JPH08320451A - 頭部装着型ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトな本体でありながら、映像が明る
くて良好な反射型ＬＣＤ利用の頭部装着型ディスプレイ
装置を提供すること。 【構成】 反射光により映像を表示する反射型映像表示
素子（反射型ＬＣＤパネル１４）と、反射光を形成する
照明手段（蛍光管１０）と、映像を観察者の眼に導く接
眼光学系（１５，１６）を設けるとともに、接眼光学系
（１５，１６）により形成される光軸に対し表示面が略
直交する位置に反射型映像表示素子（１４）を設け、明
るく高コントラストな映像とし、さらに光路を屈曲して
表示系をコンパクトにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用者の頭部に装着し
立体的映像、ステレオ音響を楽しむことができる頭部装
着型ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭部装着型ディスプレイ装置（以下、Ｈ
ＭＤと略称する）は、ゴーグル型、眼鏡型等の装置を頭
部に装着し、ケーブルを介して送られてくる映像、音響
を視聴するものである。立体映像、ステレオ音響を屋
内、屋外を問わず楽しむことができるものとして、若年
層を中心に注目されてきている。一方、医療分野での利
用も注目を浴びてきている。これは、外科手術等の医療
現場で、医師が患者の手術、治療部位に関する映像情報
を見ることによって、肉眼観察できない情報を得ること
を目的としている。同時に、装置の切り換え操作によっ
て肉眼観察いわゆるシースルー観察を行う。

【０００３】このＨＭＤに関して、これまで種々提案さ
れてきており、例えば特開平４−６３０７８号公報、特
開平４−６８７７７号公報には、図１１に示すような装
置が提案されている。この従来例に係る画像表示装置に
は、画像を視覚化して映し出す小画面５０と、広い範囲
が映せる凸面鏡の広角反射鏡５１と、透明な材質で凹面
形成されている拡大反射鏡５２が設けられている。そし
て、小画面５０に反射型ＬＣＤパネルを使用した場合、
画像を表示する側に照明装置５３を配設している。ま
た、小画面５０を透過型ＬＣＤパネルとして照明装置５
３の代わりに前方より来る外光を利用する構成も提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には多くの不具合点がある。先ず、透明な材質で凹
面形成されている拡大反射鏡を用いることにより、拡大
反射鏡で反射してくる画像と拡大反射鏡を透過してくる
外界像とが観察者の同じ視野内に入ってしまう不具合が
ある。特に観察する画像と視距離が近い外界物とは視認
されやすく、２つの画像が重なって観察されてしまう。
この対応策として遮光板を用いて外界からの光路を遮る
ことが考えられるが、透明な材質からなる拡大反射鏡を
用いているため、正規の反射面以外の面からの反射光が
発生し、正規の反射面以外の面からの反射光はゴースト
像あるいはフレアー光として視認されやすくなる。

【０００５】次に、広い範囲を映せる凸面鏡の広角反射
鏡を用いることにより、反射した映像は縮小して観察さ
れる。したがって、観察する映像の画角を広くするには
拡大反射鏡の倍率を上げなければならない。しかし、拡
大反射鏡の倍率をいたずらに上げると大きな収差が発生
する恐れがあり、特に周辺部の像がボケたり歪んでしま
い良好な画像が得にくくなるという問題がある。次に、
装置構成部材のレイアウト上の問題がある。つまり、上
記従来例の構成では広角反射鏡が反射型ＬＣＤパネルと
拡大反射鏡に対してややずれた位置に向かい合わせに配
設されている。したがって、観察される映像の光軸が偏
心した状態にあり、画像には非軸対称の収差が発生しや
すく、この非軸対称の収差は単純な一定曲率の拡大反射
鏡を使用するだけでは取り除くことができない。このよ
うに観察される映像の光軸が偏心した状態では、画角を
大きくすればするほど観察する画像が歪んだり、ボケた
りして良好な映像を得にくい。

【０００６】さらに、小画面を透過型ＬＣＤパネルとし
て照明装置の代わりに前方より来る外光を利用する構成
は、外光を直接照明光として入射させることと、透過型
ＬＣＤパネルに直接外光を入射させることによる不具合
がある。つまり、透過型ＬＣＤパネルに直接外光を入射
させると、照明が不均一になり観察される映像に明るさ
むらが生じる。また、透過型ＬＣＤパネルを使用するた
め、透過率を稼ぐことが難しくなる。

【０００７】本発明は、上記不具合を解決すべく提案さ
れるもので、コンパクトな本体でありながら、映像が明
るくて良好な反射型ＬＣＤ利用の頭部装着型ディスプレ
イ装置を提供すること、さらに低消費電力、小型、軽量
化を図るとともに、映像が明るくて良好な反射型ＬＣＤ
利用の頭部装着型ディスプレイ装置を提供すること、さ
らに照明光の一部が直接眼に入射しないように不要光を
低減するとともに、映像が明るくて良好な反射型ＬＣＤ
利用の頭部装着型ディスプレイ装置を提供することを目
的としたものである

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記不具合を
解決すべく提案されるもので、 １．反射光により映像を表示する反射型映像表示素子
と、前記反射光を形成する照明手段と、前記映像を観察
者の眼球に導く接眼光学系を設けるとともに、前記接眼
光学系に凹形状の全反射部材を設け、接眼光学系により
形成される光軸に対し表示面が略直交するように反射型
映像表示素子を設けた。 ２．反射光により映像を表示する反射型映像表示素子
と、前記反射光を形成する外界光を導入する位置に配設
した拡散板と、前記映像を観察者の眼球に導く接眼光学
系を設けた。 ３．反射光により映像を表示する反射型映像表示素子
と、前記反射光を形成する照明手段と、前記映像を観察
者の眼球に導く接眼光学系を設けるとともに、前記反射
型映像表示素子を液晶表示素子で形成し、前記照明手段
は前記液晶表示素子から観察者の眼球までの光路外に配
設した。

【０００９】

【作用】前記第１項では、反射型ＬＣＤパネルが、明る
く高コントラストな映像を表示し、凹形状の全反射部材
を設けて光路を屈曲させる。前記第２項では、外界光を
照明光として導き入れ、拡散板で均一化させる。前記第
３項では、反射光を液晶表示素子から眼までの光路外に
配設し、不要光の低減化を図る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明していく。図１は、装置を使用している状態を示し
た図である。図中１は、ディスプレイ装置本体を示し、
観察者の顔面に保持されるよう支持部材を介して頭部に
固定する。この支持部材は一端がディスプレイ装置本体
１に接合され、観察者のこめかみから耳上部にかけて延
在する左右の前フレーム２と、この前フレーム２の他端
に接合され観察者の側頭部を渡るように延在する左右の
後フレーム３と、この後フレーム３の他端同士を結合す
るように設けられた頭頂フレーム４を有している。ま
た、前フレーム２における後フレーム３との接合部近傍
には、弾性体例えば金属板バネ等で形成されたリアプレ
ート５が接合されている。このリアプレート５は、観察
者の後頭部から首のつけ根にかかる部分で耳の後方に位
置するリアカバー６に支持されている。７は音響スピー
カーである。

【００１１】映像・音声信号等を外部から送信するため
のケーブル８は、一端が図示されていない電装部品に接
続され、頭頂フレーム４、後フレーム３、前フレーム
２、リアプレート５の内部を通りリアカバー６の後端部
から外部に引き出されている。さらに、ケーブル８の他
端はビデオ再生装置９に接続されている。９ａはビデオ
再生装置９のスイッチやボリュウム調整部である。な
お、ケーブル８は先端をジャックにして、既存のビデオ
デッキ等に接続可能にしてもよい。また、ＴＶ電波受信
用チューナに接続してＴＶ鑑賞用としてもよく、コンピ
ュータに接続してコンピュータグラフィックスの映像
や、コンピュータからのメッセージ映像等を受信するよ
うにしてもよい。また、コードを用いずアンテナを接続
して外部からの信号を電波によって受信するようにして
もよい。

【００１２】図２Ａ，Ｂ、図３は、装置の概要断面図で
ある。ここで装置とは、照明手段と反射型映像表示素子
と接眼光学系を有するものである。図中、図２Ａと図３
では照明手段として蛍光管１０と円柱形の集光用凹面鏡
１１と拡散板１２を設けている。一方、図２Ｂでは照明
手段として平板型蛍光管１３を用いている。なお、蛍光
管１０と円柱形の集光用凹面鏡１１の代わりに小型のラ
ンプ球と半球形の集光用凹面鏡を用いてもよい。反射型
映像表示素子としては、反射型ＬＣＤパネル１４を用い
る。この反射型ＬＣＤパネル１４は、透過型液晶パネル
に比較して電極部を画素として利用できる特徴があるた
め、開口率とコントラストの向上を図れる。接眼光学系
は、図２Ａ、図３の場合はハーフミラー１５と全反射の
拡大凹面鏡１６を有している。この点、図２Ｂに示すよ
うに、ハーフミラー面１７ａを有するビームスプリッタ
１７と、凸面を反射面１８ａにした平凸レンズ１８とを
一体にしたプリズム光学系１９で構成してもよい。

【００１３】次にレイアウトであるが、図２Ａ、図２Ｂ
に示すように、上部に照明手段、下部に表示系を配設し
て向かい合わせ、両者の間に接眼光学系を配設する。こ
の場合、接眼光学系を形成する拡大凹面鏡１６あるいは
平凸レンズ１８の反射面は、観察者の眼２０の前方に位
置するようになっている。また、図３に示すように、上
部に表示系、下部に接眼光学系の一部を形成する拡大凹
面鏡１６、観察者の眼２０の前方に照明手段を配設し、
それらの間に他の接眼光学系を配設してもよい。なお、
以上のレイアウトは上下を反転させた構成であってもよ
い。

【００１４】以上のごとく構成されている第１実施例の
作用を図２Ａを参照しながら説明する。先ず図示されて
いない電源をＯＮにして、装置が動作する状態にする。
すると、蛍光管１０が発光し光は拡散板１０で直接散乱
されるか、一旦集光用凹面鏡１１で反射してから拡散板
１０で散乱される。このように、拡散板１０を配設する
ことにより光が均一に散乱され、むらの少ない照明光を
得ることができる。次に、照明光は、ハーフミラー１５
を透過し、反射型ＬＣＤパネル１４を照射して、反射型
ＬＣＤパネル１４に表示された映像が照明光によって照
らし出される。反射型ＬＣＤパネル１４で反射した光
は、映像情報としてハーフミラー１５で反射し拡大凹面
鏡１６に向かい、ここで反射しハーフミラー１５を透過
して眼２０に導かれる。このように拡大凹面鏡１６を利
用することにより、反射型ＬＣＤパネル１４に映し出さ
れた映像は拡大された虚像として観察される。

【００１５】図２Ｂの場合についても、平行型蛍光管１
３から出射された光の眼２０に至るまでの光路は同様で
あるので、説明を省略する。なお、図２Ｂの場合は、平
行型蛍光管１３からの光であるので、拡散板１２は用い
ていない。図３の場合は、図２Ａの場合と同様に蛍光管
１０からの光は拡散板１０で散乱されてハーフミラー１
５に向かい、ここで反射されて反射型ＬＣＤパネル１４
を照射して、反射型ＬＣＤパネル１４に表示された映像
が照明光によって照らし出される。反射型ＬＣＤパネル
１４で反射した光は、映像情報としてハーフミラー１５
で反射し拡大凹面鏡１６に向かい、ここで反射しハーフ
ミラー１５を透過して眼２０に導かれる。

【００１６】このように第１実施例によれば、照明光に
むらが少なく、反射型ＬＣＤパネルの使用によって明る
くコントラストのよい映像が得られる。さらに、ハーフ
ミラーと拡大凹面鏡を用い光路を屈曲させているので、
表示系がコンパクトになるとともに、非軸対称の収差の
発生がなくなり良好な映像の観察が可能となる。また、
接眼光学系にプリズム光学系を用いた場合は、表示系を
よりコンパクトにできるとともに、アイリリーフを長く
とることができるという効果がある。

【００１７】図４，図５Ａ，Ｂは本発明の第２実施例を
示したもので、第１実施例と対応する箇所には同一符号
を付した（以下の実施例についても同様）。第２実施例
では、照明手段からの照明光を、ハーフミラーあるいは
ハーフミラー面を透過させずに、液晶表示素子１４ａ
（反射型映像表示素子）の斜め方向あるいは側面方向か
ら反射型ＬＣＤパネル１４に照射させるようにしてい
る。つまり、図４では、照明手段を形成する蛍光管１
０、集光用凹面鏡１１を拡大凹面鏡１６の横に配設し液
晶表示素子１４ａを斜め方向から直接照射するようにし
ている。なお、照明手段に小型化するため小型の蛍光管
１０、集光用凹面鏡１１を設けているが、拡散板を設け
ていない。小型の拡散板を設けてもよいことはいうまで
もない。

【００１８】図５Ａでは、照明手段を形成する蛍光管１
０、集光用凹面鏡１１を拡大凹面鏡１６とハーフミラー
１５との間に配設し、液晶表示素子１４ａを斜め方向か
ら直接照射するようにしている。また、液晶表示素子１
４ａとハーフミラー１５を通常の位置より傾けて配設し
ている。図５Ｂでは、照明手段を形成する蛍光管１０、
集光用凹面鏡１１をハーフミラー１５と液晶表示素子１
４ａの間に配設し、液晶表示素子１４ａを斜め方向から
直接照射するようにしている。また、液晶表示素子１４
ａとハーフミラー１５を通常の位置より傾けて配設して
いる。なお、照明手段の照明光をハーフミラーあるいは
ハーフミラー面を透過させないようにする各部材のレイ
アウトは、以上の実施例に限定されるものでないことは
いうまでもない。

【００１９】このように構成されている第２実施例の作
用を説明すると、蛍光管１０からのの光は集光用凹面鏡
１１で反射された後、液晶表示素子１４ａを直接照射し
液晶表示素子１４ａに表示された映像が照明光によって
照らし出される。液晶表示素子１４ａで反射した光は、
映像情報としてハーフミラー１５を透過した後、拡大凹
面鏡１６とハーフミラー１５で反射し観察者の眼２０に
導かれる（図４）。あるいは液晶表示素子１４ａで反射
した光は、ハーフミラー１５と拡大凹面鏡１６で反射し
た後、ハーフミラー１５を透過して観察者の眼２０に導
かれる（図５Ａ，Ｂ）。

【００２０】このように第２実施例によれば、液晶表示
素子１４ａの使用によって明るくコントラストのよい映
像が得られる。さらに、ハーフミラーと拡大凹面鏡を用
いているので、表示系がコンパクトになるとともに、非
軸対称の収差の発生がなくなり良好な映像の観察が可能
となる。さらに、第１実施例では照明装置からの照明光
がハーフミラーあるいはハーフミラー面を透過した後、
反射型ＬＣＤパネルに入射するようになっていたため、
照明光の一部は反射されて観察者の眼に到達することと
となり、この反射光はフレアー光となって映像を白っぽ
くしていたが、第２実施例では照明光そのものが眼に入
射することが避けられ、不要光の少ないクリアな映像を
観察できるようになった。

【００２１】図６は、本発明の第３実施例を示したもの
である。第３実施例では、照明装置からの照明光を偏光
させ、ハーフミラー、ハーフミラー面、反射型ＬＣＤパ
ネルからの不要光を遮断する構成としたものである。つ
まり図６Ａに示すように、上部に照明手段、下部に表示
系を配設して向かい合わせ、両者の間に接眼光学系を配
設する。この場合、接眼光学系を形成する平凸レンズ１
８の反射面は、観察者の眼２０の前方に位置するように
なっている。

【００２２】また、照明手段である平板型蛍光管１３と
接眼光学系であるプリズム光学系１９の間に偏光板
（Ｐ）２１を設け、プリズム光学系１９と観察者の眼２
０の間に偏光板（Ｓ）２２を設けている。さらに、プリ
ズム光学系１９を形成するビームスプリッタ１７と平凸
レンズ１８との間にλ／４波長板２３を設けている。こ
こで、各偏光板についてみると、平板型蛍光管１３とプ
リズム光学系１９の間の偏光板（Ｐ）２１は、プリズム
光学系１９と観察者の眼２０の間の偏光板（Ｓ）２２と
は直交する方向に位置させてあるとともに、ビームスプ
リッタ１７と平凸レンズ１８との間のλ／４波長板２３
とは平行に位置させてある。また、平板型蛍光管１３と
プリズム光学系１９の間の偏光板（Ｐ）２１の向きはＰ
偏光にし、プリズム光学系１９と眼２０の間の偏光板
（Ｓ）２２の向きはＳ偏光にしている。

【００２３】以上のごとく構成されている第３実施例の
うち図６Ａの構成の作用を説明する。平板型蛍光管１３
からの照明光は、偏光板（Ｐ）２１、ビームスプリッタ
１７を透過し、反射型ＬＣＤパネル１４を照射して、反
射型ＬＣＤパネル１４に表示された映像が照明光によっ
て照らし出される。反射型ＬＣＤパネル１４で反射した
光は、映像情報としてハーフミラー面１７ａで反射しλ
／４波長板２３を透過し平凸レンズ１８の反射面１８ａ
に向かい、ここで反射しビームスプリッタ１７、偏光板
２２（Ｓ）を透過して眼２０に導かれる。

【００２４】この場合、照明手段から観察者の眼に至る
までの光の偏光の向きは、偏光板（Ｐ）２１からλ／４
波長板２３に至るまではＰ偏光で、平凸レンズ１８反射
面１８ａで反射してλ／４波長板２３を透過するとＳ偏
光になり、偏光板（Ｓ）２２を透過して眼２０に導かれ
るまではそのままである。一方、平板型蛍光管１３から
出射されハーフミラー面１７ａで反射された照明光の偏
光の向きは、偏光板（Ｐ）２１からハーフミラー面１７
ａで反射されるまでＰ偏光であるため、眼２０の前方に
位置する偏光板（Ｓ）２２で遮断される。また、反射型
ＬＣＤパネル１４で散乱された光がハーフミラー面１７
ａを透過して眼２０に向かう場合もＰ偏光のままである
ため、眼２０の前方に位置する偏光板（Ｓ）２２で遮断
される。

【００２５】図６Ｂは、照明装置を形成する蛍光管１
０、集光用凹面鏡１１からの照明光が異形プリズム光学
系２４を介して反射型ＬＣＤパネル１４を斜め方向から
直接照射するようにしている。また、反射型ＬＣＤパネ
ル１４と異形プリズム光学系２４の偏光ハーフミラー２
５を通常の位置より傾けるように構成している。このよ
うに、接眼光学系は平凸レンズ１８、偏光ハーフミラー
２５を有する異形プリズム光学系２４として一体化して
いる。また、照明装置と異形プリズム光学系２４との間
に偏光板２６を設け、異形プリズム光学系２４を形成す
る偏光ハーフミラー２５と平凸レンズ１８の反射面１８
ａとの間にλ／４波長板２３を設けている。また、反射
型ＬＣＤパネル１４の偏光の向きは、照明装置と異形プ
リズム光学系２４との間の偏光板２６の向きと同じで、
偏光ハーフミラー２５で反射する偏光の向きと同じにし
てある。ここではＳ偏光の向きにしてある。なお、照明
装置の照明光を偏光させるための各部材のレイアウト
は、以上の実施例に限定されるものでないことはいうま
でもない。

【００２６】以上のごとく構成されている第３実施例図
６Ｂの構成の作用を説明する。蛍光管１０からのの光は
集光用凹面鏡１１で反射された後、異形プリズム光学系
２４を透過し反射型ＬＣＤパネル１４を直接照射し反射
型ＬＣＤパネル１４に表示された映像が照明光によって
照らし出される。反射型ＬＣＤパネル１４で反射した光
は、映像情報として偏光ハーフミラー２５で反射し、さ
らに平凸レンズ１８に向かい反射面１８ａで反射し、偏
光ハーフミラー２５を透過して観察者の眼２０に導かれ
る。

【００２７】この場合、照明手段から観察者の眼に至る
までの光の偏光の向きは、偏光板２６からλ／４波長板
２３に至るまではＳ偏光で、平凸レンズ１８の反射面１
８ａで反射してλ／４波長板２３を透過するとＰ偏光に
なり、偏光ハーフミラー２５を透過して眼２０に導かれ
るまではそのままである。一方、反射型ＬＣＤパネル１
４で散乱された光が眼２０に向かう場合はＳ偏光のまま
であるため、偏光ハーフミラー２５で遮断される。

【００２８】このように第３実施例によれば、反射型Ｌ
ＣＤパネルの使用によって明るくコントラストのよい映
像が得られる。さらに照明装置からの照明光がハーフミ
ラーあるいはハーフミラー面を透過した後、反射型ＬＣ
Ｄパネルに入射するようになっていると、照明光の一部
は反射されて眼に到達することととなり、この反射光は
フレアー光となって映像を白っぽくしていたが、第３実
施例では照明光そのものあるいは散乱光を偏光させるこ
とにより眼に入射することが避けられ、不要光の少ない
クリアな映像を観察できるようになった。

【００２９】図７は、本発明の第４実施例を示したもの
である。この実施例ではハーフミラー面と反射面として
の凹面鏡を有する接眼光学系を、反射面を無くして少な
くとも１枚以上の凸レンズを有する屈折系の接眼光学系
２７として構成している。また、接眼光学系２７の前方
には反射型ＬＣＤパネル１４を配設し、この反射型ＬＣ
Ｄパネル１４の両側部近傍にそれぞれ蛍光管１０、集光
用凹面鏡１１を有する照明装置を設けてある。

【００３０】このように構成されている第４実施例で
は、蛍光管１０ａ，１０ｂから出射された照明光は、直
接あるいは集光用凹面鏡１１ａ、１１ｂで反射されて反
射型ＬＣＤパネル１４に入射する。反射型ＬＣＤパネル
１４で反射した光は、映像情報として接眼光学系２７を
透過し、観察者の眼２０に導かれる。以上のごとくこの
第４実施例では、前記実施例と同様に反射型ＬＣＤパネ
ル１４の使用によって明るくコントラストのよい映像が
得られる。さらに、屈折系の接眼光学系２７を使用して
いるので、反射面を利用するものに比較し光学系自体が
簡素化されるとともに、コストの低減化を図れるという
効果がある。

【００３１】図８は、本発明の第５実施例を示したもの
である。この実施例では、反射型ＬＣＤパネル１４で反
射した光を反射させて観察者の眼２０に導く反射面を、
偏心するように配設している。そして、この反射面をア
ナモルフィック反射面２９としている。また、照明装置
はランプ球２８と集光用凹面鏡１１を有し、アナモルフ
ィック反射面２９の側部近傍に配設している。なお、必
要に応じて、反射型ＬＣＤパネル１４とアナモルフィッ
ク反射面２９との間にリレー光学系を挿入してもよい。

【００３２】このように構成されているので、ランプ球
２８から出射された照明光は、直接あるいは集光用凹面
鏡１１で反射されて反射型ＬＣＤパネル１４に入射す
る。反射型ＬＣＤパネル１４で反射した光は、映像情報
としてアナモルフィック反射面２９に向かいここで反射
され、観察者の眼２０に導かれる。この場合、反射型Ｌ
ＣＤパネル１４は反射面に対して偏心しているため、反
射面を一定曲率の凹面に形成すると、観察される映像に
非軸対称の収差が生じてしまう。しかし、第５実施例の
ように反射面にアナモルフィック反射面２９を用いるこ
とにより、非軸対称の収差を補正することができる。以
上のごとく構成されている第５実施例では、前記実施例
と同様に反射型ＬＣＤパネル１４の使用によって明るく
コントラストのよい映像が得られる。さらに、偏心した
アナモルフィック反射面２９を用いることにより、簡素
な構成でありながら画角を広げることができ良好な映像
を観察できるようになる。

【００３３】図９Ａ，Ｂ、図１０は、本発明の第６実施
例を示したものである。この実施例では、前記実施例に
おける照明手段と異なり、蛍光管と集光用凹面鏡、ある
いは平板型蛍光管を用いず、外光を照明光として用いて
いる。図９Ａは、上方に照明手段からの外光を取り入れ
る外光採り入れ部、下部に表示系である反射型ＬＣＤパ
ネル（反射型映像表示素子）１４を配設して向かい合わ
せ、両者の間に接眼光学系を配設する。この場合、接眼
光学系をハーフミラー面１７ａを有するビームスプリッ
タ１７と、凸面を反射面１８ａにした平凸レンズ１８と
を一体にしたプリズム光学系１９で構成している。

【００３４】照明手段としては外部照明機器３０を用
い、外光採り入れ部には窓３１が設けられ、この窓３１
には拡散板１２が付設されている。なお、窓３１、拡散
板１２の配設位置は反射型ＬＣＤパネル１４との対応関
係で最適な位置を選択すればよく、上方に限定されるも
のではない。また、窓３１には集光用のレンズを取り付
けておいてもよい。また、拡散板１２にはすりガラス、
乳白板、微細なマイクロレンズを集積したプレート、回
折格子板等を適宜選択使用すればよい。

【００３５】このように構成されているので、外部照明
機器３０からの外光は拡散板１２で散乱された後、プリ
ズム光学系１９に導かれる。次に、外光である照明光
は、ハーフミラー面１７ａを透過し、反射型ＬＣＤパネ
ル１４を照射して、反射型ＬＣＤパネル１４に表示され
た映像が照明光によって照らし出される。反射型ＬＣＤ
パネル１４で反射した光は、映像情報としてハーフミラ
ー面１７ａで反射し平凸レンズ１８に向かい、反射面１
８ａで反射し再びハーフミラー面１７ａを透過して眼２
０に導かれる。

【００３６】図９Ｂでは、窓３１と拡散板１２を拡大凹
面鏡１６とハーフミラー１５との間に配設し、外部照明
機器３０からの外光が反射型ＬＣＤパネル１４を斜め方
向から直接照射するようにしている。また、反射型ＬＣ
Ｄパネル１４とハーフミラー１５を通常の位置より傾け
て配設している。このように構成されているので、外部
照明機器３０からの外光は拡散板１２で散乱された後、
反射型ＬＣＤパネル１４を直接照射し反射型ＬＣＤパネ
ル１４に表示された映像が照明光によって照らし出され
る。反射型ＬＣＤパネル１４で反射した光は、ハーフミ
ラー１５と拡大凹面鏡１６で反射した後、ハーフミラー
１５を透過して観察者の眼２０に導かれる。

【００３７】図１０では、反射型ＬＣＤパネル１４で反
射した光を反射させて観察者の眼２０に導く反射面を、
偏心するように配設している。そして、この反射面をア
ナモルフィック反射面２９としている。また、窓３１と
拡散板１２をアナモルフィック反射面２９の側部近傍に
配設している。このように構成されているので、外部照
明機器３０から出射された照明光は、拡散板１２で拡散
され反射型ＬＣＤパネル１４に入射する。反射型ＬＣＤ
パネル１４で反射した光は、映像情報としてアナモルフ
ィック反射面２９に向かいここで反射され、観察者の眼
２０に導かれる。

【００３８】以上のごとく構成されている第６実施例で
は、前記実施例と同様に反射型ＬＣＤパネル１４の使用
によって明るくコントラストのよい映像が得られる。さ
らに、照明光として外光を利用するようになっているの
で、消費電力を少なく押さえることができるという効果
がある。

【００３９】以上の実施例に記載された内容は、以下の
発明として捉えることもできる。 １．反射光により映像を表示する反射型映像表示素子
と、前記反射光を形成する照明手段と、前記映像を観察
者の眼球に導く接眼光学系を設けるとともに、前記接眼
光学系に凹形状の全反射部材を設け、接眼光学系により
形成される光軸に対し表示面が略直交するように反射型
映像表示素子を設けたことを特徴とする頭部装着型ディ
スプレイ装置。第１項によれば、反射型映像表示素子を
用いているので、得られる映像が明るく高コントラスト
になる。また、全反射部材を用いているので、得られる
映像が明るく、さらに光路が屈曲されることにより表示
系がコンパクトになる。

【００４０】２．前記接眼光学系にビームスプリッタと
全反射する凹面形成の反射部材を設けるとともに、前記
反射型映像表示素子からの反射光光軸に対し直交する方
向に前記反射部材の反射面を位置するように構成したこ
とを特徴とする第１項記載の頭部装着型ディスプレイ装
置。第２項によれば、ビームスプリッタと凹面形成の反
射部材を用いているので、表示系がきわめてコンパクト
になる。また、反射型映像表示素子からの反射光光軸に
対し直交する方向に反射部材の反射面を位置するように
しているため、光軸が屈曲していても偏心しないため、
非軸対称の収差の発生を防止できる。

【００４１】３．前記ビームスプリッタをプレートまた
はキューブ状のハーフミラーとしたことを特徴とする第
２項記載の頭部装着型ディスプレイ装置。第３項によれ
ば、ビームスプリッタとキューブ状の反射部材を用いて
いるので、表示系がきわめてコンパクトになる。

【００４２】４．前記接眼光学系に、ビームスプリッタ
と凹面形成の反射部材を一体化したプリズムを設けたこ
とを特徴とする第２項記載の頭部装着型ディスプレイ装
置。第４項によれば、プリズムを用いたので表示系がコ
ンパクトになるとともに、眼と接眼光学系の間のアイリ
リーフを長くとることができる。

【００４３】５．前記接眼光学系の光路中に、互いに直
交する第１の偏光板と第２の偏光板さらにλ／４波長板
を設けるとともに、前記第１の偏光面は前記ビームスプ
リッタの前記照明手段側に、第２の偏光面は前記ビーム
スプリッタの観察者側に、前記λ／４波長板は前記ビー
ムスプリッタと前記凹面形成の反射部材との間にそれぞ
れ設け、前記第１の偏光面の向きは前記反射型映像表示
素子の偏光面の向きと同じにしたことを特徴とする第２
項記載の頭部装着型ディスプレイ装置。第５項によれ
ば、光学系の光路中に互いに直交する第１の偏光板と第
２の偏光板さらにλ／４波長板を設けたので、照明手段
からの照明光あるいは反射型映像表示素子からの散乱光
が不要光として遮断される。

【００４４】６．前記凹形状の全反射部材をアナモルフ
ィック反射部材で形成するとともに前記アナモルフィッ
ク反射部材に対して偏心した位置に前記反射型映像表示
素子を配設したことを特徴とする第１項記載の頭部装着
型ディスプレイ装置。第６項によれば、アナモルフィッ
ク反射部材に対して偏心した位置に反射型映像表示素子
を設けているので、発生する非軸対称の収差を補正しな
がら、画角を広くすることができる。

【００４５】７．反射光により映像を表示する反射型映
像表示素子と、前記反射光を形成する照明手段と、前記
映像を観察者の眼球に導く接眼光学系を設けるととも
に、前記接眼光学系に１枚以上の凸レンズを含む屈折系
のレンズを設けたことを特徴とする頭部装着型ディスプ
レイ装置。第７項によれば、反射型映像表示素子を用い
ているので、得られる映像が明るく高コントラストにな
る。また、屈折系の接眼光学系を用いているので、装置
構成の簡素化、組み立て容易性、低コスト化を図れる。

【００４６】８．反射光により映像を表示する反射型映
像表示素子と、前記反射光を形成する外界光を導入する
位置に配設した拡散板と、前記映像を観察者の眼球に導
く接眼光学系を設けたことを特徴とする頭部装着型ディ
スプレイ装置。第８項によれば、反射型映像表示素子を
用いているので、得られる映像が明るく高コントラスト
になる。また、照明光として外界光を用いるため、消費
電力を低く押さえることができる。

【００４７】９．前記拡散板として、すりガラス、乳白
板、マイクロレンズ板、回折格子のいずれかを選択使用
することを特徴とする第８項記載の頭部装着型ディスプ
レイ装置。第９項によれば、外界光をむらなく均一に導
入することができる。

【００４８】１０．反射光により映像を表示する反射型
映像表示素子と、前記反射光を形成する照明手段と、前
記映像を観察者の眼球に導く接眼光学系を設けるととも
に、前記反射型映像表示素子を液晶表示素子で形成し、
前記照明手段は前記液晶表示素子から観察者の眼球まで
の光路外に配設したことを特徴とする頭部装着型ディス
プレイ装置。第１０項によれば、液晶表示素子で形成し
た反射型映像表示素子を用いたので観察する映像が明る
く、高コントラストになる。また、照明手段を観察者の
眼球までの光路外に配設したので、照明系が直接眼に入
射することを防止でき、フレアー光を低減することがで
きる。

【００４９】１１．前記接眼光学系にビームスプリッタ
と全反射する凹面形成の反射部材を設けるとともに、前
記反射型映像表示素子からの反射光光軸に対し直交する
方向に前記反射部材の反射面を位置するように構成した
ことを特徴とする第１０項記載の頭部装着型ディスプレ
イ装置。第１１項によれば、ビームスプリッタと凹面形
成の反射部材を用いているので、表示系がきわめてコン
パクトになる。また、反射型映像表示素子からの反射光
光軸に対し直交する方向に反射部材の反射面を位置する
ようにしているため、光軸が屈曲していても偏心しない
ため、非軸対称の収差の発生を防止できる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を奏する。請求項１によれば、反射型映像表示
素子を用いているので、得られる映像が明るく高コント
ラストになる。また、全反射部材を用いているので、得
られる映像が明るく、さらに光路が屈曲されることによ
り表示系がコンパクトになる。請求項２によれば、反射
型映像表示素子を用いているので、得られる映像が明る
く高コントラストになる。また、照明光として外界光を
用いるため、消費電力を低く押さえることができる。請
求項３によれば、液晶表示素子で形成した反射型映像表
示素子を用いたので観察する映像が明るく、高コントラ
ストになる。また、照明手段を観察者の眼球までの光路
外に配設したので、照明系が直接眼に入射することを防
止でき、フレアー光を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置を使用している状態を示した斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図３】同第１実施例に係る装置の概要断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図５】同第２実施例に係る装置の概要断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図７】本発明の第４実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図８】本発明の第５実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図９】本発明の第６実施例に係る装置の概要断面図で
ある。

【図１０】同第６実施例に係る装置の概要断面図であ
る。

【図１１】従来例に係る装置を使用している状態を示し
た斜視図である。

【符号の説明】

１０ 蛍光管 １１ 集光用凹面鏡 １２ 拡散板 １４ 反射型ＬＣＤパネル １５ ハーフミラー １６ 拡大凹面鏡 １７ ビームスプリッタ １７ａ ハーフミラー面 １８ 平凸レンズ １８ａ 反射面 ２０ 眼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射光により映像を表示する反射型映像
   表示素子と、前記反射光を形成する照明手段と、前記映
   像を観察者の眼球に導く接眼光学系を設けるとともに、
   前記接眼光学系に凹形状の全反射部材を設け、接眼光学
   系により形成される光軸に対し表示面が略直交するよう
   に反射型映像表示素子を設けたことを特徴とする頭部装
   着型ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 反射光により映像を表示する反射型映像
   表示素子と、前記反射光を形成する外界光を導入する位
   置に配設した拡散板と、前記映像を観察者の眼球に導く
   接眼光学系を設けたことを特徴とする頭部装着型ディス
   プレイ装置。
3. 【請求項３】 反射光により映像を表示する反射型映像
   表示素子と、前記反射光を形成する照明手段と、前記映
   像を観察者の眼球に導く接眼光学系を設けるとともに、
   前記反射型映像表示素子を液晶表示素子で形成し、前記
   照明手段は前記液晶表示素子から観察者の眼球までの光
   路外に配設したことを特徴とする頭部装着型ディスプレ
   イ装置。