JPWO2014167934A1 - 画像表示装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(イ)フレーム、及び、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲している。また、上記の第1の目的を達成するための本開示の第1の態様及び第2の態様に係る画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲している。
1.本開示の第1の態様及び第2の態様に係る画像表示装置及び表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様及び第2の態様に係る画像表示装置及び表示装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)、その他
本開示の第1の態様に係る表示装置あるいは画像表示装置にあっては、画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている形態とすることができる。画像形成装置と光学系との間の距離は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置に、画像形成装置と光学系との間の距離を検出する距離検出装置を配しておけばよい。距離検出装置は、画像形成装置/光学系間距離・調整装置の構成、構造に依存して、適切な装置とすればよい。画像全体の大きさの制御は、画像を画像形成装置において形成するために用いられる画像信号に対する各種信号処理(例えば、間引き処理や補間処理)を行うことで、画像全体の大きさの拡大/縮小を行うといった、周知の制御方式とすることができる。
画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
画像形成装置を支持する支持部材の支持面は湾曲している構成とすることができる。そして、このような構成にあっては、支持部材の支持面のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい構成とすることができる。即ち、湾曲の度合いを平均曲率半径で表したとき、支持部材の支持面のX方向に沿った平均曲率半径は、Y方向に沿った平均曲率半径よりも小さい形態とすることができる。
支持部材は押さえ部材を備えており、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている構成とすることができる。尚、画像形成装置の外周部とは、画像形成装置の端部と画像形成装置の表示領域の端部との間の領域(所謂、額縁領域)を指す。以下においても同様である。あるいは又、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている構成とすることができる。但し、これらの構成に限定するものではない。場合によっては、接着剤を用いて、画像形成装置を支持部材に固定してもよい。支持部材は、例えば、ABS樹脂等を含む各種プラスチック材料、ユニレート(登録商標、ユニチカ株式会社製)やFRPといった複合材料、カーボン繊維、アルミニウム等の金属材料、合金材料から作製すればよい。
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Y方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている構成とすることができる。ここで、配線として、フレキシブルプリント配線板(FPC)を例示することができる。画像形成装置の外周部に設けられた接続部と配線とは、周知の方法に基づき接続すればよい。
観察者の両方の瞳と無限遠方とを含む仮想平面をxy平面とし、観察者の両方の瞳を結ぶ直線をx軸(具体的には、観察者の両方の瞳を結ぶ直線であって、観察者の右眼の瞳から左眼の瞳に向かう軸線をx軸)、観察者の右眼の光軸をy軸(具体的には、x軸と直交し、レンズ群側に向かう軸線をy軸)、右眼用画像表示装置の光学系を構成するレンズ群の光軸(光学主軸)が反射鏡と衝突する反射鏡の点を『右眼用反射鏡光軸衝突点』とし、右眼用画像表示装置の光学系を構成する反射鏡がxz平面と平行に(垂直に)配置されていると想定し(図14参照)、更には、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りxy平面と平行な反射鏡上の軸線をζ軸、右眼用反射鏡光軸衝突点を通りζ軸と直交する反射鏡上の軸線をη軸としたとき(図14参照)、
右眼用画像表示装置の光学系を構成する平面鏡は、ζ軸を中心に角度θ1=45度±5度、回転した状態であって、平面鏡の上方が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており(反射鏡及び軸線の回転前の状態は図15Aの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図15Aの実線及び点線を参照)、且つ、η軸を中心に角度θ2=7度乃至21度、回転した状態であって、平面鏡の右端が観察者から離れる方向に回転した状態で配置されており(反射鏡及び軸線の回転前の状態は図15Bの一点鎖線を参照。反射鏡及び軸線の回転後の状態は図15Bの実線及び点線を参照)、
左眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系は、右眼用画像表示装置の画像形成装置及び光学系と、観察者の両方の瞳を結ぶ線分の中点を通りyz平面と平行な仮想平面に対して、鏡面対称に配置されている形態とすることができる。更には、ζ軸及びη軸に直交する軸線をξ軸としたとき、ξ軸をxy平面に射影したときの軸線ξ’軸とy軸との成す角度θ3と、角度θ1、角度θ2の関係の一例を以下の表1に示す。角度θ3は、(−x,y)象限における角度を正の値とする(図14、図15A参照)。レンズ群の光軸(光学主軸)は観察者の瞳の中心と交わることが好ましい。更には、これらの好ましい形態において、画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている形態とすることが好ましい。
θ1(度) θ2(度) θ3(度)
45 5 9
45 10 15
45 15 22
45 18 25
45 20 29
ディオプター値 円筒の側面の半径
−3 59mm
−2 68mm
−1 80mm
0 100mm
(イ)フレーム20、及び、
(ロ)フレーム20に取り付けられた画像表示装置30、
を備えている。そして、実施例1の表示装置における画像表示装置30、あるいは、実施例1の画像表示装置30は、
(A)画像形成装置40、及び、
(B)画像形成装置40からの画像を観察者10の瞳に導く光学系50、
を備えている。ここで、実施例1の表示装置におけるフレーム20は、観察者10の頭部に装着され、実施例1の表示装置は、より具体的には、頭部装着型ディスプレイ(HMD)である。そして、画像の第1の方向(具体的には、画像の水平方向)に対応した画像形成装置40の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向(具体的には、画像の垂直方向)に対応した画像形成装置40の方向をY方向としたとき、画像形成装置40はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲している。具体的には、実施例1にあっては、X方向に沿って湾曲している。尚、図面において、画像形成装置40に濃淡が付されているが、この濃淡には特段の意味は無い。
円筒の側面の半径(mm) レンズ群52の有効焦点距離(mm)
50 28
100 56
146 67
238 95
支持部材601は押さえ部材65を備えており、
画像形成装置40の外形は、前述したとおり、矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置40の外周部は、押さえ部材65によって支持部材601に対して固定されている。
θ1=45±5度
θ2=7度〜21度
であり、また、反射鏡光軸衝突点は、前述したxy平面内に含まれている。
第1番目のレンズ 第2番目のレンズ 第3番目のレンズ
屈折率 1.740 2.017 1.740
アッベ数 44.8438 20.830 44.8438
有効焦点距離 27.392mm −43.604mm 150.185mm
後側焦点距離 28.101mm −45.387mm 146.790mm
前側焦点距離 −11.141mm 52.856mm −124.868mm
Fナンバー 6.8480 −10.9010 37.5463
ディオプター値 移動量 絵だしサイズ
−3 −9.4mm 95.5mm
−2 −6.3mm 97.8mm
−1 −3.1mm 100.3mm
0 0 103.4mm
1 +3.1mm 106.7mm
2 +6.3mm 110.0mm
3 +9.4mm 113.8mm
[1]《表示装置:第1の態様》
(イ)フレーム、及び、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。
[2]画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている[1]に記載の表示装置。
[3]光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている[1]又は[2]に記載の表示装置。
[4]レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている[3]に記載の表示装置。
[5]《表示装置:第2の態様》
(イ)フレーム、及び、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。
[6]光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
瞳/光学系間距離・調整装置は、レンズ群と観察者の瞳との間の距離を調整する[5]に記載の表示装置。
[7]レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている[5]又は[6]に記載の表示装置。
[8]画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の表示装置。
[9]反射鏡に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている[1]乃至[8]のいずれか1項に記載の表示装置。
[10]画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
画像形成装置を支持する支持部材の支持面は湾曲している[1]乃至[9]のいずれか1項に記載の表示装置。
[11]支持部材の支持面のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい[10]に記載の表示装置。
[12]支持部材は押さえ部材を備えており、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている[10]又は[11]に記載の表示装置。
[13]画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている[10]又は[11]に記載の表示装置。
[14]画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Y方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている[1]乃至[13]のいずれか1項に記載の表示装置。
[15]レンズ群は、1群、3枚のレンズから成り、
第2番目のレンズは、負のパワーを有し、
第2番目のレンズを構成する材料の屈折率は、第1番目及び第3番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい[1]乃至[14]のいずれか1項に記載の表示装置。
[16]第1番目のレンズ及び第3番目のレンズは、正のパワーを有する[15]に記載の表示装置。
[17]レンズ群は、反射鏡側がテレセントリック光学系である[15]又は[16]に記載の表示装置。
[18]左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置を備えている[1]乃至[17]のいずれか1項に記載の表示装置。
[19]左眼用画像表示装置と右眼用画像表示装置との間の距離を調整する画像表示装置間距離・調整装置を更に備えている[18]に記載の表示装置。
[20]画像形成装置は有機エレクトロルミネッセンス表示装置から成る[1]乃至[19]のいずれか1項に記載の表示装置。
[21]フレームは観察者の頭部に装着される[1]乃至[20]のいずれか1項に記載の表示装置。
[22]《画像表示装置:第1の態様》
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている画像表示装置。
[23]《画像表示装置:第2の態様》
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。
Claims (20)
- (イ)フレーム、及び、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。 - 画像形成装置と光学系との間の距離に応じて、画像形成装置からの画像全体の大きさを制御する表示制御装置を更に備えている請求項1に記載の表示装置。
- 光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている請求項1に記載の表示装置。 - レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている請求項3に記載の表示装置。 - (イ)フレーム、及び、
(ロ)フレームに取り付けられた画像表示装置、
を備えた表示装置であって、
画像表示装置は、
(A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。 - 光学系は、画像形成装置からの画像を反射する反射鏡、及び、反射鏡によって反射された画像が入射するレンズ群から成り、
瞳/光学系間距離・調整装置は、レンズ群と観察者の瞳との間の距離を調整する請求項5に記載の表示装置。 - レンズ群は、観察者の瞳と反射鏡との間に配置されており、
画像形成装置は、反射鏡の上方に配置されている請求項5に記載の表示装置。 - 画像形成装置の所定の点を通り、X方向に平行な軸をX軸、画像形成装置の所定の点を通り、Y方向に平行な軸をY軸としたとき、画像表示装置は、X軸、Y軸及びZ軸の内の少なくとも1つの軸を中心に画像形成装置を回動させる回動装置を更に備えている請求項1又は請求項5に記載の表示装置。
- 反射鏡に対して画像形成装置をX方向に沿って移動させる移動装置を更に備えている請求項1又は請求項5に記載の表示装置。
- 画像表示装置は、画像形成装置を支持する支持部材を更に備えており、
画像形成装置を支持する支持部材の支持面は湾曲している請求項1又は請求項5に記載の表示装置。 - 支持部材の支持面のX方向に沿った湾曲の度合いは、Y方向に沿った湾曲の度合いよりも大きい請求項10に記載の表示装置。
- 支持部材は押さえ部材を備えており、
画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、押さえ部材によって支持部材に対して固定されている請求項10に記載の表示装置。 - 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
X方向に沿って延びる画像形成装置の外周部は、支持部材によって挟まれている請求項10に記載の表示装置。 - 画像形成装置の外形は矩形形状であり、
Y方向に沿って延びる画像形成装置の外周部から配線が外部に延びている請求項1又は請求項5に記載の表示装置。 - レンズ群は、1群、3枚のレンズから成り、
第2番目のレンズは、負のパワーを有し、
第2番目のレンズを構成する材料の屈折率は、第1番目及び第3番目のレンズを構成する材料の屈折率よりも大きい請求項1又は請求項5に記載の表示装置。 - 第1番目のレンズ及び第3番目のレンズは、正のパワーを有する請求項15に記載の表示装置。
- レンズ群は、反射鏡側がテレセントリック光学系である請求項15に記載の表示装置。
- 左眼用画像表示装置及び右眼用画像表示装置を備えている請求項1又は請求項5に記載の表示装置。
- (A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、画像形成装置と光学系との間の距離を調整する画像形成装置/光学系間距離・調整装置を備えている画像表示装置。 - (A)画像形成装置、及び、
(B)画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く光学系、
を備えており、
画像の第1の方向に対応した画像形成装置の方向をX方向、第1の方向と異なる画像の第2の方向に対応した画像形成装置の方向をY方向としたとき、画像形成装置はX方向、又は、Y方向、又は、X方向及びY方向に沿って湾曲しており、
画像表示装置は、更に、光学系と観察者の瞳との間の距離を調整する瞳/光学系間距離・調整装置を備えている表示装置。
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