JP2003043409A

JP2003043409A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003043409A
Application number: JP2001255858A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shigeta; 正信茂田
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】装着感が良好でかつ小型軽量安価な画像表示
装置を提供する。【解決手段】画像情報光を出射する液晶表示素子１及
び前記画像情報光を第１の角度で反射する第１の反射鏡
２を含む筐体４Ａと、筐体４Ａの第１の反射鏡２で反射
された前記画像情報光を、視認する位置に第２の角度で
反射する第２の反射鏡１２ａをレンズ１２の一部に備え
た眼鏡１５と、からなり、筐体４Ａは、重心が視認側に
あることとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡、サングラス
などに取り付けて使用する、又は眼鏡型の画像表示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡等に取り付けて使用する、画像の表
示される画像表示装置については、種々提案されてお
り、小型軽量化に関する提案も盛んである。このような
画像表示装置の第１の従来例として、特開平７−２０９
６００号公報を挙げることができる。上記公報には、眼
鏡に取り付けられた筐体中に配置されている液晶表示素
子からの画像をミラー及び凸レンズを通して虚像として
みる画像表示装置が開示されている。

【０００３】また、第２の従来例として、特開平９−２
１１３７４号公報を挙げることができる。上記公報に
は、外界像と画像表示装置の映像を同時に見ることがで
きる様に構成した画像表示装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の第１
の従来例においては、画像表示装置全体が眼鏡の前方に
置かれるので、眼鏡に装着した時に、画像表示装置の重
心が顔から一層離れた位置になるため、鼻にかかる負担
が大きくなり、装着感が悪いという問題がある。また、
上述の第２の従来例においては、それぞれの光学像の視
度補正機構を必要とし、光学系が複雑になるという問題
がある。

【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決し、装着
感が良好でかつ小型軽量安価な画像表示装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第１の発明は、画像情報光を出射する液
晶表示素子１及び前記画像情報光を第１の角度で反射す
る第１の反射鏡２，６，８を含む筐体４Ａ，４Ｂ，４Ｃ
と、前記筐体４Ａ，４Ｂ，４Ｃの前記第１の反射鏡２，
６，８で反射された前記画像情報光を、視認する位置に
第２の角度で反射する第２の反射鏡１２ａ，７，９をレ
ンズ１２の一部あるいは近傍に備えた眼鏡１５と、から
なり、前記筐体４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、重心が前記視認側
にあることを特徴とする画像表示装置である。

【０００７】また、第２の発明は、画像情報光を出射す
る表示素子２１と、前記画像情報光を反射するハーフミ
ラー２２をレンズ１２の一部に備えた眼鏡１５と、から
なることを特徴とする画像表示装置である。

【０００８】また、第３の発明は、画像情報光を出射す
る表示素子３１と、前記画像情報光を反射する全反射ミ
ラー３６をレンズ１２Ａ上の眼の正視位置に備えた眼鏡
１５Ａと、からなることを特徴とする画像表示装置であ
る。

【０００９】また、第４の発明は、第３の発明の画像表
示装置３０Ａ，３０Ｂを右眼用及び左眼用にそれぞれ備
えたことを特徴とする画像表示装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
本第１及び第２の本発明の画像表示装置は、眼鏡などに
取り付けて使用し、眼で画像を見る画像表示装置であ
り、画像表示素子から眼に至るまでの光学系として、二
つの平面鏡と凸レンズ、平面鏡と凸レンズと凹面鏡、平
面鏡と凹面鏡、平面鏡と凸レンズ、または二つの凹面鏡
からなる光学系を用いることにより、非常に小型軽量で
安価に製造できる画像表示装置であり、その光学系を含
む筐体の重心を、画像表示装置を装着する眼鏡と眼との
間におくことにより、装着感の優れたものとしたもので
ある。また第３及び第４の本発明の画像表示装置は、高
解像度の眼鏡型表示装置に最適で、小型軽量安価で高解
像度の表示が可能になるものである。

【００１１】＜第１実施例＞図１は本発明の画像表示装
置の第１実施例を示す構成図である。図１において、画
像表示装置１０Ａは、眼１３に向って遠い側より順に配
列された例えば液晶表示デバイス１と、反射鏡２と、凸
レンズ３と、反射部１２ａより構成される。液晶表示デ
バイス１は、例えばバックライト付きの液晶表示素子で
あり、そのサイズは横５ｍｍ×縦２ｍｍ程度であり、表
示する情報を文字とする場合には、全体で１００乃至２
００文字程度表示可能である。

【００１２】液晶表示デバイス１から所定距離離れて斜
め下方に平面状の反射鏡２が眼鏡レンズ１２より眼１３
側に配置されている。眼鏡レンズ１２の一部は反射部１
２ａを形成し、反射部１２ａと反射鏡２の間には、凸レ
ンズ３が配置されている。凸レンズ３は例えば１５〜２
０ｍｍの焦点距離を有し、横１０ｍｍ×縦６ｍｍ程度の
長方形状をしている。

【００１３】液晶表示デバイス１、反射鏡２、及び凸レ
ンズ３は筐体４Ａの所定位置に配置されており、液晶表
示デバイス１には、図示しない位置調整機構が設けられ
ており、反射鏡２に対して、前後に移動できるようにな
っている。筐体４Ａは、その溝部５Ａで眼鏡レンズ１２
の上方の所定位置に取り外し可能に配置されていて、上
下方向の移動と反射鏡２を中心に上下に回転できる調整
機構を備えている。また、液晶表示デバイス１、反射鏡
２及び凸レンズ３を組み込んだ筐体４Ａ全体の重心は、
眼鏡レンズ１２より眼１３側にある。

【００１４】液晶表示デバイス１に表示される画像は反
射鏡２で反射され、ついで凸レンズ３を通過して、筐体
４Ａより取り出され、眼鏡レンズ１２の反射部１２ａで
反射され、眼１３に上方から入射する。なお、視度調整
用の眼鏡１５の場合、眼鏡レンズ１２には通常反射防止
処理が施されているが、反射部１２ａでは空気とガラス
との屈折率差による反射を利用するので、反射防止処理
がないほうが液晶表示デバイス１からの画像が良好に見
える。

【００１５】第１実施例の画像表示装置１０Ａの使用者
は、眼鏡１５の眼鏡フレーム１１を耳にかけ、眼１３を
上方にむけ、液晶表示デバイス１の画像を見ながら、筐
体４の位置を最適になるよう調整後、表示像がはっきり
見えるよう液晶表示デバイス１の位置を調整することに
よって、所定の倍率で拡大された、液晶表示デバイス１
からの画像を鮮明に見ることができる。液晶表示デバイ
ス１のバックライトの電源及び信号処理回路部は、筐体
４Ａ外に設けられており、これらはコードにより液晶表
示デバイス１と接続している。筐体４Ａ内には、光学系
のみ配置されており、これにより、これらを含む筐体４
Ａの重量を小さくしてある。

【００１６】画像表示装置１０Ａにおいて、光学系を、
小型の反射鏡２、凸レンズ３、眼鏡レンズ１２の反射部
１２ａより構成してあるので、小型でかつ安価に構成で
き、光学系を含む筐体４Ａの重心を、眼鏡レンズ１２と
眼１３の間になるように構成してあるので、鼻にかかる
負担が少なく、装着感が良好である。なお、凸レンズ３
を反射鏡２と液晶表示デバイス１との間に設ける構成と
しても良い。さらに、反射部１２ａを眼鏡レンズ１２上
に設ける代わりに、別の反射鏡を眼鏡レンズ１２に近接
して、筐体４Ａに付属して設けても良い。また反射部１
２ａは眼鏡レンズ表面にアルミ膜などの反射膜をコート
したものでもよい。

【００１７】図２は本発明の画像表示装置の第１実施例
の応用例を示す構成図である。図２に示すように、第１
実施例の応用例である画像表示装置１０Ａ’は、第１実
施例の画像表示装置１０Ａにおいて、筐体４Ａをレンズ
１２の上方に配置するのに代えて例えば右のレンズホル
ダ−１４及び眼鏡フレーム１１上に配置し、レンズ１２
上の反射部１２ａに代えてレンズ１２上の反射部１２ｂ
とした以外は第１実施例の画像表示装置と同一に構成し
たものである。

【００１８】第１実施例におけると同様、光学系を、小
型の反射鏡２、凸レンズ３、眼鏡レンズ１２の反射部１
２ｂより構成してあるので、小型でかつ安価に構成で
き、光学系を含む筐体４Ａ’の重心を、眼鏡レンズ１２
と眼１３の間でしかも眼鏡フレーム１１寄りになるよう
に構成してあるので、鼻にかかる負担が少なく、装着感
が良好である。

【００１９】＜第２実施例＞図３は本発明の画像表示装
置の第２実施例を示す構成図である。図３において、画
像表示装置１０Ｂは、眼１３に向って遠い側より順に配
列された液晶表示デバイス１と、反射鏡６と、反射鏡７
より構成される。液晶表示デバイス１は、第１実施例で
説明したものを用いることができる。液晶表示デバイス
１から所定距離離れて斜め下方に凹面の反射鏡６が眼鏡
レンズ１２より眼１３側に配置されている。眼鏡レンズ
１２と反射鏡６との間には、眼鏡レンズ１２に近接し
て、反射鏡７が配置されている。

【００２０】液晶表示デバイス１、反射鏡６は筐体４Ｂ
の所定位置に配置されており、液晶表示デバイス１に
は、図示しない位置調整機構が設けられており、反射鏡
６に対して、前後に移動できるようになっている。筐体
４Ｂは、その溝部５Ｂで眼鏡レンズ１２の上方の所定位
置に取り外し可能に配置されていて、上下方向の移動と
反射鏡６を中心に上下に回転できる調整機構を備えてい
る。反射鏡７はホルダー１６により筐体４Ｂに取り付け
られており、その角度を上下方向に眼１３に対して変え
ることができるようになっている。

【００２１】液晶表示デバイス１に表示される画像は反
射鏡６で反射され、筐体４Ｂより取り出され、反射鏡７
で反射され、眼１３に上方から入射する。凹面である反
射鏡６と反射鏡７により、液晶表示デバイス１に表示さ
れた画像は、所定の倍率に拡大されて、眼１３に見え
る。なお、反射鏡７は平面でも凹面でも良いが、反射鏡
６の拡大倍率の値が変わる。また、反射鏡７は第１実施
例とおなじように眼鏡レンズ上の表面反射を代用するこ
とができる。

【００２２】第２実施例の画像表示装置１０Ｂの使用者
は、眼鏡１５の眼鏡フレーム１１を耳にかけ、眼１３を
上方にむけ、液晶表示デバイス１の画像を見ながら、筐
体４Ｂの位置及び反射鏡７の角度と、液晶表示デバイス
１の位置を最適になるよう調整することによって、液晶
表示デバイス１からの画像を所定の倍率で鮮明に見るこ
とができる。液晶表示デバイス１のバックライトの電源
及び信号処理回路部は、第１実施例と同様筐体４Ｂ外に
設けられており、これらはコードにより液晶表示デバイ
ス１と接続している。筐体４Ｂ内には、光学系のみ配置
されており、これにより、これらを含む筐体４Ｂの重量
を小さくしてある。

【００２３】画像表示装置１０Ｂにおいて、光学系を、
小型の凹面の反射鏡６及び反射鏡７より構成してあるの
で、小型でかつ安価に構成でき、筐体４Ｂ全体の重心
を、眼鏡レンズ１２と眼１３の間になるように構成して
あるので、鼻にかかる負担が少なく、装着感が良好であ
る。なお、反射鏡７は全反射ミラーの必要はなく、数％
の反射率のものでも良い。

【００２４】＜第３実施例＞図４は本発明の画像表示装
置の第３実施例を示す構成図である。図４において、画
像表示装置１０Ｃは、眼１３に向って遠い側より順に配
列された液晶表示デバイス１と、反射鏡８と、反射鏡９
より構成される。液晶表示デバイス１は、第１実施例で
説明したものを用いることができる。液晶表示デバイス
１から所定距離離れて斜め下方に凹面の反射鏡８が眼鏡
レンズ１２より眼１３側に配置されている。眼鏡レンズ
１２の外側には、眼鏡レンズ１２に近接して、反射鏡９
が配置されている。

【００２５】液晶表示デバイス１、反射鏡８は筐体４Ｃ
の所定位置に配置されており、液晶表示デバイス１に
は、図示しない位置調整機構が設けられており、反射鏡
８に対して、前後に移動できるになっている。筐体４Ｃ
は上下移動および反射鏡８を中心に上下方向に角度が変
えられる構造になっている。筐体４Ｃは、その溝部５Ｃ
で眼鏡レンズ１２の上方の所定位置に取り外し可能に配
置されている。反射鏡９はホルダー１７により筐体４Ｃ
に取り付けられており、その角度を上下方向に変えるこ
とができるようになっている。

【００２６】液晶表示デバイス１に表示される画像は反
射鏡８で反射され、筐体４Ｃより取り出され、眼鏡レン
ズ１３を通過して反射鏡９で反射され、再度眼鏡レンズ
１２を通過して眼１３に上方から入射する。凹面である
反射鏡８と反射鏡９により、液晶表示デバイス１に表示
された画像は、所定の倍率に拡大されて、眼１３に見え
る。なお、反射鏡９は平面でも凹面でも良いが、反射鏡
８の拡大倍率は眼鏡レンズの度の強さも考慮し調整が必
要の場合がある。

【００２７】第３実施例の画像表示装置１０Ｃの使用者
は、眼鏡１５の眼鏡フレーム１１を耳にかけ、眼１３を
上方にむけ、液晶表示デバイス１の画像を見ながら、筐
体４Ｃの位置および必要により反射鏡９の角度と、液晶
表示デバイス１の位置を最適になるよう調整することに
よって、液晶表示デバイス１からの画像を所定の倍率で
鮮明に見ることができる。液晶表示デバイス１のバック
ライトの電源及び信号処理回路部は、第１実施例と同様
筐体４Ｃ外に設けられており、これらはコードにより液
晶表示デバイス１と接続している。筐体４Ｃ内には、光
学系のみ配置されており、これにより、これらを含む筐
体４Ｃの重量を小さくしてある。

【００２８】画像表示装置１０Ｃにおいて、光学系を、
小型の凹面の反射鏡８及び反射鏡９より構成してあるの
で、小型でかつ安価に構成でき、筐体４Ｃの重心を、眼
鏡レンズ１２と眼１３の間になるように構成してあるの
で、鼻にかかる負担が少なく、装着感が良好である。

【００２９】＜第４実施例＞図５は本発明の画像表示装
置の第４実施例を示す構成図である。図５において、画
像表示装置２０は、表示デバイス２１と、拡大レンズ２
３、ハーフミラー２２より構成される。本実施例では、
表示デバイス２１が顔の横または横後方に位置させるこ
とができ、構成も簡略化され解像度も高くできるので、
表示デバイス２１としては、第１実施例で説明した液晶
表示デバイス１の他、それよりも大型のものや高精細の
ものも用いることができる。

【００３０】表示デバイス２１は、眼鏡１５の例えば右
側の眼鏡フレーム１１に、表示デバイス２１に対し所定
距離に保持された拡大レンズ２３と共に取り外し可能に
取り付けられており、ハーフミラー２２は、眼鏡フレー
ム１１にレンズホルダー１４を介して取り付けられてい
る眼鏡レンズ１２の内側（眼１３側）で正視位置の右方
に配置されている。表示デバイス２１上に表示される画
像は、拡大レンズ２３で拡大後、ハーフミラー２２で反
射され、眼１３の右方に入射するようになっている。表
示デバイス２１および拡大レンズ２３には、図示しない
位置調整機構が設けられており、ハーフミラー２２に対
して、移動が可能になっており、また拡大レンズ２３に
対して表示デバイス２１は前後に移動できるようになっ
ている。

【００３１】第４実施例の画像表示装置２０の使用者
は、眼鏡１５の眼鏡フレーム１１を耳にかけ、眼１３を
右にむけ、表示デバイス２１の画像を見ながら、表示デ
バイス２１と拡大レンズ２３の位置を最適になるように
調整することによって、表示デバイス２１からの画像を
所定の倍率で鮮明に見ることができる。表示デバイス２
１の電源及び信号処理回路部は、表示デバイス２１とは
別に設けられており、コードを通して表示デバイス２１
に接続されている。

【００３２】画像表示装置２０において、光学系を、小
型のハーフミラー２２より構成してあるので、小型でか
つ安価に構成でき、表示デバイス２１を眼鏡フレーム１
１上に配置してあるので、鼻にかかる負担が少なく、装
着感が良好である。

【００３３】なお、ハーフミラー２２は眼鏡レンズ１２
に取り付ける他、眼鏡レンズ１２の一部をそのまま使う
ことも可能で、その場合反射面は通常凹面鏡である。た
だしほとんどの場合焦点距離は長すぎるので、表示デバ
イス２１を近くに置いて見ることはできない。そのため
拡大レンズ２３は必要である。ハーフミラー２２が眼鏡
レンズ１２の一部の場合、反射面は内側（眼１３側）で
も外側（眼１３と反対側）でもかまわない。ハーフミラ
ー２２の最適反射率は表示デバイス２１の輝度や用途に
よっても変わるが数％でも使える場合がある。通常の眼
鏡レンズ１２では反射防止コートがしてあるので、反射
したい面を未コートとするだけでもよい。この場合約４
％の反射率が得られる。一部のサングラスのように反射
防止処理がしていない場合はそのままでも良い。この場
合反射面は自動的に内側となる。もちろんいずれの場合
もアルミ膜などの反射膜をコートしても良い。

【００３４】なお、以上単眼用の画像表示装置について
説明したがこれに限定されるものでなく、両眼用の画像
表示装置とすることができる。また、表示デバイスとし
て、液晶表示デバイスを例に説明したが、これに限定さ
れるものではなく、ＬＥＤ、ＥＬなどを用いることがで
きることはいうまでもない。

【００３５】＜第５実施例＞図６は本発明の画像表示装
置の第５実施例を示す構成図である。同図において、画
像表示装置３０Ａは、眼１３に向って遠い側より順に配
列された液晶表示デバイス３１と、凸レンズ３３と、ミ
ラー３６より構成されている。液晶表示デバイス３１が
反射型の場合には、凸レンズ３３と液晶表示デバイス３
１の間には、光源３２と、光源３２から放射される光を
偏光するための偏光板３４と、偏光を液晶表示デバイス
３１に導き、液晶表示デバイス３１からの光を透過して
凸レンズ３３に導く偏光板付ハーフミラー３５が設けら
れる。

【００３６】液晶表示デバイス３１、凸レンズ３３、光
源３２、偏光板３４及び偏光板付ハーフミラー３５は図
示しない筐体に所定の配置で収納され、筐体は眼鏡１５
Ａの眼鏡フレーム１１に所定配置で取り付けられてい
る。眼鏡レンズ１２Ａにおいて眼１３が正視する位置に
は全反射のミラー３６が配置されている。ミラー３６の
大きさは横８ｍｍ、縦５ｍｍであり、眼１３からミラー
３６の中心部までの距離（図６中、ｂで表示してある）
は１５ｍｍである。眼１３が正視するときの光軸３７に
垂直な面に対するミラー３６の傾斜角度（図６中、βで
表示してある）は、３５°であり、液晶表示デバイス３
１からの映像（これは、ミラー３６によって映像の虚像
３８が構成される）を光軸３９に沿って、ミラー３６に
導き、ミラー３６で反射して、光軸３７に沿って眼１３
に導くようになっている。

【００３７】人は眼１３によって、ミラー３６に写った
映像の虚像３８を見ているわけだが、この場合、ミラー
３６の存在を意識しないで見ている。ミラー３６の位置
が眼１３から近くても遠くても関係しない。ただしミラ
ー３６が遠くに配置されている場合にはミラー３６のエ
ッジがはっきり見えるので、ミラー３６の存在を意識す
ることがある。

【００３８】本第５実施例においては、ミラー３６は小
さいが目に非常に近いので、ミラー３６をはっきり見る
ことはできず、そのため目の前にあってもうっとうしさ
を感じず、映像の虚像３８だけがはっきり見える。ミラ
ー３６が半透明でない場合には、ミラー３６の後方の外
界像は見えないが、この場合隣の左眼によりその部分を
みることが出来る。従って、両眼で見ることにより、ミ
ラーとしてハーフミラーを用いたときのように、外界像
が見える状態で液晶表示デバイスからの表示画像を見る
ことができる。

【００３９】しかもミラー３６は全反射ミラーなので、
反射時の光量ロスがなく、明るい画像を見ることができ
る。明るさが同じならば、光源３２の消費電力は従来の
１／２から１／４になり、ポータブルの使用において
は、光源３２に接続する電池の寿命を大幅に長くするこ
とができる。本第５実施例の画像表示装置３０Ａにおけ
る光学系は、小さなミラー1枚と画像を拡大するための
凸レンズ1枚とで構成できるので、小型軽量で非常に低
コストなシステムの供給が可能となる。また表示システ
ムの重心位置が後方に位置するため、鼻に負担がかかり
にくく装着感も良好である。

【００４０】なお、本第５実施例では、凸レンズ３３を
ミラー３６と液晶表示デバイス３１との間に配置してあ
るが、これに代えて、ミラー３６と眼１３との間に配置
することも出来る。ミラー３６の大きさは画角α（眼１
３から見た映像の虚像３８の成す角）を制限する役割が
ある。ミラー３６の大きさは傾斜角度βによって異なる
のであるが、眼１３と光軸３７上でミラー３６が交わる
点との間の距離をｂとすれば、ｂの位置に投影された虚
像３８の長さをａとすると，ａ≒ｂｔａｎα （１）式の関係にある。

【００４１】これよりｂを大きくとることは、光学系の
大きさも大きくなることを意味するが、存在も意識しや
すくなる。これらのことを考慮すると、ｂの値は３０ｍ
ｍ以下が望ましいことがわかった。本第５実施例では表
示デバイスとして、高解像度に適した反射型液晶表示デ
バイスを例に説明したが、これに限定されるものではな
く、透過型液晶表示デバイスやＥＬ表示デバイスなどを
用いることができることはいうまでもない。

【００４２】＜第６実施例＞図７は本発明の画像表示装
置の第６実施例を示す構成図である。同図において、画
像表示装置３０Ｂは、眼１３に向って遠い側より順に配
列された液晶表示デバイス３１と、ミラー４４と、凸レ
ンズ４３とより構成されている。ここで液晶表示デバイ
ス３１は上方に配置されている。液晶表示デバイス３
１、ミラー４４、及び凸レンズ４３は図示しない筐体に
所定の配置で収納され、筐体は眼鏡レンズ１２を取り付
ける眼鏡フレーム（図示せず）に所定配置で取り付けら
れている。

【００４３】液晶表示デバイス３１のパネルサイズは横
１２ｍｍで、縦８ｍｍであり、対角長は１４．４ｍｍで
ある。眼鏡レンズ１２において眼１３が正視する位置
に、凸レンズ４３及び全反射のミラー４４が配置されて
いる。凸レンズ４３のサイズは横１６ｍｍで、縦１２ｍ
ｍであり、レンズ焦点距離は２７ｍｍである。ミラー４
４のサイズは横１６ｍｍで、縦１６ｍｍであり、凸レン
ズ４３のレンズ面に対して略４５°に配置してある。眼
１３から凸レンズ４３までの距離は略２５ｍｍとした。

【００４４】人は眼１３によって、ミラー４４に写った
映像の虚像４８を見ているわけだが、この場合、上述の
第５実施例におけると同様に、ミラー４４の存在を意識
しないで見ている。本第６実施例においては、凸レンズ
４３を通してミラー４４を見ることになるが、眼１３に
非常に近いので、レンズ４３およびミラー４４が小さい
ため視界の中に完全に入っているがはっきり見ることは
できず、そのため目の前にあってもうっとうしさを感じ
ず、映像の虚像４８だけが、２５０ｍｍ離れた距離に、
対角長１３６ｍｍの大きさで、はっきり見える。表示デ
バイスが上方にあるため横方向の視界が広く装着した時
の開放感が良好である。

【００４５】表示装置３０Ｂを凸レンズ４３の位置で眼
１３から３０ｍｍ程度まで離しても倍率は殆んど変わら
す映像の虚像４８を見ることが出来るが、画像の周辺部
がみえにくくなる。この場合は、凸レンズ４３の大きさ
で、画角αが制限される。凸レンズ４３の大きさ（画角
方向の長さ）ａは、画角αと、眼１３から凸レンズ４３
までの距離をｃとすると、ａ≒ｃｔａｎα （２）式の関係がある。すなわち、ｃを大きくするとαが小さく
なるため画像周辺が見えにくくなるのである。レンズを
大きくすればこの問題は解決されるが、大きく重くな
る。

【００４６】ミラー４４が半透明でない場合には、ミラ
ー４４の後方の外界像は見えないが、この場合隣の左眼
によりその部分をみることが出来る。従って、両眼で見
ることにより、ミラー４４としてハーフミラーを用いた
ときのように、外界像が見える状態で液晶表示デバイス
３１からの表示画像を見ることができる。しかもミラー
４４は全反射ミラーなので、反射時の光量ロスがなく、
明るい画像を見ることができる。

【００４７】本第６実施例の画像表示装置３０Ｂにおけ
る光学系は、小さなミラー1枚と画像を拡大するための
凸レンズ1枚とで構成できるので、小型軽量で非常に低
コストなシステムの供給が可能となる。ここでは、凸レ
ンズ４３とミラー４４を組み合わせてミラー部を構成し
てあるが、ミラーとしては単なる平面反射鏡のほか、反
射膜をコートしたプリズムを用いることが出来る。その
他の例を以下に示す。

【００４８】図８は本発明の画像表示装置の第６実施例
におけるミラー部を示す構成図である。図８の（１）に
示すミラー部４０Ａは、プリズム４１と凸レンズ４３を
組み合わせたものであり、図８の（２）に示すミラー部
４０Ｂは、凸レンズ面４２を有するレンズ一体型プリズ
ム４９より構成される。凸レンズは諸収差が良好に補正
できる非球面レンズが好ましいが、複数レンズを組み合
わせたものや、屈折率に分布を持たせたレンズを用いて
も良い。またミラーは平面鏡に限定されず、レンズの効
果を備えた凹面鏡を用いることもできる。

【００４９】＜第７実施例＞図９は本発明の画像表示装
置の第７実施例を示す構成図である。同図において、画
像表示装置５０は、右眼用に設けられた、右の眼１３に
向って遠い側より順に配列された液晶表示デバイス３１
と、凸レンズ３３と、ミラー３６と、及び左眼用に設け
られた、左の眼１３’に向って遠い側より順に配列され
た液晶表示デバイス３１’と、凸レンズ３３’と、ミラ
ー３６’とから構成されている。

【００５０】液晶表示デバイス３１、凸レンズ３３は図
示しない筐体に所定の配置で収納され、筐体は眼鏡５５
の右側の眼鏡フレーム１１に所定配置で取り付けられて
いる。同様に、液晶表示デバイス３１’、凸レンズ３
３’は図示しない筐体に所定の配置で収納され、筐体は
眼鏡５５の左側の眼鏡フレーム１１に所定配置で取り付
けられている。液晶表示デバイス３１、３１’にはそれ
ぞれコントローラ５１，５１’が接続されている。

【００５１】右眼用の眼鏡レンズ１２Ａにおいて右の眼
１３が正視する位置には全反射のミラー３６が配置され
ている。ミラー３６の大きさは横８ｍｍ、縦５ｍｍであ
り、眼１３からミラー３６の中心部までの距離は１５ｍ
ｍである。眼１３が正視するときの光軸に垂直な面に対
するミラー３６の傾斜角度は、３５°であり、液晶表示
デバイス３１からの映像（これは、ミラー３６によって
映像の虚像５２が構成される）を眼１３に導くようにな
っている。

【００５２】同様に、左眼用の眼鏡レンズ１２Ａ’にお
いて左の眼１３’が正視する位置には全反射のミラー３
６’が配置されている。ミラー３６’の大きさは横８ｍ
ｍ、縦５ｍｍであり、眼１３’からミラー３６’の中心
部までの距離は１５ｍｍである。眼１３’が正視すると
きの光軸に垂直な面に対するミラー３６’の傾斜角度
は、３５°であり、液晶表示デバイス３１’からの映像
（これは、ミラー３６’によって映像の虚像５２’が構
成される）を眼１３’に導くようになっている。

【００５３】液晶表示デバイス３１，３１’の表示パネ
ルは例えば６００画素×４８０画素（アスペクト比は
４：３）より構成されており、従って、映像の虚像５
２，５２’のアスペクト比も４：３となっている。これ
らの液晶表示デバイス３１，３１’によって、例えば７
２０画素×４８０画素のＤＶＤ画像を表示する場合に、
次のように液晶表示デバイス３１，３１’を駆動する。

【００５４】左眼用の液晶表示デバイス３１’では、通
常動作で信号を入力することにより、横（水平）方向の
右側１２０画素分が欠落された表示、すなわち、映像の
虚像５２’が表示される。一方、右目用の液晶表示デバ
イス３１では、横（Ｈ）方向の表示開始を１２０画素遅
らせて駆動するようクロックのタイミングをずらして信
号を入力すれば、左側１２０画素分の画像の欠落した表
示、すなわち、映像の虚像５２’が表示される。

【００５５】なお、ここでは、液晶表示デバイス３１、
３１’に入力する入力信号を特に加工する必要はない。
この様にすることでフレームメモリーや特別な演算回路
を追加すること無しに画素を無駄なく使用した表示がで
きる。もちろん画像が分割された２チャンネルの信号を
それぞれの液晶表示デバイス３１，３１’に入力しても
良い。

【００５６】このように、左眼用の映像の虚像５２’に
は、ソース画像のすべてが表示されているわけではな
く、これはソース画像の右端は切れた画像である。一方
右眼用の映像の虚像５２には、ソース画像のすべてが表
示されているわけではなく、これはソース画像の左端が
切れた画像である。しかし、図９中の中央の下方に示す
ように、映像の虚像５２、５２’は、脳によって認識映
像５３，５３’として認識され、画像の中心がそれぞれ
の眼の正面にみえるよう画像表示装置５０の位置を調整
すると、あたかも一つの完全な映像のように合成認識映
像５４として認識される。

【００５７】人間は脳で視覚からの信号を映像の形にし
て認識していて、たとえば左右の像に見た方向のずれ
（視差）があれば、それはずれた像が２重になって見え
るのではなく立体像として認識できる。同様に脳の作用
は、片方の目で見た像の一部に欠落部分があってももう
一方目で見えていれば脳で欠落を補うこともできるので
ある。脳での画像合成は、２つのプロジェクタによりス
クリーン上に２つの画像を重ね合わせるのとは異なる特
徴がある。プロジェクタの画像では重なった部分は明る
さがそうでない部分の２倍になる。したがって２台のプ
ロジェクタを使う場合、明るさを２倍にしたいときは、
画像を完全に重ね合わせるようにし、表示エリアを広げ
たいときは、重なりが全く無い様に画像をつなぎあわせ
ることが重要である。

【００５８】一方、脳による合成では、重なった像が明
るくなって見えることはない。また位置が多少ずれてい
ても、見た瞬間は二重にみえても頭の中ですぐに自動補
正されて一つに見えるようになる。映画などアスペクト
比１６：９の画像を従来のアスペクト比４：３の表示デ
バイスで表示すると、画面の７５％しか利用することが
できない。一方本第７実施例のように４：３のパネルを
フルに使って１６：９の表示ができれば、画面の利用率
は１３３％となる。したがって従来４：３のパネルで１
６：９の画像を見ていたときの１７７％の面積で画像を
見ることができるようになる。

【００５９】人間の脳は融通性が非常に高いので、左右
の画像の重なりがほとんどない場合でも一つの画面に合
成され、表示パネルの二倍近い面積の画面を見ることも
可能である。また、両眼で画像を観賞する場合、周辺の
外界像が見える構造でも、画像が重なって見える先の外
界像は死角となって見えない。したがって、重なり部分
をできるだけ少なくすれば、ほとんど死角なしに画像と
外界像を見ることもできるようになる。外界像を見る必
要が無ければ前面を遮光すればよい。本第７実施例で
は、表示システムの重心がレンズの後方に位置して装着
感が良い例を示しているが、従来例の画像表示装置より
小型で高解像度が可能になるため第６実施例のタイプで
も装着感を損なわずに済む。また本第７実施例では、眼
鏡の形状で示しているが、ヘルメット形状などでもよ
く、画像表示装置の支持方法は特に限定されるものでは
ない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明である
画像表示装置は、請求項１記載によれば、画像情報光を
出射する表示素子及び前記画像情報光を第１の角度で反
射する第１の反射鏡を含む筐体と、前記筐体の前記第１
の反射鏡で反射された前記画像情報光を、視認する位置
に第２の角度で反射する第２の反射鏡をレンズの一部あ
るいは近傍に備えた眼鏡と、からなり、前記筐体は、重
心が前記レンズより顔の外側に出ないことにより、装着
感が良好でかつ小型軽量安価な画像表示装置を提供する
ことができるという効果がある。

【００６１】また、第２の発明である画像表示装置は、
請求項２記載によれば、画像情報光を出射する表示素子
と、前記画像情報光を反射するハーフミラーをレンズの
一部に備えた眼鏡と、からなることにより、装着感が良
好でかつ小型軽量安価な画像表示装置を提供することが
できるという効果がある。

【００６２】また、第３の発明である画像表示装置は、
請求項３記載によれば、画像情報光を出射する表示素子
と、前記画像情報光を反射する全反射ミラーをレンズ上
の眼の正視位置に備えた眼鏡と、からなることにより、
明るさを低下させることなく外界像と表示画像を同時に
見ることの出来る小型軽量安価な画像表示装置を提供す
ることが出来るという効果がある。

【００６３】また、第４の発明である画像表示装置は、
請求項４記載によれば、第３の発明の画像表示装置を右
眼用及び左眼用にそれぞれ備えたことにより、表示素子
の有する解像度の最大２倍の解像度表示が可能となり、
同一解像度であれば、より小型軽量安価な画像表示装置
を提供することが出来るという効果がある。また、シン
プルな構造で外界像と表示画像を同時に見ることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示装置の第１実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明の画像表示装置の第１実施例の応用例を
示す構成図である。

【図３】本発明の画像表示装置の第２実施例を示す構成
図である。

【図４】本発明の画像表示装置の第３実施例を示す構成
図である。

【図５】本発明の画像表示装置の第４実施例を示す構成
図である。

【図６】本発明の画像表示装置の第５実施例を示す構成
図である。

【図７】本発明の画像表示装置の第６実施例を示す構成
図である。

【図８】本発明の画像表示装置の第６実施例におけるミ
ラー部を示す構成図である。

【図９】本発明の画像表示装置の第７実施例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１…液晶表示デバイス、２…反射鏡、３…凸レンズ、４
Ａ，４Ａ’，４Ｂ，４Ｃ…筐体、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…溝
部、６…反射鏡、７…反射鏡、８…反射鏡、９…反射
鏡、１０Ａ，１０Ａ’，１０Ｂ，１０Ｃ…画像表示装
置、１１…眼鏡フレーム、１２，１２Ａ，１２Ａ’…眼
鏡レンズ、１２ａ，１２ｂ…反射部、１３…眼、１４…
レンズホルダー、１５，１５Ａ…眼鏡、１６…ホルダ
ー、１７…ホルダー、２０…画像表示装置、２１…表示
デバイス、２２…ハーフミラー、２３…拡大レンズ、３
０Ａ，３０Ｂ…画像表示装置、３１…液晶表示デバイ
ス、３２…光源、３３…凸レンズ、３４…偏光板、３５
…偏光板付ハーフミラー、３６，３６’…ミラー、３７
…光軸、３８…映像の虚像、３９…光軸、４０Ａ，４０
Ｂ…ミラー部、４１…プリズム、４２…レンズ面、４３
…凸レンズ、４４…ミラー、４５…入射光軸、４６…出
射光軸、４７…光軸、４８…映像の虚像、５０…画像表
示装置、５１，５１’…コントローラ、５２，５２’…
映像の虚像、５３…認識映像、５４…合成認識映像、５
５…眼鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像情報光を出射する表示素子及び前記画
像情報光を第１の角度で反射する第１の反射鏡を含む筐
体と、前記筐体の前記第１の反射鏡で反射された前記画
像情報光を、視認する位置に第２の角度で反射する第２
の反射鏡をレンズの一部あるいは近傍に備えた眼鏡と、
からなり、前記筐体は、重心が前記視認側にあることを特徴とする
画像表示装置。
【請求項２】画像情報光を出射する表示素子と、前記画
像情報光を反射するハーフミラーをレンズの一部に備え
た眼鏡と、からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】画像情報光を出射する表示素子と、前記画
像情報光を反射する全反射ミラーをレンズ上の眼の正視
位置に備えた眼鏡と、からなることを特徴とする画像表
示装置。
【請求項４】請求項３記載の画像表示装置を右眼用及び
左眼用にそれぞれ備えたこと特徴とする画像表示装置。