを用いたり、通常のレン
ズの構成からなる系であってもよいことは言うまでもな
い。
系は上記の例に限定されるものでなく、例えば肉厚の厚
い１枚のマイクロレンズアレイを用いたり、通常のレン
ズの構成からなる系であってもよいことは言うまでもな
い。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、液
晶表示素子の対向基板を観察者側端面を拡大光学手段の
像面湾曲に沿った形状に加工した光ファイバ束で構成す
る、もしくは液晶表示素子の画素を正立等倍結像系を用
いて光ファイバ束の液晶表示素子側端面に結像するとい
う極めて簡素な構成により、小型軽量で広い視野角を有
する頭部装着型液晶表示装置を実現することができる。
晶表示素子の対向基板を観察者側端面を拡大光学手段の
像面湾曲に沿った形状に加工した光ファイバ束で構成す
る、もしくは液晶表示素子の画素を正立等倍結像系を用
いて光ファイバ束の液晶表示素子側端面に結像するとい
う極めて簡素な構成により、小型軽量で広い視野角を有
する頭部装着型液晶表示装置を実現することができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態の液晶表示素子の断
面図。
面図。
【図２】 本発明の第１の実施形態の偏光板の配置位置
の説明図。
の説明図。
【図３】 本発明の第１の実施形態の光ファイバへの入
射光線説明図。
射光線説明図。
【図４】 本発明の第２の実施形態の光学配置の概念
図。
図。
【図５】 本発明の第２の実施形態における正立等倍結
像系の概念図。
像系の概念図。
【図６】 従来の頭部装着型液晶表示素子の光学配置の
概念図。
概念図。
【図７】 従来の頭部装着型液晶表示素子の光ファイバ
への入射光線の説明図。
への入射光線の説明図。
１０１ 光ファイバ束 １０２ 光ファイバ束の液晶側端面 １０３ 電極膜 １０４ 偏光膜 １０５ 液晶層 １０６ 画素 １０７ 画素１０６を透過する光線 １０８ 光ファイバ １０９ 画素１０６以外の画素を透過した光線 ２０１ 光源側偏光子 ２０２ 液晶層 ２０３ 偏光子 ２０４ 光ファイバ束 ２０５ 光ファイバ束観察側端面 ３０１ 光ファイバ ３０２ 光線３０５の入射ポイント ３０３ 光線３０６の入射ポイント ３０４ 画素 ３０５ 光線 ３０６ 光線 ３０７ 画素 ３０８ 画素 ４０１ 液晶表示素子 ４０２ 正立等倍結像系 ４０３ 拡大光学手段 ４０４ 光ファイバ束 ４０５ 光ファイバ束観察側端面 ４０６ 光ファイバ束液晶表示素子側端面 ４０７ 観察者の目 ５０１ セルフォックレンズアレイ ５０２ 第１のマイクロレンズアレイ ５０３ 第２のマイクロレンズアレイ ５０４ 第３のマイクロレンズアレイ ５０５ 第１のマイクロレンズアレイ ５０６ 第２のマイクロレンズアレイ ５０７ 画素 ５０８ 画素像 ５０９ 倒立結像した画素像 ６０１ 液晶表示素子 ６０２ 光ファイバ束 ６０３ 光ファイバ束の観察側端面 ６０４ 拡大光学手段 ６０５ 観察者の目 ７０１ 液晶表示素子 ７０２ 光ファイバ束 ７０３ 画素 ７０４ 画素 ７０５ 画素 ７０６ 光ファイバ ７０７ 光ファイバ ７０８ 光ファイバ ７０９ 光束 ７１０ 対向基板 ７１１ 光束 ７１２ 画素７０４を透過した光線
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶
表示素子の拡大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶
表示素子および前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持
する保持手段からなる頭部装着型液晶表示装置におい
て、前記液晶表示素子の観察側対向基板が光ファイバー
束で形成されており、かつ、前記光ファイバー束の観察
側端面が、前記拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状を
していることを特徴とする頭部装着型液晶表示装置。 - 【請求項２】請求項１記載の頭部装着型液晶表示装置に
おいて、前記液晶表示素子の観察側に設けられる偏光板
を、前記光ファイバ束の液晶表示素子側端面に設けたこ
とを特徴とする頭部装着型液晶表示素子。 - 【請求項３】少なくとも１枚の液晶表示素子、前記液晶
表示素子の拡大虚像を形成する拡大光学手段、前記液晶
表示素子および前記拡大光学手段を観賞者の頭部に保持
する保持手段からなる頭部装着型液晶表示装置におい
て、前記液晶表示素子と前記拡大光学手段の間の光路
に、液晶表示素子側から順に正立等倍結像系、光ファイ
バ束が設けられており、かつ、前記光ファイバー束の観
察側端面が、前記拡大光学手段の像面湾曲に沿った形状
をしていることを特徴とする頭部装着型液晶表示装置。 - 【請求項４】請求項３記載の正立等倍結像系は、セルフ
ォックレンズアレイ、もしくは１枚または複数のマイク
ロレンズアレイからなることを特徴とする頭部装着型液
晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053297A JPH09243955A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 頭部装着型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053297A JPH09243955A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 頭部装着型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243955A true JPH09243955A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12938800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053297A Pending JPH09243955A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 頭部装着型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243955A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018060209A (ja) * | 2013-11-27 | 2018-04-12 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 仮想現実および拡張現実のシステムおよび方法 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP8053297A patent/JPH09243955A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018060209A (ja) * | 2013-11-27 | 2018-04-12 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 仮想現実および拡張現実のシステムおよび方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040511 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |