JPH10507534A - 小型画像表示システムにおける光行路延長器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液晶パネルなどの像源とレンズなどの映像光学素子との間の光行路が折り重って光行路が延長された小型画像表示システムが開示される。使用者が単眼用または双眼用装置として着用することができるようなこの画像表示装置は、コンピュータースクリーンあるいはテレビスクリーンの代わりに使用され、さらにフレームに取付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 小型画像表示システムにおける光行路延長器 本発明は、高等研究計画機関(Advanced Research Projects Agency)からの米 国政府補助（ＤＡＢＴ６３−９３−Ｃ−００４８号）によって成されたものであ る。また、米国政府は本発明に関して一定の権利を所有する。 発明の分野 本発明は一般的に画像表示システムの技術、特に、液晶パネルなどの像源（im age source）とレンズなどの映像光学素子(imaging optics)との間の光行路を折 り重ねて、その光行路を延長した小型画像表示ユニットに関する。 発明の背景 ヴァーチャルリアリティ（疑似現実）システムにおいてヘルメットやゴーグル 型のフレームに組み込まれ、その装着者に向けて焦点の合った画像を表示する画 像表示システムが使用されていることが知られている。このようなヘッドに取付 けられた画像表示システムには一般的に、像源と映像光学素子との間の（３．８ センチ（＝１．５インチ）以上の）長い光行路が必要とされる。この長い光行路 によって一般的にかさばりのある、そして使用者にとって取り扱い難いヘルメッ ト型の装置ができあがってしまう結果となる。 目の前に直接的に装着された画像表示装置において、平坦な画像表示パネルが 約１２ミリメータ（ｍｍ）×１６ミリメータ（ｍｍ）の表示領域を有するものと 仮定すると、倍率及び画像位置によって、単一要素から成る“ルーペ型”光学シ ステム（すなわち単純な接眼レンズを使用するシステム）の焦点距離に制限が与 えられる。ルーペの焦点距離は約３２〜３３ｍｍに制限され、その画像表示パネ ルまでの距離は約３０〜３１ｍｍに制限される。またルーペのサイズに関して１ ０ｍｍ×１３ｍｍまで設定できるが、目が運動できるようにいくらかこれより大 きめに設定されなければならない。こうして単純なルーペディスプレイを目から 約２５ｍｍ離れた所（およそ眼鏡レンズの外表面までの距離）に設置し、５１セ ンチ（２０インチ）離れた所から見た３３センチ（１３インチ）対角ブラウン管 スクリーン(diagonal CRT screen)に映しだされる像と同等な像を与えるものと すると、このルーペ表示装置（ルーペディスプレイ）の大きさを約１２ｍｍ×１ ６ｍｍそして長さ（奥行き）３１ｍｍ以上にすることができる。ただし、ここで の容積は構成部分そのものの厚み、筐体、あるいはパッケージの大きさを考慮し たものではない。一般的に、こうしたシステムの長さや重さは扱いにくく、使用 するには不経済である。 表示システムを小さくするための選択肢として複数のレンズを用いたシステム や光行路を折り重ねたシステムを使用することを挙げられる。しかしながら、複 数のレンズを用いたシステムはコストがかかり過ぎる。また米国特許第４，８５ ９，０３１号に開示された光行路は光効率を減少させ、製造するには比較的高価 である。米国特許第５，１５１，７２２号は、像源がフレームの側面部に置かれ 、光経路が折り重ねられた眼鏡型ディスプレイを開示している。 発明の目的と概要 本発明の目的は、光行路延長器を組み込んだ小型の画像表示ユニットを提供す ることにある。この小型の画像表示ユニットは、偏光を放出する像源（image so urce）と、この像源の前方に位置する偏光ビーム分離器(polarizing beam split ter)を備える。この偏光ビーム分離器は、その前面において像が最初に反射する ように置かれている。第１の偏光回転反射装置（polarization-rotation and re flecting device）は、偏光ビーム分離器の前面と対向しており、像を偏光ビー ム分離器を通して投影し返す。第２の偏光回転反射装置は、偏光ビーム分離器の 後面と対向しており、像を偏光ビーム分離器の後面上に投影する。その結果、像 は 偏光ビーム分離器の後面によって反射される。また焦点レンズは、偏光ビーム分 離器の後面によって反射された像がその焦点レンズに投影されてそれを透過する ように偏光ビーム分離器の背後に置かれる。こうして、画像表示ユニット内部を 伝搬した光の光行路は偏光ビーム分離器内部の長さ（奥行き）と内部の高さの２ 倍の和に等しい。 本発明のさらなる目的は人間に装着可能なフレーム上に取付けられる小型の画 像表示ユニットを提供することにある。またこの画像表示ユニットは、フレーム が装着される際に画像表示ユニットの焦点レンズが使用する人間の一方の目の前 に位置するように形成される。単眼用画像表示システムでは、フレームが全く遮 断されていない他方の目の視野に入らないように形成される。あるいは、より広 い視野を与えるために、複数の画像表示ユニットをまとめてタイル張りして、そ の際、各画像表示ユニットの焦点レンズが使用する人間の目の前に位置するよう にする。本発明のさらなる実施態様において、この画像表示システムに頭部運動 追跡システムを操作可能な形で結合させる。 本発明のさらなる側面は、取付け構造の上に取付けられた複数の画像表示ユニ ットと人間に装着可能なフレームを含む人間に装着可能な画像表示システムであ る。フレームは前記複数の画像表示ユニットに結合し、それが使用する人間に装 着されたときに各画像表示ユニットの焦点レンズが装着者の一方の目の前に位置 するように形成される。複数の画像表示ユニットを使用することによって、画像 表示システムは、好ましくはそれに含まれる各画像表示ユニットの焦点レンズが 使用する人間のただ一方の目で見られる場所に位置するような双眼用システムと して形成される。あるいは、一つ以上の焦点レンズが使用する人間の両眼によっ て見られるように形成される。立体的双眼用システムは、相異なる目によって相 異なる画像表示ユニットが見られる画像表示システムである。一方、相異なる画 像表示ユニットが両眼のそれぞれの目によって同等に見られるシステムはパノラ マ式双眼用システムである。ここでも単眼用システムにおけるように、複数の画 像表示ユニットが（例えば、３×２行列になるように）タイル張りされる。ここ でも、本発明のさらなる実施形態では、この画像表示システムに頭部運動追跡シ ステムを結合させる。 本発明についての上述の目的とその他の目的及び側面を以下において詳細に説 明する。 図面の簡単な説明 図１は実質的に平坦な偏光ビーム分離器を用いた本発明の一実施形態の切欠斜 視図である。 図２は本発明による画像表示ユニット内部における光行路を示した略図である 。光行路の長さは画像表示ユニットの長さ（奥行き）とその内部の高さの２倍の 和である。 図３は筐体内部に配設され、駆動エレクトロニクスに接続された本発明による 画像表示ユニットの切欠斜視図である。 詳細な説明 本発明は、眼鏡型フレームあるいはヘルメット型装置に取付け可能で、さらに 使用者の目の前に位置し得る軽量画像表示システムを提供する。光行路延長器は 像源と映像光学素子との間の物理的距離を減少させるのに使用される。この光行 路延長器は、光行路を折り重ねるのに必要な偏光ビーム分離器を使用して、使用 者に焦点の合った画像を提供する際の画像表示装置の物理的サイズを減少させる 。本発明の装置は、ヴァーチャルリアリティシステムにおいて画像を提供するの と同様に、コンピューターやテレビのディスプレイの代わりに使用される。 図１はその中に光行路延長器が組み込まれた本発明の画像表示ユニットの切欠 斜視図である。この画像表示ユニットは像としての偏光を放出する像源１０と、 この像源の正面に、ある角度を持って配設された偏光ビーム分離器１５を含む。 偏光ビーム分離器は、像源１０から与えられた像をその前面によって上向きに反 射するように配設されている。第１の偏光回転反射装置２０は、像が偏光ビーム 分離器を通って反射し返されるように偏光ビーム分離器の前面部と対向する。第 ２の偏光回転反射装置３０は、像が偏光ビーム分離器によって反射されるよう、 偏光ビーム分離器の後面部と対向する。焦点レンズ４０は偏光ビーム分離器の後 面によって反射された像がそれを通って投影されるように偏光ビーム分離器の背 後に配設される。 図２は、本発明の画像表示ユニットの光線軌跡を概略的に示した図である。そ こに使用されている光は可視スペクトラムに属する電磁放射である。像源１０か ら放出された偏光は偏光ビーム分離器の前面上に入射し、上向きに反射させられ る。その後、光は、第１の偏光回転反射装置２０上に入射する。第１の偏光回転 反射装置はその光を反射して、反射された光は偏光ビーム分離器１５を透過する 。光はその後、第２の偏光回転反射装置３０に入射する。光は第２の偏光回転反 射装置によって反射され、さらに偏光ビーム分離器上に投影されるとともにそこ で反射される。反射された光は焦点レンズを透過して観察者の目に像を提供する 。画像表示ユニット内部を伝搬した光行路の全長は画像表示ユニットの長さ（奥 行き）とその内部での高さの２倍の和となる。 この技術分野に精通した人々にとって、この偏光ビーム分離器の向きは、光が 最初に偏光回転反射装置に向かって下向きに反射されるようしても、逆に最初に 偏光回転反射装置に向かって上向きに反射されるようしてもどちらでもよいこと が分かる。 偏光ビーム分離器１５は、例えば硝子プレートなどのような、実質上光学的に 中性な物質からできた平坦な表面を含んでおり、その片面または両面には誘電体 被覆が施されている。図１に示されているように、このプレートは第１及び第２ の波遅延プレートの間に、ある角度をもって配設される。また、適当な誘電体被 覆はこの技術分野においては知られている。代わりとしては、偏光ビーム分離器 １５が２つの光学的三角プリズムを含んで構成されるものがある。これらの２つ の光学的三角プリズムは、一つの方形を与えるように２つの対角面が対向し、そ して誘電体被覆がその２つの対角面に挟まれるよう施される。あるいは、その対 角面が誘電体被覆された一つの光学的三角プリズムでも偏光ビーム分離器を提供 する。この技術分野では知られているように、プリズムは硝子またはプラスチッ クから作られる。直線偏光ビーム分離器が使用される際には、直線偏光ビーム分 離器に与えられる像は直線偏光の形になっていなればならない。同じように、円 偏光ビーム分離器が使用される際には、円偏光ビーム分離器に与えられる像は円 偏光の形になっていなればならない。この技術分野で知られる光学フィルターは 、直線偏光あるいは円偏光にとって有効であり、これらは本発明においても偏光 ビーム分離器に必要な形態の光を与えるのに使用される。 像源１０は、この技術分野で知られているような適当な画像表示源であればよ い。直線偏光ビーム分離器を使用するにあたっては直線偏光を放出する液晶ディ スプレイ（ＬＣＤ）が好ましい。また他の適当な像源としては陰極線（Cathode Ray Tube（ＣＲＴ））、電界放出装置（Field Emitting Device（ＦＥＤ））、 そして電場発光器（Electroluminescent（ＥＬ））がある。光の色や質を拡散さ せたり変化させるための光学フィルターは像源と偏光ビーム分離器との間に挿入 される。偏光していない光を放出する像源を使用する際、偏光フィルターは像源 と偏光ビーム分離器との間に挿入されなければならないことは、この技術分野に 精通した人々にとっては明らかである。ＬＣＤ像源を使用する際には、その上に 表示された像を照明するために、照明用光源が必要である。図１に示されている ように、この照明用光源は電灯でよい。あるいは、ＬＣＤパネルを照明するには ＬＣＤパネルの背面を周囲の光にさらしてもよい。陰極線を像源として使用する 際は、照明用光源は必要ない。このように特別な像源との組み合わせおいて、照 明 用光源が必要とされたり、それが適用に選択されなければならないことはこの技 術分野に精通した人々にとっては明らかである。 本発明で使用される適当な誘電体被覆についてはこの技術分野では周知である 。誘電体被覆とは、誘電体の単層またはさまざまな屈折率を有する誘電体の多重 層である。 第１及び第２の偏光回転反射装置はそれぞれ波遅延プレートとミラー面から構 成される。１／４波長遅延プレート（１／４波長分波の進行を遅らせるための裏 が鏡張りとなったプレート）は偏光を９０度回転させるのに使用される。例えば 、直線偏光ビーム分離器を経由して投影される直線偏光は、その遅延プレートを 通過する際、その裏面に反射され、その後またその遅延プレートを逆行し、その 結果、（波遅延プレートに入射する前の光と比較して）９０度回転する。 図１に示されているように、照明用光源４１を、像の明るさを増大させるため に像源１０の背後に配設する。また、選択的に光学フィルター４２を像源と光源 の間に挿入する。この光学フィルターは色を拡散、変化させたり、その他光源に よって放出された光を変化させるように選択される。光源、像源、そして望んだ 効果に基づいて光学フィルターを適当に選択するが、このことはこの技術分野に 精通した人々にとっては明らかであろう。ここに使用されているような光学フィ ルターとは、光を透過させるものの光の質を変化させるフィルターを意味してい る。広くさまざまな光学フィルターがこの技術分野において知られており、例え ば、光を拡散させたり、光の偏光性を変化させたり、あるいは光の色を変化させ る役割を果たす。 焦点レンズ４０は、フレスネルレンズ(Fresnel lens)であることが好ましい。 これは、対比し得る従来のレンズに比べあまり光を吸収せず、さらに対比し得る 光学的効果を与える標準レンズよりも軽い。 本発明は円偏光を用いた場合にも適用できることはこの技術分野に精通した人 々にとっては明らかであろう。円偏光を用いた実施態様では円偏光ビーム分離器 が使用され、光源から発せられる光も円偏光であることが要求される。例えば、 １／４波長遅延プレート（１／４波プレート）を用いることよって、必要な場所 で像源出力を円偏光させることができる。 本発明による画像表示ユニットを使用する際、この画像表示ユニットをディス プレイを駆動したり、ビデオディスプレイ情報の源を提供するための駆動エレク トロニクスや電源に接続する。駆動エレクトロニクスや電力供給源は画像表示ユ ニットから離した上で別々に筐体に収めるのが好ましく、この技術分野で知られ ているような従来の電気ケーブルによってこれらを接続する。 本発明の画像表示ユニットを眼鏡またはゴーグル状組立品のようなヘルメット あるいはフレーム上に取付け、人間に装着可能な画像表示システムを提供する。 その際、画像表示ユニットが使用する人間の目の前方に位置するように構成され る。こうして取付けられた画像表示システムに、装着者の位置や向きを感知する ための装着者に結合したセンサと、このセンサと像源に結合して装着者の動きに 応じた像を生成する視覚画像生成器を含む。 本発明のより好ましい実施の形態は頭部に取付けられた画像表示システムであ る。これはさらに、視覚画像生成器と頭部追跡システムを含む。ここで頭部追跡 システムは画像表示システムの装着者の頭部に結合されている。さらに視覚画像 生成器と頭部追跡システムとが互いに結合し、使用する人間の動きに応じて変化 する画像を提供するように、また使用する人間の動きに協調して画像も動くよう に構成される。頭部追跡システムはこの技術分野では知られており、例えば、米 国ベルモント州コルチェスタ（Colchester、VT）のポレムス社（Polehmus）から ファーストラーク（FASTRAK）システム（商標名）が入手可能である。他の商用 頭部追跡システムやセンサもこの技術分野では知られている。 本発明による装着可能な画像表示システムは、単眼用であっても双眼用であっ てもよい。単眼用画像表示システムは、単一の画像表示ユニットが装着者の一方 の目でのみ使用され、そしてそれが他方の目の視界を妨げないよう設計される。 こうしたシステムは周囲の環境から目を離せないときに有用である。単眼用画像 表示システムには複数の画像表示ユニットを組み込んでもよく、その結果、これ ら複数の画像表示ユニットの焦点レンズは装着者の一方の目に向いた形となる。 このとき装着者の他方の目の視界は妨げられない。同様に、双眼用画像表示シス テムは、単一の画像表示ユニットが装着者のそれぞれの目の前に位置するように 設計され、それぞれの目には立体効果を生み出すようにそれぞれ異なった像が表 示される。あるいは双眼用画像表示システムで、それぞれの目に複数の画像表示 ユニットが作用するようにしてもよい。このときこの双眼用画像表示システムは 、それぞれの目に複数の画像表示ユニットが向けられた立体的双眼用システムで あることが好ましい（例えば、各画像表示ユニットの焦点レンズが一つ目の視野 に入るように構成される）。パノラマ式画像表示システムもまた、複数の画像表 示ユニットを使用して、使用する人間の両眼の前に複数の画像表示ユニットの複 数の焦点レンズが位置するように構成される。 こうして、本発明による複数の画像表示ユニットは行列の形に結合され、例え ば視野角１２０度程度の連続的する広角視野を与える。パノラマ的効果を与える ため、各画像表示ユニットには相異なる像が与えられる。本発明による画像表示 ユニットを複数個結合してシステムを設計する際、使用する人間のそれぞれの目 が（目の横方向の運動に関して）幅が３ユニット、縦が２ユニットから成るユニ ット行列を眺めるようにすることが好ましい。 図３に示されているように、本発明による画像表示ユニットの偏光ビーム分離 器１５′としては広域帯偏光ビーム分離器（Broad Polarizing Cube Beamsplitt er）（２０ｍｍ立方体、４５０〜６８０ｍｍ可視波長帯）（米国カリフォルニア 州アーバインのメルスグリオット社製（Melles-Griot，Irvine，CA）、第03PBB0 03号）がある。この偏光ビーム分離器は２つの光学的三角プリズムを含む。これ らの２つの光学的三角プリズムは、一つの方形を与えるように２つの対角面が対 向し、そして誘電体被覆がその２つの対角面に挟まれるような位置に挿入される 。誘電体被覆によって偏光ビーム分離器の正面部分と背面部分を区別する。偏光 回転反射装置２０′、３０′はそれぞれ１／４波長遅延プレート２２、３２（米 国カリフォルニア州アーバインのメルス−グリオット社製（Melles-Griot，Irvi ne，CA）、第02WRM003号）で形成されている。各１／４波長遅延プレートの背面 ２１、３１には、ミラーを与えるための技術と知られる真空蒸発技術によって銀 の被覆が施されている。偏光回転反射装置２０′は偏光ビーム分離器の上方に配 設され、偏光回転反射装置３０′は偏光ビーム分離器の下方に配設されている。 像源はカラーＬＣＤ１０（２４０×１２０ピクセル）（ワシントン州９８１０４ 、シアトル、スート３７１０、セコンドアベニュ１００２のヴァーチャルＩ／Ｏ 社製(Virtual I/O，1002 Second Avenue，Suit 3710，Seattle，WA 98104)）で 、付随する駆動エレクトロニクス５０（ワシントン州シアトルのヴァーチャルＩ ／Ｏ社製）に接続されている。ＬＣＤは蛍光燈４１（直径３ｍｍ、長さ２．５４ ｃｍ（１インチ））によって背後を照らされている。拡散フィルター４２（ロス コ・シネゲル・３０００・タフ・ロラックス・デンス・デヒューザ（Rosco Cine gel 3000 Tough Rolux dense diffusor））は蛍光燈とＬＣＤディスプレイの間 に挿入される。蛍光燈から発せられる緑色光を減少させるために、第２のフィル ター５１を散光器（ロスコ・シネゲル・３３１４・タッチ・１／４・マイナスグ リーン（Rosco Cinegel 3314 Touch 1/4 Minusgreen））と合わせて使用する。 ５６ｍｍの焦点レンズ（ニュージャジ州バーリントン(Barrington，NJ)のエドモ ンドサイエンティフィック社製(Edmund Scientific Co.)、Ｊ３２，６３１号） を焦点レンズ４０として使用する。以上の構成部分を組み込むケース６０を（図 ３の切欠斜視図に示されているような）アクリル合成樹脂で作成する。ＬＣＤ像 源１０と蛍光燈 ４１は標準的な電気ケーブル６０′で駆動エレクトロニクス５０に接続される。 以上のように構成された画像表示ユニットは、図示されない標準的なクリップ 留めサングラスの留め具に取付けられる。こうして画像表示ユニットを装着者の 既存の眼鏡または（眼鏡レンズ以外の）眼鏡フレームに簡単に取付けることが可 能になる。係る構成において、一つの画像表示ユニットが装着者の一方の目の前 に位置しており、他方の目の視界を妨げない。 使用において、直線偏光を放出するＬＣＤからの像は２つの光学フィルターを 透過し、誘電帯被覆においてブルスター角で反射するため、偏光ビーム分離器の 前面で内部全反射する。その後光は上向きに伝搬し、第１の波遅延プレートと第 １のミラーに入射する。入射後、１／４波遅延プレートを透過し、ミラーに反射 し、１／４波遅延プレート内部を折り返す際、偏光は９０度回転する。その結果 屈折することなく偏光ビーム分離器を透過して第２の波遅延プレートとミラーに 入射する。そこでも偏光が９０度回転し、その結果、偏光ビーム分離器によって 内部全反射し、焦点レンズに投影され、それを透過する。 以上に説明した図面と明細書において、本発明の好ましい実施の形態が開示さ れてきた。そこには特別な用語が使用されてはいるものの、一般的及び記述した 意味においてのみ使用され、限定するためのものではない。本発明の範囲は以下 の請求項において詳述される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．像としての偏光を放出する像源と、 前面部と後面部とを有し、前記像が該前面部において反射されるように前記像 源の前方において該像源に対してある傾斜角度をなして位置する偏光ビーム分離 器と、 前記偏光ビーム分離器の前面部と対向し、前記像を前記偏光ビーム分離器を通 して投影し返すための第１の偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部と対向しており、前記像が前記偏光ビーム分離 器の後面部によって反射されるように該像を該後面部上に投影するための第２の 偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部によって反射された前記像がそれを通って投影 されるように位置する焦点レンズと を含む、光行路延長器が組み込まれた画像表示ユニット。 ２．前記第１の偏光回転反射手段は、 前記偏光ビーム分離器によって反射された前記像がそれを通って投影されるよ うに前記偏光ビーム分離器の前面部と対向する位置にある波遅延プレートと、 前記第１の波遅延プレートの背後に位置しており、前記像を前記第１の波遅延 プレートを通して反射し返し、さらに該像を前記偏光ビーム分離器を通して投影 するためのミラーと を含む請求項１に記載の画像表示ユニット。 ３．前記第２の偏光回転反射手段は、 前記偏光ビーム分離器によって反射された前記像がそれを通って投影されるよ うに前記偏光ビーム分離器の後面部と対向する波遅延プレートと、 前記第２の波遅延プレートの背後に位置しており、前記像を前記偏向ビーム分 離器の後面部によって反射されるように該像を該第２の波遅延プレートを通して 前記偏光ビーム分離器の後面部に反射し返すためのミラーと を含む請求項１に記載の画像表示ユニット。 ４．前記波遅延プレートは、１／４波遅延プレートである請求項２または請求 項３に記載の画像表示ユニット。 ５．前記偏光ビーム分離器は、誘電体物質によって被覆が施された実質的に平 坦な表面を有する請求項１に記載の画像表示ユニット。 ６．前記偏光ビーム分離器は、その一表面に誘電体被覆が施された光学プリズ ムを含む請求項１に記載の画像表示ユニット。 ７．前記偏光ビーム分離器は、２つの光学プリズムにサンドウィッチ状に挟ま れた誘電体被覆を含む請求項１に記載の画像表示ユニット。 ８．前記像源は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを含む請求項１に記載の 画像表示ユニット。 ９．前記偏光ビーム分離器とは逆側の前記液晶ディスプレイパネルの背後に光 源をさらに含む請求項８に記載の画像表示ユニット。 １０．前記光源と前記液晶ディスプレイパネルの間隙に挿入された光学フィル ターをさらに含む請求項９に記載の画像表示ユニット。 １１．陰極線（ＣＲＴ）、電界放出装置（ＦＥＤ）、そして電場発光器（ＥＬ ）から成るグループの中から選択されたデバイスを含む前記像源と前記偏光ビー ム分離器との間に挿入された偏光光学フィルターをさらに含む請求項１に記載の 画像表示ユニット。 １２．前記焦点レンズは、フレスネルレンズである請求項１に記載の画像表示 ユニット。 １３．像としての偏光を放出する像源と、 前面部と後面部とを有し、前記像が該前面部において反射されるように 前記像源の前方において該像源に対してある傾斜角度をなして位置する偏光ビー ム分離器と、 前記偏光ビーム分離器の前面部と対向し、前記像を前記偏光ビーム分離 器を通して投影し返すための第１の偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部と対向しており、前記像が前記偏光ビー ム分離器の後面部によって反射されるように該像を該後面部上に投影するための 第２の偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部によって反射された像がそれを通って投 影されるように前記偏光ビーム分離器の背後に位置する焦点レンズと を備えた、取付け構造に支えられた少なくとも一つの画像表示ユニットと、 前記画像表示ユニットに結合されるとともに、使用する人間に装着された際、 前記画像表示ユニットの焦点レンズが前記使用する人間の一方の目の前に位置す るように形成された人間に装着可能なフレームと を含む、人間に装着可能な単眼用画像表示システム。 １４．前記フレームは、使用する人間に装着された際に、他方の目の視界が実 質的に妨げられることのないように形成されている請求項１３に記載の単眼用画 像表示システム。 １５．前記フレームは、頭部に取付け可能なフレームである請求項１３に記載 の単眼用画像表示システム。 １６．前記画像表示システムに結合した頭部運動追跡システムをさらに含む請 求項１３に記載の単眼用画像表示システム。 １７．前記フレームに結合するとともに、前記フレームが使用する人間に取付 けられた際、前記フレーム上においてその各々の前記焦点レンズが前記使用する 人間の同じ側の目の前方に位置する複数の画像表示ユニットを含む請求項１３に 記載の単眼用画像表示システム。 １８．像としての偏光を放出する像源と、 前面部と後面部とを有し、前記像が該前面部において反射されるように 前記像源の前方において該像源に対してある傾斜角度をなして位置する偏光ビー ム分離器と、 前記偏光ビーム分離器の前面部と対向し、前記像を前記偏光ビーム分離 器を通して投影し返すための第１の偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部と対向しており、前記像が前記偏光ビー ム分離器の後面部によって反射されるように該像を該後面部上に投影するための 第２の偏光回転反射手段と、 前記偏光ビーム分離器の後面部によって反射された像がそれを通って投 影されるように前記偏光ビーム分離器の背後に位置する焦点レンズと をその各々が含み、かつ、取付け構造によって支持された複数の画像表示ユニッ トと、 前記複数の画像表示ユニットに結合されるとともに、使用する人間に取付けら れた際、前記各々の画像表示ユニットの焦点レンズが前記使用する人間の少なく とも一方の目の前方に位置するように形成された、人間に装着可能なフレームと を含む、人間に装着可能な画像表示システム。 １９．前記画像表示システムは、少なくとも一つの前記画像表示ユニットの前 記焦点レンズが前記使用する人間の一方の目の前方に位置するとともに、他の前 記画像表示ユニットの中の少なくなくとも一つの画像表示ユニットの前記焦点レ ンズが他方の目の前方に位置するように構成された双眼用システムである請求項 １８に記載の画像表示システム。 ２０．前記画像表示システムは、少なくとも二つの前記画像表示ユニットの前 記焦点レンズが前記使用する人間の両方の目の前方に位置するように構成された 双眼用システムである請求項１８に記載の画像表示システム。 ２１．前記フレームは、頭部に取付け可能なフレームである請求項１８に記載 の画像表示システム。 ２２．前記画像表示ユニットに結合した頭部運動追跡システムをさらに含む請 求項２１に記載の双眼用画像表示システム。