JPH02281891A

JPH02281891A - ビデオディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH02281891A
Application number: JP1102877A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kato; 英明加藤
Original assignee: PARUKA KK
Current assignee: PARUKA KK
Priority date: 1989-04-21
Filing date: 1989-04-21
Publication date: 1990-11-19
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: US5034809A; JP3129719B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明はビデオ信号を表示するディスプレイ端末（ＶＤ
Ｔ）の表示を拡大表示、さらには立体視することができ
るビデオディスプレイ装置に関する。

〈従来の技術〉家庭用テレビジョン受像機に代表されるビデオディスプ
レイ装置は、ＶＤＴを床やテーブルの上に据え置いて、
１つの画面を少し離れた距離から見るのが一般的である
。

また、最近では液晶ディスプレイを用いたテレビジョン
受像機のように軽量で可搬形の物も普及しているが、い
ずれも１つの画面を両眼で見ることには変わりがない。

〈発明が解決しようとする課題〉前述した従来のビデオディスプレイ装置は本来的に以下
のような欠点があった。

■　据置形のビデオディスプレイ装置を見る場合、視線
をビデオディスプレイ装置に固定しなければならず、長
時間同じ姿勢を保つため疲れる。

また、体の姿勢を変える場合も固定されたビデオディス
プレイ装置に合わせるために不自然な体勢になりやすい
。

■　携帯形のビデオディスプレイ装置では、装置の位置
を変えることで前述の負担は軽減される。

しかし、ビデオディスプレイ装置を置ける位置に制限が
あるため、例えば仰向けになって画面を見たい場合には
、腕で装置を持ち支える必要がある。

腕で装置を持っていると今度は腕が疲れるようになる。

■　一般に携帯形のビデオディスプレイ装置は軽量であ
る必要性から画面のサイズは余り大きくない。そのため
迫力のある大きな映像を楽しむことができない。

■　通常ビデオディスプレイ装置と人間の眼の間には他
人との共有空間が存在する。

そのため映像を見る際に他人に迷惑をかけることがある
。また、映像の秘密性を保つのが難しい。

そこで本発明の目的は前記の問題を解決し、さらにその
構成上の特色から立体映像の表示ができる全く新しい形
式のビデオディスプレイ装置を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉前記目的を達成するために本発明によるビデオディスプ
レイ装置は、テレビジョン信号を表示する右眼用と左眼
用のディスプレイと、右眼用と左眼用の拡大レンズと、
前記各ディスプレイと拡大レンズが左右のディスプレイ
の画面を各々に対応する拡大レンズを通して左右の眼で
見たときに拡大レンズにより生ずる左右の虚像が一致す
るように支持するフレームから構成されている。

く作　用〉使用者は前記装置を両眼に対応して装着することにより
、体の姿勢の制約を受けずにテレビジョン映像を大画面
、その内容の秘密性を保って見ることができる。

また、前記ビデオディスプレイ装置において、両眼視差
による立体表示の原理に基づいて生成された左右のビデ
オ信号を左右のディスプレイに表示させることにより立
体視することができる。

また前記ビデオディスプレイ装置において、さらにハー
フミラ−を前記拡大レンズと眼の間に設け、前記ハーフ
ミラ−の反射側に拡大レンズとディスプレイを配置し、
前記ディスプレイから出る光量を切り替えまたは調節し
て、前記ディスプレイに表示された映像と、前記ハーフ
ミラ−を透過して見える外の風景とを切り替えてまたは
同時に重ね合わせて見ることができる。

また前記ビデオディスプレイ装置において、少なくとも
ハーフミラ−の透過方向でハーフミラ−と外の風景との
間にシャッタを設け、外の明るさが前記ディスプレイか
ら出る光量に比べ明るいときでも、前記シャッターを閉
じることによりハーフミラ−の透過光を遮断して、前記
ディスプレイに表示された映像のみを見ることができる
。

〈実施例〉次に、本発明を図面等を参照してさらに詳しく説明する
。

第１図は本発明によるビデオディスプレイ装置原理を説
明するための略図である。

いま、２つの液晶ディスプレイ１，２には同じテレビジ
ョン信号を表示させているものとする。

まず、右眼用の液晶ディスプレイ２と右眼６との間に古
川の拡大レンズ４を液晶ディスプレイと拡大レンズの距
離をｕ１拡大レンズと右眼の距離がｔとなる位置に置く
。

液晶ディスプレイ上の画面は拡大レンズにより拡大され
虚像８が右眼からＤだけ離れた位置に生ずる。

同様に、左眼用の液晶ディスプレイ１と左眼５との間に
主用の拡大レンズ３を液晶ディスプレイと拡大レンズの
距離をｕ１拡大レンズと左眼の距離がｔとなる位置に置
く。

液晶ディスプレイ上の画面は拡大レンズにより拡大され
た拡大虚像７が左眼からＤだけ離れた位置に生ずる。

左右の拡大レンズの焦点距離をともにｆとするとレンズ
の公式よりり、　　ｕ、　　ｔ、　　ｆ間には次の関係
が成立する。

１／ｆ　＝−１／　（Ｄ−ｔ）＋１／ｕ−（１）また拡
大レンズの像倍率をｍとすると、ｍ＝（Ｄ−ｔ）／ｕ　
　　　　　　　・・・（２）ところで人間の左右の眼は
ｄｅ（通常５３ｍｍ〜７２ｍｍ、平均６５ｍｍ、日本人
の平均は６２ｍｍ）だけ離れている。

そしてこの両眼間距離が物体の位置情報を得るのに大変
重要な役割を果たしていることが知られている。

人間が眼からＤだけ離れたところにある物体を注視する
ときは眼のピントをＤの距離に調節するとともに両眼の
光軸を物体に向ける両眼輻幀を行う。

このピント調節と両眼輻饋が連動することにより眼に負
担をかけることなく大脳中枢で両眼から得た像を融像処
理している。

いま、第２図（ａ）のように液晶ディスプレイの画面の
中心をレンズの光軸に合わせた場合を考える。このとき
、眼のピント調節は眼との距離をＤに合わせているのに
輻幀角は０°すなわち無限大であるため両者の間に極端
にずれが生じて違和感が発生してしまう。

次に、第２図（ｂ）のようにレンズの光軸を輻検させて
みた場合を考える。このとき画面の中心においてはピン
ト調節も輻横角も眼との距離がＤに合っているが、画面
の端では左右の像にずれを生じる。

画面のサイズが大きいときやＤが小さいときには大脳中
枢における融像処理が困難となり２重像や視野闘争を生
じるようになる。

また、融像処理が良好に行われた場合でも眼に負担がか
かっている。

そこで、第１図のように眼からＤだけ離れたところに左
右の拡大虚像が一致した結像面が存在する場合を考える
。このとき左右のレンズの光軸は結像面上でもｄｅだけ
離れている。逆にこれを成立させるためには液晶ディス
プレイの画面の中心から水平方向の外側にｄｅ／２ｍ＝ｄｅ−ｕ／２　（Ｄ−ｔ）だけ離れた点に
レンズの光軸を合わせればよく、この条件を満たすよう
に左右の液晶ディスプレイと左右の拡大レンズを配置し
てやれば、あたかも眼からＤだけ離れた位置に１つの大
きな画面が置いであるように見える。

例えば液晶ディスプレイの画面の中心を見たとき左右の
眼は眼からＤだけ離れた拡大虚像の中心にピント調節し
、輻幀角θで輻検している。

この状態ではピント調節と両眼輻稜が無理なく連動した
状態にあるため眼に負担をかけることなく大脳中枢にお
ける融像処理を行っている。

次に第３図に示すような方法で撮影された２本のビデオ
信号を、上述した第１図のようなビデオディスプレイ装
置の左右の液晶ディスプレイに別々に表示する場合を考
える。

第３図のように物体Ｐａ、Ｐｂがある。

いま、眼からＤだけ離れたところにある平面を考え、左
眼を基点としたときこの平面に投影される像を７とする
。

同様にして右眼を基点としてこの平面に投影された像を
８とする。このとき眼の代わりに２つの凸レンズに置き
換え、像７および８をそれぞれ９゜１０の撮像素子で撮
影したビデオ信号に変換する。

次に、このビデオ信号を第１図のようなビデオディスプ
レイ装置で左右対応させて表示させると物体Ｐａ、Ｐｂ
はまるでその位置にあるかのごとくに立体表示される。

これは両眼視差の原理に基づくもので物体Ｐａ。

Ｐｂを見込む輻稜角の差により立体的に見える。

次に、第３図（ｂ）のように眼から２Ｄだけ離れた平面
に投影される左右２つの像をビデオディスプレイ装置で
見た場合は、全体の位置関係が全て１／２に縮まって見
える。

この様にして立体映像のズーミングが可能である。

前述した理由で本発明のビデオディスプレイ装置を用い
ると画面サイズの小さい液晶ディスプレイでも眼に負担
なく大きく見ることができ、さらに立体表示が可能であ
る。

第４図は本発明の第１の実施例の正面図、側面図、およ
び平面図である。

２枚の液晶ディスプレイ２１と２枚の拡大レンズ２２は
第１図に示したような光学位置に配置されてメインフレ
ーム２３に取り付けられている。

この装置においては、自然光を用いて液晶ディスプレイ
を見るため液晶板の後ろに白色アクリル板２４を設け、
これを介して外の光を取り入れるようになっている。

メインフレーム２３の上下には液晶の駆動回路基板２５
が、左右の側面には信号処理基板２６が取りつけられて
いる。

２７は接続ケーブルで本例では２本のビデオ信号と電源
、グランドが接続されていて、図示されていない外部の
電源アダプタと他のビデオ機器に接続されている。第５
図に人間がビデオディスプレイ装置を装着した使用状態
を示す。

これまでに説明した実施例装置で本発明の基本的な目的
を達成することができるが、さらに次のような点につい
て改善の余地がある。

■　外からの光に頼るために、夜や暗いところでは液晶
ディスプレイの像を見ることができない。

■　液晶ディスプレイ、拡大レンズ、各基板の総重量を
鼻の頭だけで受けているため鼻に負担がかかる。

■　前述したディスプレイ装置を装着したままでは外を
見ることができず、その都度ディスプレイ装置を外す必
要がある。

前述の第１番目の問題は、本装置にさらに照明用のバッ
クライトを取り付けることにより解決することかできる
。

しかしこのバックライトの重量分だけ第２番目の問題が
深刻になる。

これを解決するには前述の眼鏡式ではなく、第６図に示
すようにちょうどスキーのゴーグルのような形状にすれ
ばよい。

この場合、この装置の重量は額とその周り、頬などに分
散してかかるため前記欠点のうち１および２については
解決できる。

しかし第３番目の問題についてはゴーグルのような形状
のディスプレイ装置は簡単に取外しができないので問題
になる。さらにバックライトが光軸上の延長上に設けら
れるため、眼からメインフレームの端までの長さが長く
なり安全の面でも問題になる。

さらに前述した実施例装置ではレンズの光軸が平行な直
線上にあるため、液晶ディスプレイの大きさに制限が生
ずる。

この問題はハーフミラ−を用いることで解決することが
できる。

第７図（ａ）、　　（ｂ）はそれぞれの基本的な構成と
光路を示す略図である。

第７図（ａ）は第１図の光学位置を維持したままで眼４
３と拡大レンズ４２の間にハーフミラ−４５を設けてハ
ーフミラ−の反射側に液晶ディスプレイ４１と拡大レン
ズを設けた実施例である。

このとき液晶ディスプレイ４１とハーフミラ−４５の間
には外からの光が漏れ込まない構造とする。

いま、バックライト４４が消えている間はハーフミラ−
４５の反射光がなくなるため、眼４３で外の風景を見る
ことができる。

次にバックライト４４が点灯すると外からハーフミラ−
４５を透過してくる光よりハーフミラ−４５からの反射
光の光量が多くなるため眼４３は液晶ディスプレイ４１
の画面を見ることができる。

ただし、外が著しく明るい場合は画面と外の風景が重な
って見えてしまう。

この問題はハーフミラ−４５の透過方向の延長線上、す
なわちハーフミラ−４５と外界との間にシャッタを設け
、液晶ディスプレイ４１の画面を見る間はシャッタを閉
めて外からの光を遮断してやればよい。

第７図（ａ）の例では画面がハーフミラ−４５により１
回だけ反射するため眼に見える像は液晶ディスプレイ４
１の画面に表示された像をちょうど裏返したように見え
る。このため正常な画面を見るためには、液晶ディスプ
レイ４１の液晶板を裏返すとか、信号処理で左右を反転
させるなどの工夫が必要である。

第７図（ｂ）はミラー４６をもう一枚用いて前述の問題
を解決した他の実施例を示す略図である。

この点を考慮した本発明によるビデオディスプレイ装置
の実施例を説明する。

第８図は前記実施例装置の平面図、正面図、および側面
図である。

第９図は前記実施例装置を装着した状態を示す略図であ
る。

第１０図は前記実施例装置の主要部品の配置を示す斜視
図である。

第１０図のように各部品の光学配置は第１図および第７
図（ｂ）の通りである。

ただしハーフミラ−５４とミラー５６を平行に保ちなが
ら左右それぞれ外側にひねることにより液晶ディスプレ
イ５１上での光軸間距離を眼の間隔よりも広くしている
。

また、本例ではシャッタとして液晶シャッタ５５を用い
ている。６１はスイッチで１回押すたびに０Ｎ−ＯＦＦ
が切り替わるロック式である。

これによりバックライト５３と液晶シャッタがコントロ
ールされる。

まず電源がオフの状態では液晶シャッタ５５が透過状態
にあるため眼６２は外の風景を見ることができる。

次に電源を入れると液晶シャッタ５５は遮蔽状態になり
、液晶ディスプレイ５１のバックライトが点灯するため
眼は液晶ディスプレイ５１上の画面を見ることができる
。

次に、スイッチ６１を押すとバックライトが消えて液晶
シャッタ５５が透過状態になり外界を見ることができる
。再びスイッチ６１を押すとまた電源を入れたときと同
じ状態となり液晶ディスプレイ５１の画面を見ることが
できる。

本実施例は第９図に示されているようにビデオディスプ
レイ装置の全重量を額全体で受けるような構造のため負
担が少なくなる。

また、最も突出する部分が眼の延長線上になく、いざと
いうときにはすぐに外が見えるため安全である。

前述した各実施例では液晶ディスプレイを用いて説明し
たが、液晶ディスプレイの代わりにＣＲＴやその他のフ
ラットディスプレイを用いても本発明を実施することが
できる。

また、液晶ディスプレイを左右それぞれ３枚ずつ用いて
、液晶ディスプレイの持つ画素数の粗さを克服すること
も可能である。

第１１図は、液晶ディスプレイ３枚を用いた。

さらに他の実施例装置の断面図である。

バックライトにはＥＬ素子７７を用いている。

３枚の液晶ディスプレイ？１．　７２．　７３．にはそ
れぞれＲ，Ｇ、　Ｂ、の信号が表示される。

？４，７５．７６、はそれぞれＲ，Ｇ、　　Ｂ、のカラ
ーフィルタである。

バックライトから出た光はカラーフィルタにより不必要
な部分がカットされＲＧＢの光源となり各々に対応する
液晶板に入射する。

こうして３原色で個別に表示された画像はグイクロイッ
クプリズム７８により合成される。

これを拡大レンズ７９を通してみるとカラー表示された
画像が得られる。

このようにすれば例えば１０万画素の液晶ディスプレイ
を用いてもその３倍の３０万画素となり解像度を上げる
ことができる。

第１２図は、前記原理を適用した実施例の使用状態を示
す略図である。

この実施例ではヘッドホーン８５もビデオディスプレイ
装置と一体化しである。

〈発明の効果〉以上詳しく説明したように１本発明によるビデオディス
プレイ装置は、テレビジョン信号を表示する右眼用と左
眼用のディスプレイと、右眼用と左眼用の拡大レンズと
、前記各ディスプレイと拡大レンズが左右のディスプレ
イの画面を各々に対応する拡大レンズを通して左右の眼
で見たときに拡大レンズにより生ずる左右の虚像が一致
するように支持するフレームから構成されている。

したがって、使用者は前記装置を両眼に対応して装着す
ることにより、体の姿勢の制約を受けずに大画面、その
内容の秘密性を保って見ることができる。

また前記ビデオディスプレイ装置において、少なくとも
ハーフミラ−の透過方向でハーフミラ−と外の風景との
間にシャッタを設け、外の明るさが前記ディスプレイか
ら出る光量に比べ明るいときでも、前記シャッターを閉
じることによりハーフミラ−の透過光を遮断して、前記
ディスプレイに第１図は、本発明によるビデオディスプ
レイ装置の原理を説明するための略図である。

第２図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ融像処理が困難
となり易い例を示す略図である。

第３図（ａ）および（ｂ）は、それぞれ立体映像の撮像
原理を示す図である。

第４図は、本発明によるビデオディスプレイ装置の実施
例を示す平面図、正面図および側面図である。

第５図は、前記実施例装置の使用状態を示す図である。

第６図は、さらに他のビデオディスプレイ装置の実施例
の正面図および使用状態を示す側面図である。

第７図は、外の様子を見ることができるようにしたビデ
オディスプレイ装置の原理図である。

第８図は、外の様子を見ることができるようにした実施
例の平面図、正面図および側面図である。

第９図は、第８図に示した実施例の使用状態を示す側面
図である。

第１０図は、外の様子を見ることができるようにした実
施例の主要部品の配置を示した斜視図である。

第１１図は、液晶ディスプレイを左右それぞれ３枚ずつ
用いて解像度を高めた実施例の原理を説明するための断
面図である。

第１２図は、第１１図に示した実施例の使用状態を示す
側面図である。

１．２・・・液晶ディスプレイ３．４・・・拡大レンズ５・・・左眼　　　　　　　６・・・右眼８・・・拡大
虚像　　　９，１０・・・撮像素子・・・液晶ディスプ
レイ・・・拡大レンズ　　２３・・・メインフレーム・・・
白色アクリル板・・・液晶駆動回路基板・・・信号処理基板　２７・・・接続ケーブル・・・液
晶ディスプレイ・・・拡大レンズ　　３３・・・メインフレーム・・・
バックライト　３５・・・液晶駆動回路基板・・・信号
処理基板・・・バックライト駆動回路基板・・・液晶ディスプレイ・・・拡大レンズ　　４３・・・眼・・・バックライト　４５・・・ハーフミラ−・・・ミ
ラー　　　　５１・・・液晶ディスプレイ・・・拡大レ
ンズ　　５３・・・バックライト・・・ハーフミラ−５
５・・・液晶シャッタ・・・ミラー　　　　５７・・・
メインフレーム・・・接続ケーブル・・・液晶駆動回路基板０・・・信号処理基板１・・・スイッチ　　　　６２・・・眼１・・・液晶デ
ィスプレイ　（Ｒ）２・・・液晶ディスプレイ　（Ｇ）３・・・液晶ディスプレイ　（Ｂ）４・・・カラーフィルター（Ｒ）５・・・カラーフィルター（Ｇ）６・・・カラーフィルター（Ｂ）７・・・バックライト　（ＥＬ素子）８・・・グイクロイックプリズム９・・・拡大レンズ　　８０・・・眼１・・・ミラー　　　　８２・・・ハーフミラ−３・・
・液晶シャッタ　８４・・・メインフレーム５・・・ヘ
ッドホーン　８６・・・接続ケーブル７・・・液晶駆動
回路基板８・・・信号処理基板

Claims

【特許請求の範囲】

（１）テレビジョン信号を表示する右眼用と左眼用のデ
ィスプレイと、右眼用と左眼用の拡大レンズと、前記各ディスプレイと拡大レンズが左右のディスプレイ
の画面を各々に対応する拡大レンズを通して左右の眼で
見たときに拡大レンズにより生ずる左右の虚像が一致す
るように支持するフレームから構成したビデオディスプ
レイ装置。
（２）前記ビデオディスプレイ装置において、両眼視差
による立体表示の原理に基づいて生成された左右のビデ
オ信号を左右のディスプレイに表示させることにより立
体視することを特長とする請求項１記載のビデオディス
プレイ装置。
（３）前記ビデオディスプレイ装置において、さらにハ
ーフミラーを前記拡大レンズと眼の間に設け、前記ハー
フミラーの反射側に拡大レンズとディスプレイを配置し
、前記ディスプレイから出る光量を切り替えまたは調節
して、前記ディスプレイに表示された映像と、前記ハー
フミラーを透過して見える外の風景とを切り替えまたは
同時に重ね合わせて見ることができるようにした請求項
１および２に記載されたビデオディスプレイ装置。
（４）ビデオディスプレイ装置において、少なくともハ
ーフミラーの透過方向でハーフミラーと外の風景との間
にシャッタを設け、外の明るさが前記ディスプレイから
出る光量に比べ明るいときでも、前記シャッタを閉じる
ことによりハーフミラーの透過光を遮断して、前記ディ
スプレイに表示された映像のみを見ることができるよう
に構成した請求項３記載のビデオディスプレイ装置。