JP2597833Y2 - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JP2597833Y2
JP2597833Y2 JP1993008203U JP820393U JP2597833Y2 JP 2597833 Y2 JP2597833 Y2 JP 2597833Y2 JP 1993008203 U JP1993008203 U JP 1993008203U JP 820393 U JP820393 U JP 820393U JP 2597833 Y2 JP2597833 Y2 JP 2597833Y2
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岡村俊朗
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Olympus Optic Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、頭部装着型映像表示装
置に関し、特に、液晶表示素子のような複数の画素から
なる映像表示素子を複数個用いてその解像力を向上させ
る頭部装着型映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バーチュアルリアリティ用、あるいは、
一人で大画面の映像を楽しむことができるようにするこ
とを目的として、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部装着
型映像表示装置の開発が進められている。
【0003】従来、液晶表示素子を2枚用いてこのよう
な頭部装着型映像表示装置の高解像化を図ったものが提
案されている。その1つは、図8(a)に構成を、図8
(b)に表示画素の状態を示すように、2枚の液晶表示
素子(以下、LCDと言う。)1、2を用い、偏光ビー
ムスプリッタ4により両LCD1、2からの像D1 、D
2 を水平方向、垂直方向に1/2画素ピッチ分ずらして
重ね合わせて表示することにより、解像力をそれぞれの
方向に2倍にするものである(特開平3−288830
号)。もう1つのものは、図9(a)に構成を、図9
(b)に表示画素の状態を示すように、第1の偏光ビー
ムスプリッタ4により入射光を2つの偏光成分に分け、
それぞれの光路にLCD1、2を配置し、各LCD1、
2を通過して変調された像光を反射鏡5、5により90
°曲げて、それらの像光を第2の偏光ビームスプリッタ
4′により重ね合わせて表示するもので、この場合も同
図(b)に示すように、一方のLCD1の画素開口部
A、B、C、D・・・(実線)と他方のLCD2の画素
開口部A′、B′、C′、D′・・・(点線)を水平方
向、垂直方向に1/2画素ピッチ分ずらして重ね合わせ
ており、解像力はそれぞれの方向に2倍になる(特開平
3−150525号)。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな頭部装着型映像表示装置においては、拡大空中像を
観察するために接眼光学系を光路中に配置する必要があ
るので、装置が大型化し、また、接眼光学系による色分
散の影響を受けて、映像に色の滲み等が発生する恐れも
ある。これを避けるために、接眼光学系として、図10
(a)、(b)に示すように、凹面鏡6又は凹面鏡6と
ハーフミラー7を用いても、凹面鏡6を斜めに配置した
り、ハーフミラー7等を余分に用いなければならず、や
はり装置が大型化してしまう。
【0005】本考案はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、装置を大型化せ
ずに、また、色分散の影響なしに、複数個の映像表示素
子を用いて頭部装着型映像表示装置の解像力向上を図る
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本考
案の映像表示装置は、複数の画素により映像を表示する
複数個の映像表示素子と、複数の光線分割面を有するビ
ームスプリッタと、前記ビームスプリッタの何れかの出
射面近傍に少なくとも1つ設けられ、前記複数の映像表
示素子に表示された映像を拡大投影するための拡大反射
鏡とを有し、前記ビームスプリッタは、前記複数の映像
表示素子から発せられて前記光線分割面に入射して反射
又は透過した光線を、前記拡大反射鏡で反射させ、前記
光線分割面で透過又は反射させて観察者の眼球内に導く
ことにより、前記複数の映像表示素子に表示された複数
の映像から1つの映像を形成するように構成されたこと
を特徴とするものである。
【0007】
【作用】本考案においては、ビームスプリッタが複数の
光線分割面を有し、複数の映像表示素子から発せられて
光線分割面に入射して反射又は透過した光線を拡大反射
鏡で反射させ、光線分割面で透過又は反射させて観察者
の眼球内に導くことにより、複数の映像表示素子に表示
された複数の映像から1つの映像を形成するように構成
されているので、装置を大型化することなくコンパクト
で色分散の影響が少ないまま、表示する映像の解像力を
向上させること等ができる。
【0008】
【実施例】以下、本考案の頭部装着型映像表示装置を図
面を参照にしていくつかの実施例に基づいて説明する。
本考案の頭部装着型映像表示装置の基本原理は、液晶表
示素子のような複数の画素により映像を表示する映像表
示素子からの光線を、一旦ビームスプリッタを透過又は
反射させ、その光を凹面鏡で垂直反射させて、反射光を
今度はビームスプリッタで反射又は透過させて眼に入射
させ、空中拡大像が観察できるようにし、1つのビーム
スプリッタに複数の光線分割合成面を持たせることで、
複数の映像表示素子の映像を合成できるようにして、コ
ンパクトで高解像、色分散の影響を受け難い表示装置に
するものである。
【0009】図1〜3を参照にして第1実施例の頭部装
着型映像表示装置について説明する。この実施例は、2
つのLCDに映像を表示し、それらの映像を1つの凹面
鏡で空中に拡大し、ビームスプリッタの2つのハーフコ
ート面で合成して観察するものである。図1にそのため
の光学系20の断面図を示すが、図3に示すように、観
察者Wの左右の眼それぞれが観察できるように、このよ
うな光学系20を左右の眼の前に別々の配置するもので
ある。図1において、この光学系20は、1面上で相互
に交差する対角線に沿って同じ方向に延びる2つのハー
フコート面11、12が設けられた立方体状のビームス
プリッタ7と、ハーフコート面11、12それぞれに対
向し、相互に平行なビームスプリッタ7の2つの入射面
の前に配置されたLCD1、2と、LCD1からの光が
ハーフコート面11で反射されてビームスプリッタ7か
ら出射する面であって、LCD2からの光がハーフコー
ト面12で反射されてビームスプリッタ7から出射する
面の前に近接して配置された凹面鏡6とから構成されて
おり、LCD1からの光は、ハーフコート面11で反射
されて、凹面鏡6で反射されて眼に入射する。また、L
CD2からの光は、ハーフコート面12で反射されて、
凹面鏡6で反射されて眼に入射する。このようにして、
LCD1とLCD2の空中拡大像を合成して観察するこ
とができる。この時、LCD1とLCD2の画素が、例
えば図2に実線と点線で示すように、垂直方向に互いに
画素の1/2ピッチ分ずれて重畳するように配置すれ
ば、コンパクトで高解像な映像表示装置が得られる。し
かも、凹面鏡6の反射を利用して拡大投影しているの
で、色分散の影響を受け難い。
【0010】次に、図4を参照にして第2実施例の頭部
装着型映像表示装置について説明する。この実施例は、
2つのLCDに映像を表示し、それらの映像を別々の2
つの凹面鏡で空中に拡大し、ビームスプリッタの2つの
ハーフコート面で合成して観察するものである。図4
(a)はこの光学系20の斜視図、図4(b)は眼側か
ら見た正面図である。この場合、ビームスプリッタ7に
は、立方体の側面の1つの対角線に沿って水平方向に延
びるハーフコート面11と、立方体の上面の1つの対角
線に沿って垂直方向に延びるハーフコート面12とが設
けられており、ビームスプリッタ7の上面に対向してL
CD1が、その1側面に対向してLCD2が配置され、
LCD1に対向した反対側の下面の前に近接して凹面鏡
6が、LCD2に対向した反対側の側面の前に近接して
別の凹面鏡6′が配置されているもので、LCD1から
の光は、ビームスプリッタ7を素通りして凹面鏡6で反
射され、ハーフコート面11で反射されて眼に入射す
る。LCD2からの光も、最初はビームスプリッタ7を
素通りして凹面鏡6′で反射され、ハーフコート面12
で反射されて眼に入射する。このようにして、LCD1
とLCD2の空中拡大像を合成して観察することができ
る。第1実施例と同じように、LCD1とLCD2の画
素が、例えば垂直方向に互いに画素の1/2ピッチ分ず
れて重畳するように配置すれば、コンパクトで高解像な
映像表示装置が得られる。さらに、ビームスプリッタ7
を挟んで眼の反対側に液晶シャッター又はメカニカルシ
ャッター等の開閉機構を配置することで、外界像と電子
映像を切り換えたり、重ね合わせたりして見ることがで
きる。この場合も、凹面鏡6、6′の反射を利用して拡
大投影しているので、色分散の影響を受け難い。
【0011】次に、図5の斜視図を参照にして第3実施
例の頭部装着型映像表示装置について説明する。この実
施例は、2つのLCDに映像を表示し、それらの映像を
1つの凹面鏡で空中に拡大し、ビームスプリッタの2つ
のハーフコート面で合成して観察するものである。この
場合、ビームスプリッタ7には、立方体の側面の1つの
対角線に沿って水平方向に延びるハーフコート面11
と、立方体の正面の1つの対角線に沿って水平方向に延
びるハーフコート面12とが設けられており、ビームス
プリッタ7の上面に対向してLCD1が、その1側面に
対向してLCD2が配置され、LCD1に対向した反対
側の下面の前に近接して凹面鏡6が配置されており、L
CD1からの光は、まず、ビームスプリッタ7を素通り
して凹面鏡6で反射され、ハーフコート面11で反射さ
れて眼に入射する。また、LCD2からの光は、ハーフ
コート面12で反射され、その光は凹面鏡6で反射さ
れ、ハーフコート面11で再び反射されて眼に入射す
る。このようにして、LCD1とLCD2の空中拡大像
を合成して観察することができる。LCD2には、左右
が反転した映像を表示する必要がある。この実施例にお
いては、凹面鏡61個で第2実施例と同じ機能を実現し
ている。
【0012】図6は、ハーフコート面を4つ持つビーム
スプリッタ7を用いて、4枚のLCD21〜24の拡大
空中像を合成して観察する例を示す斜視図である。すな
わち、ビームスプリッタ7には、立方体の側面の2つの
対角線に沿って相互に水平方向に延びるハーフコート面
11と13、立方体の正面の2つの対角線に沿って相互
に水平方向に延びるハーフコート面12と14が設けら
れており、ビームスプリッタ7の上面に対向してLCD
21が、その両側面に対向してLCD22、24が、ま
た、前面にLCD23がそれぞれ配置され、LCD21
に対向した反対側の下面の前に近接して凹面鏡6が配置
されており、LCD21からの光は、まず、ビームスプ
リッタ7を素通りして凹面鏡6で反射され、ハーフコー
ト面11で反射されて眼に入射する。また、LCD22
からの光は、ハーフコート面12で反射され、その光は
凹面鏡6で反射され、ハーフコート面11で再び反射さ
れて眼に入射する。さらに、LCD23からの光は、ハ
ーフコート面13で反射され、その光は凹面鏡6で反射
され、ハーフコート面11で再び反射されて眼に入射す
る。また、LCD24からの光は、ハーフコート面14
で反射され、その光は凹面鏡6で反射され、ハーフコー
ト面11で再び反射されて眼に入射する。このようにし
て、4つのLCD21〜24の空中拡大像を合成して観
察することができる。LCD22〜24には、左右が反
転した映像を表示する必要がある。拡大合成画像の画素
は、図7のように見える。この例では、1個のLCDの
画素に対し、第2番目のものは、水平方向に1/2画素
ピッチ分ずらして重畳し、第3番目のものは、水平方向
に1/4画素ピッチ分、垂直方向に1/4分ずらして重
畳し、第4番目のものは、水平方向に3/4画素ピッチ
分、垂直方向に1/4分ずらして重畳している。なお、
ハーフコート面11〜14をダイクロックミラーで構成
して、4枚のLCD21〜24の中の3枚で、R(赤)
・G(緑)・B(青)の各色に相当する映像を表示する
ようにしてもよい。また、画素のずらし方は、上記第1
〜第4実施例に示した方法以外のものでも解像力を上げ
ることができる。
【0013】以上、本考案の頭部装着型映像表示装置を
いくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本考案は
これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【0014】
【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
の映像表示装置によると、ビームスプリッタが複数の光
線分割面を有し、複数の映像表示素子から発せられて光
線分割面に入射して反射又は透過した光線を拡大反射鏡
で反射させ、光線分割面で透過又は反射させて観察者の
眼球内に導くことにより、複数の映像表示素子に表示さ
れた複数の映像から1つの映像を形成するように構成さ
れているので、装置を大型化することなくコンパクトで
色分散の影響が少ないまま、表示する映像の解像力を向
上させること等ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の頭部装着型映像表示装置の第1実施例
の光学系の断面図である。
【図2】第1実施例の表示画素の状態を示す図である。
【図3】第1実施例の装置の装着状態を示す図である。
【図4】第2実施例の光学系の斜視図と正面図である。
【図5】第3実施例の光学系の斜視図である。
【図6】第4実施例の光学系の斜視図である。
【図7】第4実施例の表示画素の状態を示す図である。
【図8】従来の1つの頭部装着型映像表示装置の構成と
表示画素の状態を示す図である。
【図9】従来の別の頭部装着型映像表示装置の構成と表
示画素の状態を示す図である。
【図10】従来の改良例の問題点を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
W…観察者 1、2、21、22、23、24…LCD(液晶表示素
子) 6、6′…凹面鏡 7…ビームスプリッタ 11、12、13、14…ハーフコート面 20…映像表示光学系

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画素により映像を表示する複数個
    の映像表示素子と、複数の光線分割面を有するビームス
    プリッタと、前記ビームスプリッタの何れかの出射面近
    傍に少なくとも1つ設けられ、前記複数の映像表示素子
    に表示された映像を拡大投影するための拡大反射鏡とを
    有し、前記ビームスプリッタは、前記複数の映像表示素
    子から発せられて前記光線分割面に入射して反射又は透
    過した光線を、前記拡大反射鏡反射させ、前記光線分
    割面で透過又は反射させて観察者の眼球内に導くことに
    より、前記複数の映像表示素子に表示された複数の映像
    から1つの映像を形成するように構成されたことを特徴
    とする映像表示装置。
JP1993008203U 1993-03-02 1993-03-02 映像表示装置 Expired - Lifetime JP2597833Y2 (ja)

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JPH0668023U JPH0668023U (ja) 1994-09-22
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