JPH11237848A

JPH11237848A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH11237848A
Application number: JP4226098A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ueda; 健上田; Makoto Kobu; 真小夫; Nobuo Sakuma; 伸夫佐久間; Nobuo Oguma; 信夫小熊
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】空中画像を観察できる視域を拡張する。【解決手段】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、凹面反射体２０Ａは、微
小な凹面を持つ多数のマイクロミラーの集合によりな
り、且つ、多数のマイクロミラーは２以上のグループに
グループ分けされており、各グループに属するマイクロ
ミラーＭ_i1，Ｍ_i2，．．．，Ｍ_iXは、それぞれ凹面反射
体２０Ａの全体に略均一に分布しており、且つ、各グル
ープに属するマイクロミラー群の結像する空間像の視域
３０−１，３０−２，．．３０−ｉが、実質的に重なり
あうことなく、互いに分離するように、各グループにお
けるマイクロミラー群個々の鏡面の向きが定められたこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクタ等の投影装置から放射
された結像光束を凹面鏡により空間に結像させ、この空
中画像を観察するようにした画像表示装置が、所謂ヘッ
ドアップディスプレイとして知られている。ヘッドアッ
プディスプレイは一般には個人用であり、上記空中画像
を観察できる領域である「視域」は比較的狭い。空中画
像の視域が狭いことは、観察者が観察している空中画像
を「他人に覗かれにくい」という利点を有するが、場合
によっては、複数の観察者が同時に空中画像を観察した
い場合もあり、このような場合には不便である。また、
一人の観察者が空中画像を観察している場合でも、観察
者の頭部が動いて観察者の目が視域からそれると、空中
画像を観察できないという不便もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、空中画像
を観察する方式の画像表示装置において、視域を有効に
拡張することを課題とする。この発明はまた、観察者の
頭部が動いても、容易に空中画像を観察できるようにす
ることを別の課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の画像表示装置
は「投影装置から放射された結像光束を凹面反射体で空
間に結像させ、結像された空中画像を観察する方式の画
像表示装置」である。投影装置としては、液晶プロジェ
クタ等「平面画像を結像する結像光束を投影できるも
の」を適宜に利用できる。請求項１記載の画像表示装置
は以下の如き特徴を有する。即ち、上記「凹面反射体」
が、微小な凹面を持つ多数のマイクロミラーの集合によ
りなり、且つ、多数のマイクロミラーは２以上のグルー
プにグループ分けされており、各グループに属するマイ
クロミラーは、それぞれ凹面反射体の全体に略均一に分
布しており、且つ、各グループに属するマイクロミラー
群の結像する空中画像の視域が、実質的に重なりあうこ
となく互いに分離するように、各グループにおけるマイ
クロミラー群の個々の鏡面の向きが定められているので
ある。

【０００５】請求項２記載の画像表示装置は、凹面反射
体と、凹面反射体駆動手段と、光源制御手段とを有す
る。「凹面反射体」は、微小な凹面を持つ多数のマイク
ロミラーの集合によりなり、個々のマイクロミラーの鏡
面の向きが可変である。この凹面反射体で、マイクロミ
ラーの集合は全体として、投影装置からの結像光束を
「共通の空中画像」として結像する凹面鏡としての機能
を持っている。個々のマイクロミラーの鏡面の向きを可
変にしたこのような凹面反射体としては、デジタル・マ
イクロミラー・デバイス（ＤＭＤと略記される。Ｔｅｘ
ａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ．製）を用いる
ことができる。「凹面反射体駆動手段」は、凹面反射体
における個々のマイクロミラーの鏡面の向きを同時に変
更調整する駆動手段であり、上記ＤＭＤ用のマイクロミ
ラー駆動装置を利用できる。「光源制御装置」は、投影
装置における光源の点滅を制御する手段である。請求項
２記載の画像表示装置では、画像の表示は以下のように
行われる。即ち、凹面反射体駆動手段により個々のマイ
クロミラーの鏡面の向きを高速で周期的に切り換え、該
切り換えの１周期内に複数回、投影装置における光源の
点滅を行い、且つ、光源の各点灯で表示される、複数の
所定の空中画像の視域が、実質的に重なり合うことな
く、互いに分離するように、光源制御手段による光源点
滅制御を行う。

【０００６】請求項３記載の画像表示装置は、凹面反射
体としての凹面鏡と、凹面鏡駆動手段と、光源制御手段
とを有する。「凹面鏡」は、投影装置から放射された結
像光束を空中画像として空間に結像させるためのもので
ある。「凹面鏡駆動手段」は、凹面鏡の鏡面の向きを変
更調整する駆動手段である。

【０００７】「光源制御手段」は、投影装置における光
源の点滅を制御する手段である。請求項３記載の画像表
示装置では、画像の表示は以下のように行われる。即
ち、凹面鏡駆動手段により凹面鏡の鏡面の向きを高速で
周期的に切り換え、切り換えの１周期内に複数回、投影
装置における光源の点滅を行い、且つ、光源の各点灯で
表示される、複数の所定の空中画像の視域が、実質的に
重なりあうことなく、互いに分離するように、光源制御
手段による光源点滅制御を行う。

【０００８】請求項４記載の画像表示装置は、凹面反射
体と、凹面反射体駆動手段と、頭部位置検出手段と、凹
面反射体制御手段とを有する。「凹面反射体」は、微小
な凹面を持つ多数のマイクロミラーの集合によりなり、
個々のマイクロミラーの鏡面の向きが可変なものであ
り、前記請求項２記載の画像表示装置における凹面反射
体と同様のものを用いることができる。「凹面反射体駆
動手段」は、凹面反射体における個々のマイクロミラー
の鏡面の向きを同時に変更調整する手段である。「頭部
位置検出手段」は、単一の観察者の頭部を撮像し、その
結果の画像処理により観察者頭部位置を検出する検出手
段である。「凹面反射体制御手段」は、頭部位置検出手
段により検出された観察者頭部位置に応じて、凹面反射
体による視域を、観察者の見やすい位置に設定するよう
に、凹面反射体駆動手段を制御する制御手段である。

【０００９】請求項５記載の画像表示装置は、凹面反射
体としての凹面鏡と、凹面鏡駆動手段と、頭部位置検出
手段と、凹面鏡制御手段とを有する。「凹面鏡」は、投
影装置から放射された結像光束を空中画像として空間に
結像させるためのものである。「凹面鏡駆動手段」は、
凹面鏡における鏡面の向きを変更調整する駆動手段であ
る。「頭部位置検出手段」は、単一の観察者の頭部を撮
像し、その結果の画像処理により観察者頭部位置を検出
する検出手段である。「凹面鏡制御手段」は、頭部位置
検出手段により検出された観察者頭部位置に応じて、凹
面鏡による視域を、観察者の見やすい位置に設定するよ
うに、凹面鏡駆動手段を制御する制御手段である。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、画像表示装置の基本構成
を示す図である。投影装置１０は、例えば「液晶プロジ
ェクタ」であって、所望の表示画像を投影するべく結像
光束を放射する。結像光束は、折り曲げミラー１２によ
り光路を折り曲げられて凹面反射体２０に入射し、凹面
反射体２０に反射されると「投影装置における結像光学
系と凹面反射体２０との合成結像作用」により、所望の
画像の空中画像Ｉｍとして像面上に結像する。空中画像
Ｉｍは、投影装置１０に応じて「モノクロ画像」とする
ことも「カラー画像」とすることも、また「静止画像」
とすることも「動画像」とすることもできる。折り曲げ
ミラー１２は、画像表示装置のレイアウトによっては省
略しても良いし、他の折り曲げミラーを付加することも
できる。凹面反射体２０による反射光が交叉する領域
で、図１において斜線を施した部分が「視域」であっ
て、空中画像Ｉｍを観察するためには、観察者は目を視
域３０内に位置させる必要があり、観察者の目が視域を
外れると、空中画像が見えなかったり、空中画像の一部
が欠けたりする。

【００１１】図２は、請求項１記載の画像表示装置の実
施の１形態を特徴部分のみ説明図として示している。図
１における凹面反射体２０として用いられる凹面反射体
２０Ａは、所望の曲率を持った適当な大きさ（例えば２
００ｍｍ×２００ｍｍサイズ）であり、全体として凹面
をなしている。この凹面は、微小サイズ（例えば２０μ
ｍ×２０μｍサイズ）のマイクロミラーの集合により構
成されている。一つ一つのマイクロミラーは、その鏡面
が凹面である。個々のマイクロミラーが、それ自体で凹
面鏡として結像機能を有することは言うまでもない。マ
イクロミラーの集合は、ｎ（≧２）個のグループに「グ
ループ分け」されている。このようなグループの、第ｉ
番目（ｉ＝１〜ｎ）のグループに属するマイクロミラー
に番号をふり、図中に示すようにＭ_i1，Ｍ_i2，．．．，
Ｍ_iXとする。Ｘは「第ｉ番目のグループに属するマイク
ロミラーの総数」である。説明の簡単のため、各グルー
プには同じ数：Ｘのマイクロミラーが属するものとする
と、第１番目のグループは、マイクロミラーＭ₁₁，
Ｍ₁₂，．．．，Ｍ_1Xで構成され、第２番目のグループ
は、マイクロミラーＭ₂₁，Ｍ₂₂，．．．，Ｍ_2Xで構成さ
れ、以下同様にして第ｎ番目のグループは、マイクロミ
ラーＭ_n1，Ｍ_n2，．．．，Ｍ_nXで構成されることにな
る。

【００１２】マイクロミラーの集合をグループ分けする
に際しては、各グループに属するマイクロミラーが「凹
面反射体の略全域に均一に分布する」ようにする。即
ち、一般に、第ｉ番目のグループに属するマイクロミラ
ーＭ_i1，Ｍ_i2，．．．，Ｍ_iXは凹面反射体３０の全域に
略均一に分布するのである。従って、各グループに属す
るマイクロミラーは、全体としてみると「モザイク状」
に均一に入り混じる。このようにグループ分けされたマ
イクロミラーのグループにおいて、各グループごとに、
個々のマイクロミラーの鏡面の向きが調整され、マイク
ロミラーの各グループが「グループごとに一つの結像作
用を持つ合成凹面鏡」をなすようにされている。即ち、
凹面反射体全域に「とびとびに分布」するマイクロミラ
ーＭ_i1，Ｍ_i2，．．．，Ｍ_iXが「これら全体として一つ
の凹面鏡（第ｉ番目の凹面鏡）を合成的に構成」するよ
うにするのである。

【００１３】このような状態のマイクロミラー集合体
に、投影装置１０からの結像光束を入射させると、結像
光束は、投影装置内の結像光学系と、各マイクロミラー
グループの構成する合成凹面鏡による結像作用により所
望の空中画像を結像する。そこで、マイクロミラーの各
グループが構成する合成凹面鏡による空中画像の結像位
置を互いにずらすことにより（これは、各グループ内に
おけるマイクロミラーの鏡面の向きを調整することによ
り実現できる）、各空中画像の視域が、互いに重なり合
うことなく分離するようにできる。図２に示す実施の形
態では、凹面反射体２０Ａを構成するマイクロミラーは
６つのグループ（ｉ＝１〜６）にグループ分けされ、こ
れら各グループによる視域３０−１，３０−２，．．３
０−ｉ，．．３０−６は、互いに重なり合うことなく近
接しあって分離している。このため、空中画像を観察で
きる視域は、上記視域３０−１，３０−２，．．３０−
ｉ，．．３０−６の集合領域であり、広い大きさを持っ
ている。従って、同一画像に対する６個の空中画像を、
各空中画像に対応した視域から観察することができ、同
一画像を複数の観察者が同時に、容易且つ確実に観察す
ることができる。

【００１４】「マイクロミラーの各グループが構成する
合成凹面鏡」による空中画像は、とびとびに分布したマ
イクロミラーの結像による合成像であるが、投影装置１
０から放射される結像光束において、結像すべき画像の
情報は光束断面全体に広がっているので、結像すべき空
中画像Ｉｍが凹面反射体２０Ａからある程度離れていれ
ば、上記合成像における「マイクロミラーが連続してい
ないことの影響」は除去され「グループごとに良好な空
中画像を結像する」ことができる。

【００１５】即ち、図２に要部を示す実施の形態の画像
表示装置は、投影装置１０（図１）から放射された結像
光束を凹面反射体２０（図１）で空間に結像させ、結像
された空中画像を観察する方式の画像表示装置におい
て、凹面反射体２０Ａは、微小な凹面を持つ多数のマイ
クロミラーの集合によりなり、且つ、上記多数のマイク
ロミラーは２以上のグループにグループ分けされ、各グ
ループに属するマイクロミラーＭ_i1，Ｍ_i2，．．．，Ｍ
_iXは、それぞれ凹面反射体２０Ａの全体に略均一に分布
し、且つ、各グループに属するマイクロミラー群の結像
する空中画像の視域３０−１，３０−２，．．３０
ｉ，．．が、実質的に重なりあうことなく、互いに分離
するように、各グループにおけるマイクロミラー群の個
々の鏡面の向きが定められている（請求項１）。

【００１６】図３は、請求項２記載の画像形成装置の実
施の１形態を、要部のみ説明図的に示している。凹面反
射体２０Ｂは、画像表示装置内においては、図１に示さ
れた凹面反射体２０として用いられるものである。凹面
反射体２０Ｂは、微小な凹面を持つ多数のマイクロミラ
ーＭｍの集合によりなり、個々のマイクロミラーの鏡面
の向きが可変である。凹面反射体２０Ｂは具体的には前
述の「ＤＭＤ」である。マイクロミラー駆動手段５１は
「凹面反射体駆動手段」であり、凹面反射体２０Ｂにお
ける個々のマイクロミラーＭｍの鏡面の向きを「同時に
変更調整」することができるようになっている。マイク
ロミラー駆動手段５１は、具体的には前述の「ＤＭＤ用
のマイクロミラー駆動装置」である。制御手段５３は
「光源制御手段」であって、投影装置の光源５５の点滅
を制御する手段であり、コンピュータ等で構成できる。
制御手段５３はまた、マイクロミラー駆動手段５１をも
制御する。

【００１７】投影装置における光源を「連続点灯状態」
にして結像光束を放射すると、放射された結像光束は凹
面反射体２０Ｂに入射し、投影装置内の結像光学系と凹
面反射体２０Ｂとの合成の結像作用により空中画像とし
て結像する。この状態において、マイクロミラー駆動手
段５１により、個々のマイクロミラーＭｍの鏡面の向き
を「一斉に」周期的に切り換えると、この切り換えに応
じて空中画像の結像位置が「空中画像の像面内で周期的
に変動」する。このように変動する空中画像は、その結
像位置に応じた視域を有するから、空中画像の変位に伴
い、視域も変位することになる。

【００１８】そこで、空中画像の結像位置として「空中
画像の視域が、実質的に重なり合うことなく、互いに分
離する」ような結像位置：Ａ₁，Ａ₂，．，Ａ_i，
Ａ_j，．．，Ａ_mを選び、空中画像がこれらの位置に結像
する瞬間にのみ、投影装置の光源を点灯するようにすれ
ば、空中画像は上記結像位置：Ａ₁，Ａ₂，．，Ａ_i，
Ａ_j，．．，Ａ_mに順次に移動する結像を周期的に繰り返
すことになる。そこで、マイクロミラー駆動手段５１に
より個々のマイクロミラーＭｍの鏡面の向きを「高速」
で周期的に切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、
投影装置における光源の点滅を行い、人間の目に「複数
（ｍ個）の所定の空中画像」が常に結像位置：Ａ₁，
Ａ₂，Ａ₃，．，Ａ_i，Ａ_j，．．，Ａ_mに結像しているよ
うに見えるようにできる。このようにすると「各結像位
置に結像する、複数の所定の空中画像の視域」は、互い
に重なり合うことなく分離しているから、観察者の目に
は空中画像の視域は「上記結像位置Ａ₁，Ａ₂，．，
Ａ_i，Ａ_j，．．，Ａ_mに結像する、複数の所定の空中画
像に応じた各視域」の集合領域となり、所望の大きさの
視域を合成的に実現できる。なお、図２には、作図の都
合上「結像位置Ａ_i，Ａ_jに結像する空中画像」に対応す
る視域３００−ｉ，３００−ｊのみを示した。

【００１９】即ち、図３に要部を示す実施の形態は、投
影装置１０（図１）から放射された結像光束を凹面反射
体２０（図１）で空間に結像させ、結像された空中画像
を観察する方式の画像表示装置において、微小な凹面を
持つ多数のマイクロミラーの集合によりなり、個々のマ
イクロミラーの鏡面の向きが可変である凹面反射体２０
Ｂと、該凹面反射体における個々のマイクロミラーＭｍ
の鏡面の向きを同時に変更調整する凹面反射体駆動手段
５１と、投影装置における光源５５の点滅を制御する光
源制御手段５３とを有し、凹面反射体駆動手段５１によ
り個々のマイクロミラーの鏡面の向きを高速で周期的に
切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、投影装置に
おける光源の点滅を行い、且つ、光源の各点灯で表示さ
れる、複数の所定の空中画像の視域．．３００−ｉ，３
００−ｊ，．．が、実質的に重なり合うことなく、互い
に分離するように、光源制御手段５３による光源点滅制
御を行うように構成された画像表示装置である（請求項
２）。

【００２０】図４は、請求項３記載の画像表示装置の実
施の１形態を、要部のみ説明図的に示している。凹面鏡
２０Ｃは、画像表示装置内においては、図１に示された
凹面反射体２０として用いられるものである。凹面鏡駆
動手段５２は、凹面鏡２０Ｃの鏡面の向きを変更調整す
る駆動手段である。制御手段５４は、投影装置の光源５
５の点滅を制御する「光源制御手段」でありコンピュー
タ等で構成できる。制御手段５４はまた、凹面鏡駆動手
段５２をも制御する。

【００２１】投影装置における光源５５を「連続点灯状
態」にして結像光束を放射すると、放射された結像光束
は凹面鏡２０Ｃに入射し、投影装置内の結像光学系と凹
面鏡２０Ｃとの合成の結像作用により空中画像として結
像する。この状態において、凹面鏡駆動手段５２によ
り、凹面鏡２０Ｃの鏡面の向きを周期的に切り換える
と、この切り換えに応じて空中画像の結像位置が「空中
画像の像面内で周期的に変動」する。このように変位す
る空中画像は、その結像位置に応じた視域を有し、空中
画像の変動に伴い視域も変位する。

【００２２】空中画像の結像位置として「空中画像の視
域が、実質的に重なり合うことなく、互いに分離する」
ような結像位置：Ａ₁，Ａ₂，．，Ａ_i，Ａ_j，．，Ａ_mを
選び、空中画像がこれらの位置に結像する瞬間にのみ、
投影装置の光源を点灯するようにすれば、空中画像は結
像位置：Ａ₁，Ａ₂，．，Ａ_i，Ａ_j，．，Ａ_mに順次に移
動する結像を周期的に繰り返す。そこで、凹面鏡駆動手
段５２により凹面鏡の鏡面の向きを「高速」で周期的に
切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、投影装置に
おける光源の点滅を行い、人間の目に「複数（ｍ個）の
所定の空中画像」が常に結像位置：Ａ₁，Ａ₂，．，
Ａ_i，Ａ_j，．，Ａ_mに結像しているように見えるように
することができる。このとき、各結像位置に結像する複
数の所定の空中画像の視域は互いに重なり合うことなく
分離しているから、観察者の目には、空中画像の視域
は、上記結像位置Ａ₁，Ａ₂，．，Ａ_i，Ａ_j，．，Ａ_mに
結像する、複数の所定の空中画像に応じた視域の集合領
域となり、所望の大きさの視域を合成的に実現できる。
図４には、作図の都合上、上記結像位置Ａ_i，Ａ_jに結像
する空中画像に対応する視域３０１−ｉ，３０１−ｊの
みを示した。

【００２３】即ち、図４に要部を示す実施の形態は、投
影装置１０（図１）から放射された結像光束を凹面反射
体２０（図１）で空間に結像させ、結像された空中画像
を観察する方式の画像表示装置において、凹面反射体と
しての凹面鏡２０Ｃと、該凹面鏡の鏡面の向きを変更調
整する凹面鏡駆動手段５２と、投影装置における光源５
５の点滅を制御する光源制御手段５４とを有し、凹面鏡
駆動手段５２により凹面鏡２０Ｃの鏡面の向きを高速で
周期的に切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、投
影装置における光源５５の点滅を行い、且つ、光源の各
点灯で表示される、複数の所定の空中画像の視域．．，
３０１−ｉ，３０１−ｊ，．．が、実質的に重なり合う
ことなく、互いに分離するように、光源制御手段５３に
よる光源点滅制御を行うように構成された画像表示装置
である（請求項３）。

【００２４】上に説明した各実施の形態では、いずれ
も、空中画像を観察できる視域を有効に拡張することが
できる。なお、図３に示す実施の形態における個々のマ
イクロレンズの鏡面の向きの切り換え方向（振動方
向）、図４に示す実施の形態における凹面鏡の鏡面の切
り換え方向（振動方向）は、上下、左右、斜め方向等、
どの方向でも良い。また、図３、図４の実施の形態にお
いて、形成される複数の視域は、相互に近接していても
良いし、あるいは互いに適宜の距離を置いて分離してい
てもよい。以下に説明する、請求項４，５記載の画像表
示装置では、空中画像の視域の大きさ自体はさして広く
はないが、単一の観察者が、頭部を動かしても空中画像
を確実に観察できる。

【００２５】図５は、請求項４記載の画像表示装置の実
施の１形態を要部のみ説明図として示している。凹面反
射体２０Ｂは、図３に示す実施の形態に即して説明した
のと同様のもの（ＤＭＤ）であり、画像表示装置におい
ては、図１に示す凹面反射体２０として用いられる。凹
面反射体２０Ｂは、微小な凹面を持つ多数のマイクロミ
ラーＭｍの集合によりなり、個々のマイクロミラーの鏡
面の向きが可変である。マイクロミラー駆動手段５１は
「凹面反射体駆動手段」であって、凹面反射体２０Ｂに
おける個々のマイクロミラーＭｍの鏡面の向きを、同時
に変更調整する手段であり「具体的にはＤＭＤ駆動手
段」である。ビデオカメラ６１は、観察者０の頭部を撮
像し、制御・画像処理装置６３はビデオカメラ６１の撮
像信号を取り込み、画像処理により観察者頭部位置を検
出する。制御・画像処理装置６１はコンピュータ等を利
用して構成できる。ビデオカメラ６１と制御・画像処理
装置６３とは「頭部位置検出手段」を構成する。制御・
画像処理装置６３は「凹面反射体制御手段」として、
「頭部位置検出手段」が検出した観察者頭部位置に応じ
てマイクロミラー駆動手段５１を制御し、凹面反射体２
０Ｂによる視域３００を、観察者０の見やすい位置に設
定する。即ち、この画像表示装置では、観察者０の頭部
の動きに追従して、凹面反射体２０Ｂの個々のマイクロ
ミラーＭｍが一斉に鏡面の向きを変え、これにより空中
画像の結像位置を変化させ、該空中画像の視域が「常に
観察者０の目の位置に形成される」ようにするのであ
る。

【００２６】即ち、図５に示す実施の形態は、投影装置
１０（図１）から放射された結像光束を凹面反射体２０
（図１）で空間に結像させ、結像された空中画像を観察
する方式の画像表示装置において、微小な凹面を持つ多
数のマイクロミラーＭｍの集合によりなり、個々のマイ
クロミラーの鏡面の向きが可変である凹面反射体２０Ｂ
と、該凹面反射体における個々のマイクロミラーの鏡面
の向きを同時に変更調整する凹面反射体駆動手段５１
と、単一の観察者０の頭部を撮像し、その結果の画像処
理により観察者頭部位置を検出する頭部位置検出手段６
１，６３と、該頭部位置検出手段により検出された観察
者頭部位置に応じ、凹面反射体２０Ｂによる視域を観察
者０の見やすい位置に設定するように、凹面反射体駆動
手段５１を制御する凹面反射体制御手段６３とを有する
画像表示装置である（請求項４）。

【００２７】図６は、請求項５記載の画像表示装置の実
施の１形態を要部のみ説明図として示している。凹面鏡
２０Ｃは、図４に示す実施の形態に即して説明したのと
同様のものであり、画像表示装置においては図１に示す
凹面反射体２０として用いられる。凹面鏡駆動手段５２
は、凹面鏡２０Ｃの鏡面の向きを変更調整する。ビデオ
カメラ６１は単一の観察者０の頭部を撮像し、制御・画
像処理装置６３はビデオカメラ６１の撮像信号を取り込
み、画像処理により観察者頭部位置を検出する。制御・
画像処理装置６１はコンピュータ等を利用して構成でき
る。ビデオカメラ６１と制御・画像処理装置６３とは
「頭部位置検出手段」を構成し、制御・画像処理装置６
３は、「凹面鏡制御手段」として、「頭部位置検出手
段」が検出した観察者頭部位置に応じて、凹面鏡駆動手
段５２を制御し、凹面鏡２０Ｃによる視域３０１を観察
者０の見やすい位置に設定する。即ち、この画像表示装
置では、観察者０の頭部の動きに追従して凹面鏡２０Ｃ
の鏡面の向きを変え、これにより空中画像の結像位置を
変化させ、該空中画像の視域が常に観察者０の目の位置
に形成されるようにするのである。

【００２８】即ち、図６に示す実施の形態は、投影装置
１０（図１）から放射された結像光束を凹面反射体２０
（図１）で空間に結像させ、結像された空中画像を観察
する方式の画像表示装置において、凹面反射体である凹
面鏡２０Ｃと、該凹面鏡における鏡面の向きを変更調整
する凹面鏡駆動手段５２と、単一の観察者０の頭部を撮
像し、その結果の画像処理により観察者頭部位置を検出
する頭部位置検出手段６１，６３と、該頭部位置検出手
段により検出された観察者頭部位置に応じて、凹面鏡２
０Ｃによる視域３０１を観察者０の見やすい位置に設定
するように、凹面鏡駆動手段５２を制御する凹面鏡制御
手段６３とを有する画像表示装置である（請求項５）。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な画像表示装置を実現することができる。請求項
１〜３記載の画像表示装置は、従来のヘッドアップディ
スプレイに比して視域が有効に拡張され、同一の画像を
空中画像として複数の観察者が同時に観察することがで
きる。請求項４，５記載の画像表示装置は、観察者が頭
部を動かすと、それに応じて視域が追従するので、観察
者は常に空中画像を容易且つ確実に観察できる。なお、
請求項２，３記載の画像表示装置において、観察モード
を「単一の観察者による観察モード」と「複数の観察者
による観察モード」とに分け、単一の観察者による観察
モードではマイクロミラーや凹面鏡の振動による視域の
拡張を行わずに、請求項４，５の画像表示装置のような
「視域の追従」を行うようにし、複数の観察者による観
察モードにおいて、マイクロミラーや凹面鏡の振動と光
源の点滅とにより、視域の拡張を行うようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像表示装置の基本的な構成を説明
するための図である。

【図２】請求項１記載の発明の実施の形態の特徴部分を
説明図として示す図である。

【図３】請求項２記載の発明の実施の形態の特徴部分を
説明図として示す図である。

【図４】請求項３記載の発明の実施の形態の特徴部分を
説明図として示す図である。

【図５】請求項４記載の発明の実施の形態の特徴部分を
説明図として示す図である。

【図６】請求項５記載の発明の実施の形態の特徴部分を
説明図として示す図である。

【符号の説明】

１０投影装置２０凹面反射体３０視域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小熊信夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、凹面反射体は、微小な凹面を持つ多数のマイクロミラー
の集合によりなり、且つ、上記多数のマイクロミラーは
２以上のグループにグループ分けされており、各グループに属するマイクロミラーは、それぞれ凹面反
射体の全体に略均一に分布しており、且つ、各グループ
に属するマイクロミラー群の結像する空中画像の視域
が、実質的に重なりあうことなく、互いに分離するよう
に、各グループにおけるマイクロミラー群の個々の鏡面
の向きが定められたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、微小な凹面を持つ多数のマイクロミラーの集合によりな
り、個々のマイクロミラーの鏡面の向きが可変である凹
面反射体と、該凹面反射体における個々のマイクロミラーの鏡面の向
きを同時に変更調整する凹面反射体駆動手段と、上記投影装置における光源の点滅を制御する光源制御手
段とを有し、上記凹面反射体駆動手段により個々のマイクロミラーの
鏡面の向きを高速で周期的に切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、上記投影装置における
光源の点滅を行い、且つ、光源の各点灯で表示される、
複数の所定の空中画像の視域が、実質的に重なり合うこ
となく、互いに分離するように、上記光源制御手段によ
る光源点滅制御を行うように構成されたことを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項３】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、凹面反射体としての凹面鏡と、該凹面鏡の鏡面の向きを変更調整する凹面鏡駆動手段
と、上記投影装置における光源の点滅を制御する光源制御手
段とを有し、上記凹面鏡駆動手段により凹面鏡の鏡面の向きを高速で
周期的に切り換え、該切り換えの１周期内に複数回、上記投影装置における
光源の点滅を行い、且つ、光源の各点灯で表示される、
複数の所定の空中画像の視域が、実質的に重なりあうこ
となく、互いに分離するように、上記光源制御手段によ
る光源点滅制御を行うように構成されたことを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項４】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、微小な凹面を持つ多数のマイクロミラーの集合によりな
り、個々のマイクロミラーの鏡面の向きが可変である凹
面反射体と、該凹面反射体における個々のマイクロミラーの鏡面の向
きを同時に変更調整する凹面反射体駆動手段と、単一の観察者の頭部を撮像し、その結果の画像処理によ
り観察者頭部位置を検出する頭部位置検出手段と、該頭部位置検出手段により検出された観察者頭部位置に
応じて、上記凹面反射体による視域を、観察者の見やす
い位置に設定するように、上記凹面反射体駆動手段を制
御する凹面反射体制御手段とを有することを特徴とする
画像表示装置。
【請求項５】投影装置から放射された結像光束を凹面反
射体で空間に結像させ、結像された空中画像を観察する
方式の画像表示装置において、凹面反射体である凹面鏡と、該凹面鏡における鏡面の向きを変更調整する凹面鏡駆動
手段と、単一の観察者の頭部を撮像し、その結果の画像処理によ
り観察者頭部位置を検出する頭部位置検出手段と、該頭部位置検出手段により検出された観察者頭部位置に
応じて、上記凹面鏡による視域を、観察者の見やすい位
置に設定するように、上記凹面鏡駆動手段を制御する凹
面鏡制御手段とを有することを特徴とする画像表示装
置。