JP3311122B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表示装置に関し、特に観
察者の眼近傍に配置した表示手段の画像情報をビームス
プリッタを介し拡大した虚像として観察する例えばヘル
メット・マウント・ディスプレイ、ヘッド・マウンテッ
ド・ディスプレイ等に好適な表示装置に関するものであ
る。
察者の眼近傍に配置した表示手段の画像情報をビームス
プリッタを介し拡大した虚像として観察する例えばヘル
メット・マウント・ディスプレイ、ヘッド・マウンテッ
ド・ディスプレイ等に好適な表示装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より観察者の眼部近傍に配置する表
示装置としては、ヘルメットと一体的に構成された所謂
ヘルメット・マウント・ディスプレイ（以下ＨＭＤと称
す）があり、高性能な航空機のパイロット用やシミュレ
ーション用等の表示装置として用いられている。
示装置としては、ヘルメットと一体的に構成された所謂
ヘルメット・マウント・ディスプレイ（以下ＨＭＤと称
す）があり、高性能な航空機のパイロット用やシミュレ
ーション用等の表示装置として用いられている。
【０００３】例えば特開平３−３９９２４号公報ではパ
イロットに種々の飛行データを外景と重ね合わせて表示
するＨＭＤが提案されている。
イロットに種々の飛行データを外景と重ね合わせて表示
するＨＭＤが提案されている。
【０００４】同公報では表示手段に表示された画像情報
からの光束をリレーレンズ系で集光し、該画像情報の空
中像を形成し、該空中像をビームスプリッタ及び結合子
を有するカタディオプトリックなアイピース手段で観察
者の眼へ導光すると共に外景からの光束を該結合子およ
びビームスプリッタを透過させて観察者の眼に導光して
いる。これにより表示手段で表示された画像情報と外景
の画像情報とを同一視野で観察している。
からの光束をリレーレンズ系で集光し、該画像情報の空
中像を形成し、該空中像をビームスプリッタ及び結合子
を有するカタディオプトリックなアイピース手段で観察
者の眼へ導光すると共に外景からの光束を該結合子およ
びビームスプリッタを透過させて観察者の眼に導光して
いる。これにより表示手段で表示された画像情報と外景
の画像情報とを同一視野で観察している。
【０００５】また、Optical Approaches to the Helmet
Mounted Display(SPIE vol1116 1989) においても同様
な構成の表示装置が開示されている。
Mounted Display(SPIE vol1116 1989) においても同様
な構成の表示装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平３−３９９
２４号公報で提案されている表示装置では画像情報の表
示の為にＣＲＴを用いており、この為装置全体の小型化
が難しいという問題点があった。
２４号公報で提案されている表示装置では画像情報の表
示の為にＣＲＴを用いており、この為装置全体の小型化
が難しいという問題点があった。
【０００７】また、小型化の為に液晶表示素子（以下Ｌ
ＣＤと称す）等を用いる場合、一般にＬＣＤはＣＲＴと
比べて出射角特性の指向性が垂直方向に強く、射出角が
大きい光束はＬＣＤ面でケラレが生じる為、一部の画像
情報に基づく光束は観察者の眼に導光できなくなってく
る。
ＣＤと称す）等を用いる場合、一般にＬＣＤはＣＲＴと
比べて出射角特性の指向性が垂直方向に強く、射出角が
大きい光束はＬＣＤ面でケラレが生じる為、一部の画像
情報に基づく光束は観察者の眼に導光できなくなってく
る。
【０００８】また、ＬＣＤ面の垂直方向からずれた射出
角に基づく光束ほどコントラストは低下する為、画像情
報を良好に観察するにはリレー光学系の軸外光束におい
てＬＣＤからの光束中心の射出角度および光束のＮＡを
考慮した光学系を配置しければ成らない。
角に基づく光束ほどコントラストは低下する為、画像情
報を良好に観察するにはリレー光学系の軸外光束におい
てＬＣＤからの光束中心の射出角度および光束のＮＡを
考慮した光学系を配置しければ成らない。
【０００９】更に、従来のＨＭＤは観察者がメガネを掛
けたまま観察することについては何ら考慮されてなかっ
た。従来、視度調節が必要な観察者が表示手段の画像情
報を観察する場合は光学系に視度調節手段を設ける必要
があった。
けたまま観察することについては何ら考慮されてなかっ
た。従来、視度調節が必要な観察者が表示手段の画像情
報を観察する場合は光学系に視度調節手段を設ける必要
があった。
【００１０】また外景に画像情報を重ね合わせて観察す
る場合、外景からの光束に対しても視度調節手段を設け
なければならず、光学系の部品点数が増え装置全体の小
型化及び簡素化を妨げるという問題点があった。
る場合、外景からの光束に対しても視度調節手段を設け
なければならず、光学系の部品点数が増え装置全体の小
型化及び簡素化を妨げるという問題点があった。
【００１１】そこで眼鏡を必要とする観察者が眼鏡をか
けたままの状態で観察できる事が望ましい。しかしなが
ら一般に該光学系と観察者の瞳との距離（アイポイント
長）は短く、メガネを掛けたまま観察するだけのアイポ
イント長を確保するのは大変難しいという問題点があっ
た。
けたままの状態で観察できる事が望ましい。しかしなが
ら一般に該光学系と観察者の瞳との距離（アイポイント
長）は短く、メガネを掛けたまま観察するだけのアイポ
イント長を確保するのは大変難しいという問題点があっ
た。
【００１２】本発明は表示手段やリレーレンズそしてハ
ーフミラー等の各要素を適切に構成することにより、装
置全体の小型化を容易にし、表示手段で表示された画像
情報を良好に観察することができる表示装置の提供を目
的としている。
ーフミラー等の各要素を適切に構成することにより、装
置全体の小型化を容易にし、表示手段で表示された画像
情報を良好に観察することができる表示装置の提供を目
的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の表示装
置は、表示手段に表示した画像情報に基づく光束をリレ
ーレンズ系により集光して該画像情報の空中像を形成
し、該光束の少なくとも一部を観察者の前方に配置した
ビームスプリッターで反射し、該ビームスプリッターの
前方に配置した集光ミラーに入射させて、該集光ミラー
により該集光ミラーに入射した光束の少なくとも一部を
反射し該ビームスプリッターを透過させて観察者の眼に
導光して該空中像を観察する表示装置において、該表示
手段は空間光変調素子であり、該リレーレンズ系は該表
示手段側に略テレセントリックであり、該表示手段の対
角画面寸法をｈ、該リレーレンズ系の横倍率をβ、該集
光ミラーの焦点距離をｆｍとするとき、 ２０．０（ｍｍ）＜ｈ・β＜４０．０（ｍｍ） ・・・（１） ３５．０（ｍｍ）＜ｆｍ＜５０．０（ｍｍ） ・・・（２） を満足することを特徴としている。
置は、表示手段に表示した画像情報に基づく光束をリレ
ーレンズ系により集光して該画像情報の空中像を形成
し、該光束の少なくとも一部を観察者の前方に配置した
ビームスプリッターで反射し、該ビームスプリッターの
前方に配置した集光ミラーに入射させて、該集光ミラー
により該集光ミラーに入射した光束の少なくとも一部を
反射し該ビームスプリッターを透過させて観察者の眼に
導光して該空中像を観察する表示装置において、該表示
手段は空間光変調素子であり、該リレーレンズ系は該表
示手段側に略テレセントリックであり、該表示手段の対
角画面寸法をｈ、該リレーレンズ系の横倍率をβ、該集
光ミラーの焦点距離をｆｍとするとき、 ２０．０（ｍｍ）＜ｈ・β＜４０．０（ｍｍ） ・・・（１） ３５．０（ｍｍ）＜ｆｍ＜５０．０（ｍｍ） ・・・（２） を満足することを特徴としている。
【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記表示手段は光透過型の液晶表示素子であること
を特徴としている。請求項３の発明は請求項１の発明に
おいて、前記表示手段は光反射型の液晶表示素子である
ことを特徴としている。請求項４の発明は請求項１の発
明において、前記表示手段は微小ミラーを格子状に配置
して微小ミラー単位に角度制御可能な素子であることを
特徴としている。
て、前記表示手段は光透過型の液晶表示素子であること
を特徴としている。請求項３の発明は請求項１の発明に
おいて、前記表示手段は光反射型の液晶表示素子である
ことを特徴としている。請求項４の発明は請求項１の発
明において、前記表示手段は微小ミラーを格子状に配置
して微小ミラー単位に角度制御可能な素子であることを
特徴としている。
【００１５】
【００１６】また、前記表示手段は光透過型の液晶表示
素子や光反射型の液晶表示素子、微小ミラーを格子状に
配置して微小ミラー単位に角度制御可能な素子等である
ことを特徴としている。
素子や光反射型の液晶表示素子、微小ミラーを格子状に
配置して微小ミラー単位に角度制御可能な素子等である
ことを特徴としている。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図、図１
２は本実施例の表示装置を２つ観察者の左右の眼近傍に
夫々配置したときの要部斜視図である。図２〜図５は各
々後述する数値実施例１〜４の光学系の断面図、図６〜
図９は各々後述する数値実施例１〜４の諸収差図であ
る。また、図６〜図９において球面収差の縦軸の長さは
アイポイント上の瞳高さであり、非点収差と歪曲収差の
縦軸の長さは各々表示手段１１上の対角線長の半分の長
さを示している。また、諸収差は物点を表示手段１１と
したときの光学系全系（カバーガラスからハーフミラー
までのレンズ系）の収差図である。
２は本実施例の表示装置を２つ観察者の左右の眼近傍に
夫々配置したときの要部斜視図である。図２〜図５は各
々後述する数値実施例１〜４の光学系の断面図、図６〜
図９は各々後述する数値実施例１〜４の諸収差図であ
る。また、図６〜図９において球面収差の縦軸の長さは
アイポイント上の瞳高さであり、非点収差と歪曲収差の
縦軸の長さは各々表示手段１１上の対角線長の半分の長
さを示している。また、諸収差は物点を表示手段１１と
したときの光学系全系（カバーガラスからハーフミラー
までのレンズ系）の収差図である。
【００１８】図１において、１１はＬＣＤ等の空間変調
素子を有する表示手段、１２は該表示手段１１上の画像
情報を中間結像面１３に結像させる為のリレーレンズ系
であり、表示手段１２側にテレセントリックとしてい
る。
素子を有する表示手段、１２は該表示手段１１上の画像
情報を中間結像面１３に結像させる為のリレーレンズ系
であり、表示手段１２側にテレセントリックとしてい
る。
【００１９】１４はハーフミラー等の反射及び透過作用
を有するビームスプリッタである。１５は集光ミラーで
あり球面ミラーや非球面ミラー等から成り、中間結像面
１３上の空中像からの光束をアイポイント１６に導光し
ている。
を有するビームスプリッタである。１５は集光ミラーで
あり球面ミラーや非球面ミラー等から成り、中間結像面
１３上の空中像からの光束をアイポイント１６に導光し
ている。
【００２０】本実施例では表示手段１１に表示した画像
情報に基づく光束Ｌａをリレーレンズ系１２により集光
して中間結像位置１３に該画像情報の空中像を形成す
る。その後光束Ｌａを観察者の前方に配置したビームス
プリッター１４を介して集光ミラー１５に入射させ、該
集光ミラー１５により該光束Ｌａを反射して該ビームス
プリッター１４を透過させてアイポイント１６に導光
し、これにより中間結像位置１３に形成した該空中像を
観察するようにしている。
情報に基づく光束Ｌａをリレーレンズ系１２により集光
して中間結像位置１３に該画像情報の空中像を形成す
る。その後光束Ｌａを観察者の前方に配置したビームス
プリッター１４を介して集光ミラー１５に入射させ、該
集光ミラー１５により該光束Ｌａを反射して該ビームス
プリッター１４を透過させてアイポイント１６に導光
し、これにより中間結像位置１３に形成した該空中像を
観察するようにしている。
【００２１】ここで観察者は図１，図１２に示すように
アイポイント１６から該空中像をプラスｙ方向に観察し
ている。
アイポイント１６から該空中像をプラスｙ方向に観察し
ている。
【００２２】尚、図１では集光ミラー１５を透光性のな
い全反射型の集光ミラーとし、表示手段１１の画像情報
のみを観察する場合を示したが、透光性を有する集光ミ
ラーを用いて外景の画像情報と重ね合わせて双方の画像
情報を同一視野で同時に観察するようにしても良い。
い全反射型の集光ミラーとし、表示手段１１の画像情報
のみを観察する場合を示したが、透光性を有する集光ミ
ラーを用いて外景の画像情報と重ね合わせて双方の画像
情報を同一視野で同時に観察するようにしても良い。
【００２３】本実施例において、リレーレンズ系１２は
表示手段１１側にテレセントリックとしている。これに
より表示手段１１として射出特性の指向性が垂直方向に
強い空間光変調素子、例えば光透過型の液晶素子、光反
射型の液晶素子そして微小ミラーを格子状に配置して微
小ミラー単位に角度制御可能な素子、等を用いても良好
に画像情報の観察が行え、装置全体の小型化を容易にし
ている。
表示手段１１側にテレセントリックとしている。これに
より表示手段１１として射出特性の指向性が垂直方向に
強い空間光変調素子、例えば光透過型の液晶素子、光反
射型の液晶素子そして微小ミラーを格子状に配置して微
小ミラー単位に角度制御可能な素子、等を用いても良好
に画像情報の観察が行え、装置全体の小型化を容易にし
ている。
【００２４】次にテレセントリックなリレーレンズ系１
２についての技術的な説明をする。リレーレンズ系１２
において表示手段１１側にテレセントリックとするには
表示手段１１側にフィールドレンズを配置するのが有効
である。
２についての技術的な説明をする。リレーレンズ系１２
において表示手段１１側にテレセントリックとするには
表示手段１１側にフィールドレンズを配置するのが有効
である。
【００２５】図１３はフィールドレンズを用いた場合の
光学系を展開して示した説明図である。図中、１３１は
表示手段上の画像情報、１３２はフィールドレンズであ
る。１２は該フィールドレンズ１３２，レンズ１３３を
有するリレーレンズ系であり、画像情報１３１を中間結
像面１３に結像させている。
光学系を展開して示した説明図である。図中、１３１は
表示手段上の画像情報、１３２はフィールドレンズであ
る。１２は該フィールドレンズ１３２，レンズ１３３を
有するリレーレンズ系であり、画像情報１３１を中間結
像面１３に結像させている。
【００２６】１３４は該リレーレンズ系１３３の絞り位
置、１３６は表示手段からの軸外光束の主光線である。
置、１３６は表示手段からの軸外光束の主光線である。
【００２７】画像情報１３１に基づく軸外の光束のうち
例えば主光線１３６は光軸に平行と成るようにフィール
ドレンズ１３２に入射し、絞り位置１３４で光軸と交わ
り中間結像面１３に結像する。これが軸外の全域で成り
立つよう設定することでテレセントリックとしている。
例えば主光線１３６は光軸に平行と成るようにフィール
ドレンズ１３２に入射し、絞り位置１３４で光軸と交わ
り中間結像面１３に結像する。これが軸外の全域で成り
立つよう設定することでテレセントリックとしている。
【００２８】次に図１においてリレーレンズ系１２をテ
レセントリックとする為の設定方法について述べる。
レセントリックとする為の設定方法について述べる。
【００２９】先ず観察者が観察する際の画角、視度及び
集光ミラーの近軸焦点距離を決めると、アイピース系の
近軸結像関係に基づきリレーレンズ系１２による中間結
像面１３上の像寸法及び空中像からアイピースであると
ころの集光ミラー１５への軸外光線の出射角が決定され
る。即ち中間結像面１３に対するリレーレンズ系１２の
射出瞳位置及び出射角が決まる。
集光ミラーの近軸焦点距離を決めると、アイピース系の
近軸結像関係に基づきリレーレンズ系１２による中間結
像面１３上の像寸法及び空中像からアイピースであると
ころの集光ミラー１５への軸外光線の出射角が決定され
る。即ち中間結像面１３に対するリレーレンズ系１２の
射出瞳位置及び出射角が決まる。
【００３０】更にこの出射角に対して諸収差を補正でき
る範囲でレンズ１３３の入射角を決定すればレンズ１３
３の入射瞳位置が決定する。よって、フィールドレンズ
１３２の焦点距離をフィールドレンズ１３２の後側主点
位置からレンズ１３３の入射瞳位置までの距離となるよ
うに設定すれば諸収差が良好に補正されかつ表示手段側
にテレセントリックとすることができる。
る範囲でレンズ１３３の入射角を決定すればレンズ１３
３の入射瞳位置が決定する。よって、フィールドレンズ
１３２の焦点距離をフィールドレンズ１３２の後側主点
位置からレンズ１３３の入射瞳位置までの距離となるよ
うに設定すれば諸収差が良好に補正されかつ表示手段側
にテレセントリックとすることができる。
【００３１】次に各条件式の技術的な意味を説明する。
条件式（１）は表示手段１１の対角画面寸法とリレーレ
ンズ系１２の横倍率の積に関するものであり、リレーレ
ンズ系１２で結像される空中像の対角寸法を示してい
る。条件式（１）の上限値を越えると広画角を保ちなが
らアイポイント長を長く取ることが困難となる。以下、
図面を用いて説明する。
条件式（１）は表示手段１１の対角画面寸法とリレーレ
ンズ系１２の横倍率の積に関するものであり、リレーレ
ンズ系１２で結像される空中像の対角寸法を示してい
る。条件式（１）の上限値を越えると広画角を保ちなが
らアイポイント長を長く取ることが困難となる。以下、
図面を用いて説明する。
【００３２】図１０は条件式（１）の上限値を越えた場
合の各要素の配置を示す要部概略図である。図中、１０
１は不図示のリレーレンズ系による空中像、１０２は集
光ミラー、１０３はビームスプリッタ、１０４はアイポ
イントである。
合の各要素の配置を示す要部概略図である。図中、１０
１は不図示のリレーレンズ系による空中像、１０２は集
光ミラー、１０３はビームスプリッタ、１０４はアイポ
イントである。
【００３３】同図においては、各要素を左右両眼用に対
称的に配置した場合を示している。ここで基線長ｄは観
察者に応じて決まり、画角２ωを決定すると左右対称に
配置した各要素の物理的干渉を避ける為アイポイント１
０４から球面ミラー１０２までの最大距離Ｌmax が決定
される。ここで空中像１０１の水平方向の長さａ、図１
０中の集光ミラー１０２の光軸に対する空中像１０１の
結像する面の傾きθ、そしてアイポイント長ｅに関して
次式が成り立つ。
称的に配置した場合を示している。ここで基線長ｄは観
察者に応じて決まり、画角２ωを決定すると左右対称に
配置した各要素の物理的干渉を避ける為アイポイント１
０４から球面ミラー１０２までの最大距離Ｌmax が決定
される。ここで空中像１０１の水平方向の長さａ、図１
０中の集光ミラー１０２の光軸に対する空中像１０１の
結像する面の傾きθ、そしてアイポイント長ｅに関して
次式が成り立つ。
【００３４】ｅ＜Ｌmax −ａ・ｃｏｓθ これより、条件式（１）を越えると上式の長さａが過大
な値となり、メガネをかけたまま観察することができる
アイポイント長を得ることが困難となる。
な値となり、メガネをかけたまま観察することができる
アイポイント長を得ることが困難となる。
【００３５】また、下限値を越えるとリレーレンズ系が
集光ミラーからアイポイントへの光束を遮る為良くな
い。以下、図面を用いて説明する。
集光ミラーからアイポイントへの光束を遮る為良くな
い。以下、図面を用いて説明する。
【００３６】図１１は条件式（１）の下限値を越えた場
合の光学系の配置を示す図である。１１１はリレーレン
ズ系、１１２はリレーレンズ系１１１の結像面に位置す
る空中像、１１３は集光ミラー、１１４はビームスプリ
ッタ、１１５はアイポイントである。
合の光学系の配置を示す図である。１１１はリレーレン
ズ系、１１２はリレーレンズ系１１１の結像面に位置す
る空中像、１１３は集光ミラー、１１４はビームスプリ
ッタ、１１５はアイポイントである。
【００３７】空中像１１２を小さくすればリレーレンズ
系１１１の射出瞳位置は空中像１１２の位置に近づく。
リレーレンズ系１１１を後絞りの構成とすればリレーレ
ンズ系１１１全体の移動は避けられるが、射出瞳の大き
な移動には対応できない。
系１１１の射出瞳位置は空中像１１２の位置に近づく。
リレーレンズ系１１１を後絞りの構成とすればリレーレ
ンズ系１１１全体の移動は避けられるが、射出瞳の大き
な移動には対応できない。
【００３８】よって射出瞳の移動と共にリレーレンズ系
１１１が空中像１１２に近づき条件式（１）の下限を越
えるとハーフミラー１１４あるいは集光ミラー１１３に
おける反射光束を遮ってしまい画像の一部にケラレが生
じてしまい良くない。
１１１が空中像１１２に近づき条件式（１）の下限を越
えるとハーフミラー１１４あるいは集光ミラー１１３に
おける反射光束を遮ってしまい画像の一部にケラレが生
じてしまい良くない。
【００３９】条件式（２）はアイピースであるところの
集光ミラーの焦点距離に関するものである。条件式
（２）の上限値を越えると中間結像面上の空中像から集
光ミラーまでの光路長が長くなり装置全体の小型化が困
難となる。また条件式（２）の下限値を越えると集光ミ
ラーで発生する像面湾曲が過多となりリレーレンズ系で
補正するのが困難となってくる。
集光ミラーの焦点距離に関するものである。条件式
（２）の上限値を越えると中間結像面上の空中像から集
光ミラーまでの光路長が長くなり装置全体の小型化が困
難となる。また条件式（２）の下限値を越えると集光ミ
ラーで発生する像面湾曲が過多となりリレーレンズ系で
補正するのが困難となってくる。
【００４０】尚、ビームスプリッタ１０３，１１４は反
射、透過作用を合わせ持つものであれば良く、偏光ビー
ムスプリッタ等を用いても良い。
射、透過作用を合わせ持つものであれば良く、偏光ビー
ムスプリッタ等を用いても良い。
【００４１】本実施例によれば以上の如く各要素を適切
に構成することにより、装置全体を小型にしつつ、倍率
３７倍程度、画角３７°程度で光学系の諸収差を良好に
補正した表示装置を得ることができる。
に構成することにより、装置全体を小型にしつつ、倍率
３７倍程度、画角３７°程度で光学系の諸収差を良好に
補正した表示装置を得ることができる。
【００４２】更に、アイポイント長を十分長く設定して
おり、観察者がメガネを掛けたまま観察することができ
る為、装置全体を小型化及び簡素化することができる。
おり、観察者がメガネを掛けたまま観察することができ
る為、装置全体を小型化及び簡素化することができる。
【００４３】次に本発明の数値実施例１〜４を示す。該
数値実施例１〜４においてＲｉは物体側（表示手段側）
より光束の進行順に第ｉ番目の光学要素の曲率半径、Ｄ
ｉは第ｉ番目のレンズ厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは各
々第ｉ番目の光学要素の屈折率とアッベ数である。ま
た、前述の条件式と数値実施例における諸数値との関係
を表１に示す。尚、数値実施例の曲率半径Ｒｉ、間隔Ｄ
ｉそして表示手段の対角画面寸法ｈと集光ミラーの焦点
距離ｆｍは数値実施例の像高（対角）を単位［ｍｍ］で
表わしているように全て単位は［ｍｍ］である。
数値実施例１〜４においてＲｉは物体側（表示手段側）
より光束の進行順に第ｉ番目の光学要素の曲率半径、Ｄ
ｉは第ｉ番目のレンズ厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは各
々第ｉ番目の光学要素の屈折率とアッベ数である。ま
た、前述の条件式と数値実施例における諸数値との関係
を表１に示す。尚、数値実施例の曲率半径Ｒｉ、間隔Ｄ
ｉそして表示手段の対角画面寸法ｈと集光ミラーの焦点
距離ｆｍは数値実施例の像高（対角）を単位［ｍｍ］で
表わしているように全て単位は［ｍｍ］である。
【００４４】
【表１】 （数値実施例１） Ｒi Ｄｉ Ｎｉ νｉ ∞ 0.00 1 表示面 １ ∞ 1.00 1.51633 64.15 カハ゛ー カ゛ラス ２ ∞ 9.40 1 ３ ∞ 3.00 1.51633 64.15 フィールト゛ レンス゛ ４ -37.841 14.40 1 ５ 34.152 5.00 1.69680 55.53 ６ -36.491 0.25 1 ７ 13.188 4.20 1.83481 42.72 ８ 56.663 1.00 1 ９ -96.058 1.40 1.84666 23.78 １０ 9.570 9.60 1 １１ 911.007 1.10 1.69895 30.12 １２ 22.434 4.40 1.79952 42.24 １３ -20.511 47.20 1 １４ ∞ 30.00 1 ハーフ ミラー(反射) １５ 81.498 30.00 1 球面ミラー １６ ∞ 4.00 1.51633 64.15 ハーフ ミラー(透過) １７ 40.00 1 １８ アイホ゜イント 物高（対角） １７．８ｍｍ 画角（２ω） ３７° リレー系横倍率 １．６ 視度 −１ｄｐｔ （数値実施例２） Ｒi Ｄｉ Ｎｉ νｉ ∞ 0.00 1 表示面 １ ∞ 1.00 1.51633 64.15 カハ゛ー カ゛ラス ２ ∞ 4.00 1 ３ ∞ 3.00 1.51633 64.15 フィールト゛ レンス゛ ４ -40.000 31.11 1 ５ 35.187 4.20 1.69680 55.53 ６ -56.425 0.25 1 ７ 19.025 4.30 1.83481 42.72 ８ -81.546 1.00 1 ９ -36.376 1.40 1.80518 25.43 １０ 13.455 8.11 1 １１ -64.926 4.40 1.80400 46.58 １２ -22.318 72.49 1 １３ ∞ 30.00 1 ハーフ ミラー(反射) １４ 92.360 30.00 1 球面ミラー １５ ∞ 4.00 1.51633 64.15 ハーフ ミラー(透過) １６ 40.00 1 １７ アイホ゜イント 物高（対角） １７．８ｍｍ 画角（２ω） ３７° リレー系横倍率 １．８ 視度 −１ｄｐｔ （数値実施例３） Ｒi Ｄｉ Ｎｉ νｉ ∞ 0.00 1 表示面 １ ∞ 1.00 1.51633 64.15 カハ゛ー カ゛ラス ２ ∞ 4.00 1 ３ ∞ 5.00 1.60311 60.70 フィールト゛ レンス゛ ４ -55.000 61.20 1 ５ 49.107 3.20 1.69680 55.53 ６ -70.402 0.25 1 ７ 19.025 3.30 1.83481 42.72 ８ -204.384 1.00 1 ９ -53.742 1.40 1.80518 25.43 １０ 14.009 11.70 1 １１ -40.148 3.40 1.80400 46.58 １２ -19.349 63.84 1 １３ ∞ 30.00 1 ハーフ ミラー(反射) １４ 92.360 30.00 1 球面ミラー １５ ∞ 4.00 1.51633 64.15 ハーフ ミラー(透過) １６ 40.00 1 １７ アイホ゜イント 物高（対角） ３５．６ｍｍ 画角（２ω） ３７° リレー系横倍率 ０．９ 視度 −１ｄｐｔ （数値実施例４） Ｒi Ｄｉ Ｎｉ νｉ ∞ 0.00 1 表示面 １ ∞ 1.00 1.51633 64.15 カハ゛ー カ゛ラス ２ ∞ 4.00 1 ３ ∞ 5.00 1.60311 60.70 フィールト゛ レンス゛ ４ -60.000 64.94 1 ５ 111.874 3.20 1.69680 55.53 ６ -51.084 0.25 1 ７ 19.025 4.30 1.83481 42.72 ８ -228.002 1.00 1 ９ -40.803 1.40 1.80518 25.43 １０ 16.128 7.03 1 １１ -35.187 3.40 1.80400 46.58 １２ -17.329 55.98 1 １３ ∞ 30.00 1 ハーフ ミラー(反射) １４ 81.680 30.00 1 球面ミラー １５ ∞ 4.00 1.51633 64.15 ハーフ ミラー(透過) １６ 40.00 1 １７ アイホ゜イント 物高（対角） ３５．６ｍｍ 画角（２ω） ３７° リレー系横倍率 ０．８ 視度 −１ｄｐｔ
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、装置全体を小型化にし
つつ、光学系の諸収差を良好に補正した表示装置を得る
ことができる。更に、アイポイント長を十分長く設定し
ており、観察者がメガネを掛けたまま観察することがで
きる為、装置全体を小型化及び簡素化することができ
る。
つつ、光学系の諸収差を良好に補正した表示装置を得る
ことができる。更に、アイポイント長を十分長く設定し
ており、観察者がメガネを掛けたまま観察することがで
きる為、装置全体を小型化及び簡素化することができ
る。
【図１】 本発明の実施例１の要部該略図
【図２】 本発明の数値実施例１の光学系の断面図
【図３】 本発明の数値実施例２の光学系の断面図
【図４】 本発明の数値実施例３の光学系の断面図
【図５】 本発明の数値実施例４の光学系の断面図
【図６】 本発明の数値実施例１の諸収差図
【図７】 本発明の数値実施例２の諸収差図
【図８】 本発明の数値実施例３の諸収差図
【図９】 本発明の数値実施例４の諸収差図
【図１０】 本発明の表示装置の一部分の説明図
【図１１】 本発明の表示装置の一部分の説明図
【図１２】 本発明の表示装置を観察者の眼近傍に配置
した際の要部斜視図
した際の要部斜視図
【図１３】 本発明の光学系の一部分の説明図
１１ 表示手段 １２ リレーレンズ系 １３ 中間結像面 １４ ビームスプリッタ １５ 集光ミラー １６ アイポイント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/02 H04N 5/64
Claims (4)
- 【請求項１】 表示手段に表示した画像情報に基づく光
束をリレーレンズ系により集光して該画像情報の空中像
を形成し、該光束の少なくとも一部を観察者の前方に配
置したビームスプリッターで反射し、該ビームスプリッ
ターの前方に配置した集光ミラーに入射させて、該集光
ミラーにより該集光ミラーに入射した光束の少なくとも
一部を反射し該ビームスプリッターを透過させて観察者
の眼に導光して該空中像を観察する表示装置において、
該表示手段は空間光変調素子であり、該リレーレンズ系
は該表示手段側に略テレセントリックであり、該表示手
段の対角画面寸法をｈ、該リレーレンズ系の横倍率を
β、該集光ミラーの焦点距離をｆｍとするとき、 ２０．０（ｍｍ）＜ｈ・β＜４０．０（ｍｍ） ・・・（１） ３５．０（ｍｍ）＜ｆｍ＜５０．０（ｍｍ） ・・・（２） を満足することを特徴とする表示装置。 - 【請求項２】 前記表示手段は光透過型の液晶表示素子
であることを特徴とする請求項１の表示装置。 - 【請求項３】 前記表示手段は光反射型の液晶表示素子
であることを特徴とする請求項１の表示装置。 - 【請求項４】 前記表示手段は微小ミラーを格子状に配
置して微小ミラー単位に角度制御可能な素子であること
を特徴とする請求項１の表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30230893A JP3311122B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30230893A JP3311122B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07134264A JPH07134264A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3311122B2 true JP3311122B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=17907399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30230893A Expired - Fee Related JP3311122B2 (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3311122B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9488838B2 (en) | 2013-09-03 | 2016-11-08 | Seiko Epson Corporation | Virtual image display apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6221732B2 (ja) | 2013-09-03 | 2017-11-01 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置 |
| JP7069862B2 (ja) * | 2018-03-12 | 2022-05-18 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 画像表示装置 |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP30230893A patent/JP3311122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9488838B2 (en) | 2013-09-03 | 2016-11-08 | Seiko Epson Corporation | Virtual image display apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07134264A (ja) | 1995-05-23 |
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| Date | Code | Title | Description |
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