JPH06197292A

JPH06197292A - 頭部装着型ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH06197292A
Application number: JP34608992A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Tochigi; 栃木明義
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶シャッタの透過・遮光により外界像と電
子像を切り換えて観察可能にする頭部装着型ディスプレ
イ装置において、電子像観察時に電子像の周辺部分が透
けて見える問題をなくす。【構成】二次元表示素子１１からの表示光をハーフミ
ラー１２をまず透過させ、次いで凹面鏡１３でこの透過
光を反射させ、今度はその反射光をハーフミラー１２で
反射させて拡大して目に導く。電子像観察時に外界から
の光がハーフミラー１２を透過して目に入るのを防止す
るために、ＴＮ液晶あるいはＳＴＮ液晶を用いたネガタ
イプの液晶シャッタ１０をハーフミラー１２の前方に配
置し、電子像観察時には、これを遮光状態にし、外界像
を観察するときには、このシャッタ１０を透過状態に切
り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察者の頭部に保持す
るシースルー型の頭部装着型ディスプレイ装置に関し、
特に、大きな画角で電子像及び外界が観測可能な頭部装
着型ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シースルー型の頭部装着型ディス
プレイ装置として、ハーフミラーを介して電子像と外界
像を視軸に導き、両者を選択的に又は合成して表示する
ものが知られている。このようなシースルー型の頭部装
着型ディスプレイ装置において、電子像と外界像の切り
換え手段として液晶シャッタを用いる方法が考えられて
いる（特開平３−１８９６７７号）。この場合、液晶シ
ャッタは、外界を観察するときは透過状態にし、電子像
を観察するときは遮光状態にする。

【０００３】ところで、液晶シャッタには、電圧印加時
に遮光状態になるポジタイプと電圧印加時に透過状態に
なるネガタイプがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的に用い
られているツイストネマティック（ＴＮ）液晶あるいは
スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）液晶を用いる
液晶シャッタは、視角依存性がある。つまり、ある特定
の方向から見た場合には、高いコントラストを持つが
（これを視角方向と呼ぶが、その方向を液晶面に投影し
た方向も視角方向と呼ぶ。）、その他の方向から見た場
合には、相対的にコントラストが低くなる。

【０００５】例えば、図１１（ａ）に示すように、視角
方向が６時方向である６時視角のポジタイプの液晶シャ
ッタ（「ポジタイプ」とは、電圧印加時に遮光状態にな
るものを言う。）の電圧印加時、すなわち、遮光時の上
下方向（１２時６時方向）の視角θ₀と遮光率の関係
は、同図（ｂ）に示すような特性を示す。また、そのと
きの左右方向（３時９時方向）の視角θ₁と遮光率の関
係は、図１２に示すようになる。図１１（ｂ）、図１２
（ｂ）から明らかなように、遮光状態が良好な領域は、
左右方向ははぼ対称であるが、上下方向では非対称とな
る。

【０００６】したがって、ポジタイプの液晶シャッタを
用いたシースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装
置では、電子像観察時に、その電子像の中心に近い領域
（画角が小さい範囲）では、液晶シャッタに対する視角
θ₀、θ₁が小さく遮光率が高いため、外界像はほとん
ど透けて見えなくなっているが、電子像の周辺部分（画
角が大きい範囲）に近づくにつれて視角θ₀、θ₁が大
きくなり、遮光率が充分に得られないため、外界像が透
けて見えてしまい、電子像が見難くなる。

【０００７】また、ワイドビジョン等のように電子像の
画角をさらに大きくした場合には、周辺部ではなおさら
充分な遮光率が得られず、外界像が透けて見えてしま
う。

【０００８】仮に、電子像の画角を小さくし、その電子
像がポジタイプの液晶シャッタの遮光率が十分得られる
視角範囲内に収まるようにできたとしても、頭部装着型
ディスプレイ装置本体への液晶シャッタの取り付け位置
や角度に制約が生じるため、頭部装着型ディスプレイ装
置を小型化する際にこれが問題となる。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、液晶シャッタを透過状態に
して外界を観察可能にし、これを遮光状態にして電子像
を観察可能にする頭部装着型ディスプレイ装置におい
て、電子像観察時に電子像の周辺部分が透けて見えると
いう問題をなくすことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の頭部装着型ディスプレイ装置は、映像を表示する映
像表示素子と、前記映像表示素子に表示された映像を観
察者の眼球に投影する投影光学系と、前記観察者の眼球
に導かれる外界像を透過・遮断する液晶シャッタとを有
する頭部装着型ディスプレイ装置において、前記液晶シ
ャッタが、１枚又は重畳した複数枚のネガタイプの液晶
シャッタからなることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、外界像を透過・遮断する液
晶シャッタとして、１枚又は重畳した複数枚のネガタイ
プの液晶シャッタからなるものを用いているので、視角
に関係なく遮光率がほぼ一様であり、電子像の周辺部分
に近づくにつれて外界像が透けて見えるというようなこ
とはなくなる。

【００１２】また、液晶シャッタを顔面に対して垂直に
取り付けられるので、目に近づけることができ、頭部装
着型ディスプレイ装置本体の小型化につながる。

【００１３】また、ネガタイプの液晶シャッタは電圧印
加時に透過状態となり、電圧を加えないときは遮光状態
となるので、電子像観察時に液晶シャッタの電力消費が
ない。

【００１４】さらに、頭部装着型ディスプレイ装置を使
用している間に液晶シャッタが劣化して動作しなくなっ
ても、常に遮光状態のままになっているので、外界像を
見ることはできなくなるが、電子像観察には全く影響が
ない。

【００１５】

【実施例】本発明の頭部装着型ディスプレイ装置におい
ては、遮光時の視角依存性がほとんどないネガタイプの
液晶シャッタを用いる。ネガタイプの液晶シャッタを用
いたシースルー型の頭部装着型ディスプレイ装置では、
電子像観察時にその電子像の中心に近い領域から電子像
の周辺部分まで、視角θ₀、θ₁が変化しても遮光率は
ほとんど一様なので、電子像の周辺部分に近づくにつれ
て外界像が透けて見えるという問題はなくなる。

【００１６】なお、ネガタイプの液晶シャッタ１枚のみ
では十分な遮光率が得られない場合には、複数枚重ねて
用いるとよい。また、ネガタイプの液晶シャッタを用い
ると、電子像観察時に電力消費がない。さらに、液晶シ
ャッタが劣化しても、電子像観察には影響がなく、ま
た、液晶シャッタの取り付けの制約がないという特長も
併せ持つ。

【００１７】まず、ネガタイプの液晶シャッタの構成に
ついて説明する。ここでは、ＴＮ液晶のネガタイプの液
晶シャッタの場合の構成例を示す。図３、図４に示すよ
うに、ガラス基板Ｇの上に透明電極膜を形成し、その上
に配向膜を塗布し、一方向にラビングする。図３、図４
のように、ガラス基板Ｇ上の配向膜のラビング方向が直
交するように向かい合わせに配置された２枚のガラス基
板Ｇ、Ｇの間に液晶ＬＣを挟み込む。さらに、その外側
に吸収軸が相互に平行になるように両側から偏光板Ｐ、
Ｐを貼り付ける。このとき、偏光板Ｐ、Ｐの吸収軸の方
向は、配向膜のラビング方向の一方に一致するようにす
る。図３は、下側のガラス基板Ｇの配向膜のラビング方
向に一致させた場合（液晶シャッタＡ）、図４は、上側
のガラス基板Ｇの配向膜のラビング方向に一致させた場
合（液晶シャッタＢ）である。

【００１８】このようなネガタイプの液晶シャッタに電
圧を加えていないときは、液晶分子ＬＣは図のように９
０°捩じれたままなので、一方の偏光板Ｐを透過して直
線偏光となった光は、液晶ＬＣ透過中に偏光方向が９０
°捩じれ、もう一方の偏光板Ｐを透過することはできな
い。したがって、遮光状態となる。これに電圧を加えた
ときは、液晶分子ＬＣがガラス基板Ｇに垂直な方向に立
ち上がるため、一方の偏光板Ｐを透過して直線偏光とな
った光はそのまま偏光方向が変化されることなく液晶Ｌ
Ｃを透過するため、もう一方の偏光板Ｐを透過できる。
したがって、透過状態になる。

【００１９】次に、このようなネガタイプの液晶シャッ
タを用いた実施例１について説明する。本発明によるシ
ースルー機能を持った頭部装着型ディスプレイ装置は、
代表的には図１に示したような構成になっている。すな
わち、図１（ａ）の場合は、視野外に配置した二次元表
示素子１１の電子像からの表示光を目の前方に斜めに配
置したハーフミラー１２をまず透過させ、ハーフミラー
１２を挟んで二次元表示素子１１に対向して配置された
凹面鏡１３でこの透過光を反射させ、次いで、今度はそ
の反射光をハーフミラー１２で反射させて、拡大して目
に導くもので、電子像観察時に外界からの光がハーフミ
ラー１２を透過して目に入るのを防止するために、ＴＮ
液晶あるいはＳＴＮ液晶を用いたネガタイプの液晶シャ
ッタ１０をハーフミラー１２の前方に配置し、電子像観
察時には、これを遮光状態にし、外界像を観察するとき
には、このシャッタ１０を透過状態に切り換える。ま
た、図１（ｂ）の場合は、視野外に配置した二次元表示
素子１１の電子像からの表示光をレンズ１４、１５を経
て目の前方に配置した凹面ハーフミラー１６へ入射さ
せ、電子像をこの凹面ハーフミラー１６で反射拡大して
目に導くもので、同様に電子像観察時に外界からの光が
凹面ハーフミラー１６を透過して目に入るのを防止する
ために、上記のような液晶シャッタ１０を凹面ハーフミ
ラー１６の前方に配置し、電子像観察時には、これを遮
光状態にし、外界像を観察するときには、このシャッタ
１０を透過状態に切り換える。

【００２０】このようなネガタイプの液晶シャッタ１０
は、遮光時には、図２に示すように、視角θ₁、θ₂に
関係なく遮光率はほぼ一様なので、電子像の周辺部分に
近づくにつれて外界像が透けて見えるというようなこと
はなくなる。

【００２１】また、液晶シャッタ１０の取り付けに関し
ても、顔面に対して自由に取り付けられる。したがっ
て、例えば図１のように、液晶シャッタ１０を顔面に対
して垂直に取り付けられるので、目に近づけることがで
き、頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化につなが
る。

【００２２】さらに、左右の目合わせて、連続した１つ
の液晶シャッタ１０で構成しようとするとき、液晶シャ
ッタ１０を顔面に対して垂直に取り付けることができる
ので、これは頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化
にとって大きなメリットとなる。

【００２３】また、ネガタイプの液晶シャッタは電圧印
加時に透過状態となり、電圧を加えないときは遮光状態
となる。したがって、電子像観察時に液晶シャッタ１０
の電力消費がない。

【００２４】さらに、頭部装着型ディスプレイ装置を使
用している間に液晶シャッタ１０が劣化して動作しなく
なっても、常に遮光状態のままになっているので、外界
像を見ることはできなくなるが、電子像観察には全く影
響がない。

【００２５】次に、実施例２について説明する。実施例
１のようなネガタイプの液晶シャッタ１枚のみでは十分
な遮光率が得られない場合には、複数枚のネガタイプの
液晶シャッタを重ねて用いるとよい。このとき、その重
ね方は次のようにする。いま、図３と図４に分解斜視図
を示すように、同じ６時の視角方向を持つが、貼り付け
てある偏光板Ｐの透過軸方向が相互に９０°異なってい
るＴＮ型の液晶シャッタＡと液晶シャッタＢを用意す
る。これらの視角特性（視角と透過率の関係）は、遮光
時は図２に示すようにほぼ一定であるが、透過時は上下
方向（１２時６時方向）は非対称で、左右方向（３時９
時方向）はほぼ対称になっている。

【００２６】これらを、図５（ａ）〜（ｄ）に示すよ
うに、液晶シャッタＡあるいは液晶シャッタＢをそれぞ
れ２枚用いて、視角特性が非対称な上下方向を相互に逆
にして２枚重ねる、あるいは図６（ａ）〜（ｂ）に示
すように、液晶シャッタＡと液晶シャッタＢを１枚ずつ
用いて、視角特性が非対称な上下方向を回転軸として１
枚を裏返して２枚重ねる。

【００２７】ここで、これらは、図７に示すように、液
晶シャッタ１（液晶シャッタＡあるいは液晶シャッタ
Ｂ）と液晶シャッタ２（液晶シャッタＡあるいは液晶シ
ャッタＢ）を２枚重ねたときに、隣接する中央の２枚の
偏光板Ｐ、Ｐの透過軸は同じ方向となっている。

【００２８】このような構成にすると、遮光時に、ネガ
タイプの液晶シャッタ１枚のみで用いる場合よりも遮光
率が高くなり、また、透過時の上下方向の透過率は、液
晶シャッタ１枚では非対称的であるが、２枚構成である
と、ほぼ対称的にすることができる。

【００２９】次に、このようなネガタイプの液晶シャッ
タを２枚重ねた液晶シャッタ２０を用いた図１と同様な
シースルー機能を持った頭部装着型ディスプレイ装置を
図８に示す。構成及び動作は図１の場合と同様である
が、液晶シャッタのみが異なる。

【００３０】この２枚重ね構成の場合も、遮光時におい
ては、視角に関係なく遮光率はほぼ一様なので、電子像
の周辺部分に近づくにつれて外界像が透けて見えるとい
うようなことはなくなり、また、図１の液晶シャッタ１
枚のときより遮光時の遮光率が高くなるため、外界像が
より透けて見え難くなる。

【００３１】また、液晶シャッタ２０の取り付けに関し
ても、顔面に対して自由に取り付けられる。したがっ
て、例えば図８のように、液晶シャッタ２０を顔面に対
して垂直に取り付けられるので、目に近づけることがで
き、頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化につなが
る。

【００３２】さらに、左右の目合わせて、連続した１つ
の液晶シャッタ２０で構成しようとするとき、液晶シャ
ッタ２０を顔面に対して垂直に取り付けることができる
ので、これは頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化
にとって大きなメリットとなる。

【００３３】また、ネガタイプの液晶シャッタは電圧印
加時に透過状態となり、電圧を加えないときは遮光状態
となる。したがって、電子像観察時に液晶シャッタ２０
の電力消費がない。

【００３４】さらに、頭部装着型ディスプレイ装置を使
用している間に液晶シャッタ２０が劣化して動作しなく
なっても、常に遮光状態のままになっているので、外界
像を見ることはできなくなるが、電子像観察には全く影
響がない。

【００３５】さらに、液晶シャッタ単体にピンホールが
存在していたとしても、重ねたときに２枚共にピンホー
ルが同じ位置にある確率は低いので、ピンホールの存在
も問題とならなくなる。

【００３６】ここでは、液晶シャッタを２枚重ねた場合
を示したが、３枚以上重ねてもよい。そのときには、さ
らに高遮光率が得られる。

【００３７】また、液晶シャッタ２０の厚さは液晶シャ
ッタの枚数分厚くなるが、面サイズは変わらないため、
頭部装着型ディスプレイ本体の小型化に反する要素とは
なり得ない。

【００３８】次に、上記実施例２の変形例である実施例
３について説明する。この実施例も、シースルー機能を
持った頭部装着型ディスプレイ装置において、電子像と
外界像の切り換えにＴＮ液晶あるいはＳＴＮ液晶を用い
たネガタイプの液晶シャッタを用いる。ここでは、図９
に示すように、２枚のネガタイプの液晶シャッタ１（液
晶シャッタＡあるいは液晶シャッタＢ）と液晶シャッタ
２（液晶シャッタＡあるいは液晶シャッタＢ）を、隣接
する中央の２枚の偏光板Ｐ、Ｐの透過軸が同じ方向とな
るようにして、２枚重ねで用いる場合について説明す
る。また、この実施例においては、ハーフミラーの代わ
りに偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いており、偏光ビ
ームスプリッタＰＢＳに隣接する液晶シャッタ２の偏光
ビームスプリッタＰＢＳ側の偏光板Ｐの透過軸が、必ず
この偏光板Ｐを透過した光が偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓに対してＰ偏光になるように、２枚の液晶シャッタ
１、２を取り付ける。このようにすると、２枚のネガタ
イプの液晶シャッタ１、２を用いた構成において、外界
から目に届く光を最も多くすることができ、明るい外界
像の観察ができる。なお、偏光ビームスプリッタＰＢＳ
に隣接する液晶シャッタ２の偏光ビームスプリッタＰＢ
Ｓ側の偏光板Ｐは取り外してもよい。

【００３９】また、電子像を表示する液晶表示部２１か
らの光も偏光ビームスプリッタＰＢＳに対してＰ偏光に
なるように配置されており、液晶表示部２１からの電子
像の光は一旦偏光ビームスプリッタＰＢＳを直通して、
４分の１波長板λ／４を通過し、その背後に配置された
投影光学系の凹面鏡２３により反射され、再び４分の１
波長板λ／４を逆に通過して今度はＳ偏光に変換されて
偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、偏光ビームスプ
リッタＰＢＳで目の方向に全ての光が反射され、液晶表
示部２１からの明るい電子像の観察ができる。

【００４０】この実施例においても、実施例２と同様、
外界を観察するときには、液晶シャッタ１、２は透過状
態にし、電子像を観察するときには遮光状態する。そし
て、液晶シャッタを２枚重ねで用いているので、遮光時
においては、視角に関係なく遮光率がほぼ一様であり、
電子像の周辺部分に近づくにつれて外界像が透けて見え
るというようなことはなくなり、また、液晶シャッタ１
枚のときより遮光時の遮光率が高くなるため、外界像が
より透けて見え難くなる。

【００４１】また、液晶シャッタの取り付けに関して
も、顔面に対して自由に取り付けられる。したがって、
例えば図９のように、液晶シャッタ１、２を顔面に対し
て垂直に取り付けられるので、目に近づけることがで
き、頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化につなが
る。

【００４２】さらに、左右の目合わせて、連続した１つ
の液晶シャッタで構成しようとするとき、液晶シャッタ
を顔面に対して垂直に取り付けることができるので、こ
れは頭部装着型ディスプレイ装置本体の小型化にとって
大きなメリットとなる。

【００４３】また、ネガタイプの液晶シャッタは電圧印
加時に透過状態となり、電圧を加えないときは遮光状態
となる。したがって、電子像観察時に液晶シャッタ１、
２の電力消費がない。

【００４４】さらに、頭部装着型ディスプレイ装置を使
用している間に液晶シャッタ１、２が劣化して動作しな
くなっても、常に遮光状態のままになっているので、外
界像を見ることはできなくなるが、電子像観察には全く
影響がない。

【００４５】さらに、液晶シャッタ１、２にピンホール
が存在していたとしても、重ねたときに２枚共にピンホ
ールが同じ位置にある確率は低いので、ピンホールの存
在も問題とならなくなる。

【００４６】ここでは、液晶シャッタを２枚重ねた場合
を示したが、３枚以上重ねてもよい。そのときには、さ
らに高遮光率が得られる。

【００４７】また、液晶シャッタの厚さは液晶シャッタ
の枚数分厚くなるが、面サイズは変わらないため、頭部
装着型ディスプレイ本体の小型化に反する要素とはなり
得ない。

【００４８】次に、実施例３の変形例の実施例４につい
て、図１０を参照にして説明する。この実施例において
も、２枚のネガタイプの液晶シャッタ１（液晶シャッタ
Ａあるいは液晶シャッタＢ）と液晶シャッタ２（液晶シ
ャッタＡあるいは液晶シャッタＢ）を、隣接する中央の
２枚の偏光板Ｐ、Ｐの透過軸が同じ方向となるようにし
て、２枚重ねで用いる。また、ハーフミラーの代わりに
偏光ビームスプリッタＰＢＳを用いている。また、液晶
シャッタ２と偏光ビームスプリッタＰＢＳの間に２分の
１波長板λ／２を配置してある。そして、偏光ビームス
プリッタＰＢＳに隣接する液晶シャッタ２の偏光ビーム
スプリッタＰＢＳ側の偏光板Ｐの透過軸の偏光ビームス
プリッタＰＢＳの入射面に対する角度を２θとすると
き、２分の１波長板λ／２の結晶の光軸方向をこの入射
面に対して角度θとなるように配置してある。このよう
に配置すると、液晶シャッタ１、２と２分の１波長板λ
／２を通過した外界光はＰ偏光になり、図９の実施例と
同様、外界から目に届く光を最も多くすることができ、
明るい外界像の観察ができる。液晶表示部２１からの電
子像については、実施例３と同様であり、明るい電子像
の観察ができる。なお、２分の１波長板λ／２に隣接す
る偏光板Ｐの透過軸の方向は任意の方向に取り付けるこ
とができ、後から２分の１波長板λ／２の結晶の光軸方
向を上記のように調節すればよい。この実施例において
も、２分の１波長板λ／２に隣接する偏光板Ｐは取り外
してもよい。その他の特徴は、実施例３と同様であり、
また、２枚重ねの液晶シャッタの代わりに３枚以上重ね
たものを用いてもよい。

【００４９】以上の各実施例は、ネガ型の液晶シャッタ
の液晶としてＴＮ型液晶を使用するものとしたが、ＳＴ
Ｎ型液晶を用いてもよいことはもちろんである。

【００５０】以上、本発明の頭部装着型ディスプレイ装
置をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発
明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能であ
る。例えば、２枚重ねの液晶シャッタ１、２の隣接する
中央の２枚の偏光板Ｐ、Ｐを１枚の偏光板Ｐで置き換え
てもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の頭部装着型ディスプレイ装置によると、外界像を透過
・遮断する液晶シャッタとして、１枚又は重畳した複数
枚のネガタイプの液晶シャッタからなるものを用いてい
るので、視角に関係なく遮光率がほぼ一様であり、電子
像の周辺部分に近づくにつれて外界像が透けて見えると
いうようなことはなくなる。

【００５２】また、液晶シャッタを顔面に対して垂直に
取り付けられるので、目に近づけることができ、頭部装
着型ディスプレイ装置本体の小型化につながる。

【００５３】また、ネガタイプの液晶シャッタは電圧印
加時に透過状態となり、電圧を加えないときは遮光状態
となるので、電子像観察時に液晶シャッタの電力消費が
ない。

【００５４】さらに、頭部装着型ディスプレイ装置を使
用している間に液晶シャッタが劣化して動作しなくなっ
ても、常に遮光状態のままになっているので、外界像を
見ることはできなくなるが、電子像観察には全く影響が
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による頭部装着型ディスプレイ装置の実
施例１の構成を示す図である。

【図２】ネガタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と遮
光率との関係の特性を示す図である。

【図３】ネガタイプの液晶シャッタの分解斜視図であ
る。

【図４】別のネガタイプの液晶シャッタの分解斜視図で
ある。

【図５Ａ】２枚のネガタイプ液晶シャッタの第１の重ね
合わせ状態を示す図である。

【図５Ｂ】２枚のネガタイプ液晶シャッタの第１の重ね
合わせ状態を示す図である。

【図６】２枚のネガタイプ液晶シャッタの第２の重ね合
わせ状態を示す図である。

【図７】重ね合わせ状態のネガタイプ液晶シャッタの偏
光板の向きを示す図である。

【図８】実施例２の頭部装着型ディスプレイ装置の構成
を示す図である。

【図９】実施例３の頭部装着型ディスプレイ装置の構成
を示す図である。

【図１０】実施例４の頭部装着型ディスプレイ装置の構
成を示す図である。

【図１１】ポジタイプの液晶シャッタの遮光時に上下方
向で遮光状態が非対称になることを示す図である。

【図１２】図１１の状態で左右方向で遮光状態が対称に
なることを示す図である。

【符号の説明】

１、２…液晶シャッタ１０…液晶シャッタ１１…二次元表示素子１２…ハーフミラー１３…凹面鏡１４、１５…レンズ１６…凹面ハーフミラー２０…２枚重ね液晶シャッタ２１…液晶表示部２３…凹面鏡Ａ…ネガタイプ液晶シャッタＢ…ネガタイプ液晶シャッタＧ…ガラス基板ＬＣ…液晶（液晶分子）Ｐ…偏光板ＰＢＳ…偏光ビームスプリッタ λ／４…４分の１波長板 λ／２…２分の１波長板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察者の頭部に保持す
るシースルー機能を持つ頭部装着型ディスプレイ装置に
関し、特に、大きな画角で電子像及び外界が観測可能な
頭部装着型ディスプレイ装置に関する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】従来、シースルー機能を持つ頭部装着型
ディスプレイ装置として、ハーフミラーを介して電子像
と外界像を視軸に導き、両者を選択的に又は合成して表
示するものが知られている。このようなシースルー型の
頭部装着型ディスプレイ装置において、電子像と外界像
の切り換え手段として液晶シャッタを用いる方法が考え
られている（特開平３−２２６１９８号）。この場合、
液晶シャッタは、外界を観察するときは透過状態にし、
電子像を観察するときは遮光状態にする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】例えば、図１１（ａ）に示すように、視角
方向が６時方向である６時視角のポジタイプの液晶シャ
ッタ（「ポジタイプ」とは、電圧印加時に遮光状態にな
るものを言う。）の電圧印加時、すなわち、遮光時の上
下方向（１２時６時方向）の視角θ₀と遮光率の関係
は、同図（ｂ）に示すような特性を示す。また、そのと
きの左右方向（３時９時方向）の視角θ₁と遮光率の関
係は、図１２に示すようになる。図１１（ｂ）、図１２
（ｂ）から明らかなように、遮光状態が良好な領域は、
左右方向はほぼ対称であるが、上下方向では非対称とな
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【作用】本発明においては、外界像を透過・遮断する液
晶シャッタとして、１枚又は重畳した複数枚のネガタイ
プの液晶シャッタからなるものを用いているので、視角
依存性が小さく、電子像の周辺部分に近づくにつれて外
界像が透けて見えるというようなことはなくなる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【実施例】本発明の頭部装着型ディスプレイ装置におい
ては、遮光時の視角依存性が小さいネガタイプの液晶シ
ャッタを用いる。ネガタイプの液晶シャッタを用いたシ
ースルー型の頭部装着型ディスプレイ装置では、電子像
観察時にその電子像の中心に近い領域から電子像の周辺
部分まで、視角θ₀、θ₁が変化しても遮光率の変化は
小さいので、電子像の周辺部分に近づくにつれて外界像
が透けて見えるという問題はなくなる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】まず、ネガタイプの液晶シャッタの構成に
ついて説明する。ここでは、ＴＮ液晶のネガタイプの液
晶シャッタの場合の構成例を示す。図３、図４に示すよ
うに、ガラス基板Ｇの上に透明電極膜を形成し、その上
に配向膜を塗布し、一方向にラビングする。図３、図４
のように、ガラス基板Ｇ上の配向膜のラビング方向が直
交するように向かい合わせに配置された２枚のガラス基
板Ｇ、Ｇの間に液晶ＬＣを挟み込む。さらに、その外側
に透過軸が相互に平行になるように両側から偏光板Ｐ、
Ｐを貼り付ける。このとき、偏光板Ｐ、Ｐの透過軸の方
向は、配向膜のラビング方向の一方に一致するようにす
る。図３は、下側のガラス基板Ｇの配向膜のラビング方
向に一致させた場合（液晶シャッタＡ）、図４は、上側
のガラス基板Ｇの配向膜のラビング方向に一致させた場
合（液晶シャッタＢ）である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】このようなネガタイプの液晶シャッタ１０
は、遮光時には、図２に示すように、視角θ₁、θ₂の
視角依存性は小さいので、電子像の周辺部分に近づくに
つれて外界像が透けて見えるというようなことはなくな
る。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】次に、実施例２について説明する。実施例
１のようなネガタイプの液晶シャッタ１枚のみでは十分
な遮光率が得られない場合には、複数枚のネガタイプの
液晶シャッタを重ねて用いるとよい。このとき、その重
ね方は次のようにする。いま、図３と図４に分解斜視図
を示すように、同じ６時の視角方向を持つが、貼り付け
てある偏光板Ｐの透過軸方向が相互に９０°異なってい
るＴＮ型の液晶シャッタＡと液晶シャッタＢを用意す
る。これらの視角特性（視角と透過率の関係）は、遮光
時は図２に示すようにほぼ対称であるが、透過時は上下
方向（１２時６時方向）は非対称で、左右方向（３時９
時方向）はほぼ対称になっている。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】この２枚重ね構成の場合も、遮光時におい
ては、視角依存性は小さいので、電子像の周辺部分に近
づくにつれて外界像が透けて見えるというようなことは
なくなり、また、図１の液晶シャッタ１枚のときより遮
光時の遮光率が高くなるため、外界像がより透けて見え
難くなる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】この実施例においても、実施例２と同様、
外界を観察するときには、液晶シャッタ１、２は透過状
態にし、電子像を観察するときには遮光状態する。そし
て、液晶シャッタを２枚重ねで用いているので、遮光時
においては、視角依存性は小さいので、電子像の周辺部
分に近づくにつれて外界像が透けて見えるというような
ことはなくなり、また、液晶シャッタ１枚のときより遮
光時の遮光率が高くなるため、外界像がより透けて見え
難くなる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２】ネガタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と透
過率との関係の特性を示す図である。

【図３】ネガタイプの液晶シャッタの分解斜視図であ
る。

【図７】重ね合わせ状態のネガタイプ液晶シャッタの偏
光板の透過軸の向きを示す図である。

【図１２】図１１の状態で左右方向で遮光状態がほぼ対
称になることを示す図である。

【符号の説明】１、２…液晶シャッタ１０…液晶シャッタ１１…二次元表示素子１２…ハーフミラー１３…凹面鏡１４、１５…レンズ１６…凹面ハーフミラー２０…２枚重ね液晶シャッタ２１…液晶表示部２３…凹面鏡Ａ…ネガタイプ液晶シャッタＢ…ネガタイプ液晶シャッタＧ…ガラス基板ＬＣ…液晶（液晶分子）Ｐ…偏光板ＰＢＳ…偏光ビームスプリッタ λ／４…４分の１波長板 λ／２…２分の１波長板

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正１４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像を表示する映像表示素子と、前記映
像表示素子に表示された映像を観察者の眼球に投影する
投影光学系と、前記観察者の眼球に導かれる外界像を透
過・遮断する液晶シャッタとを有する頭部装着型ディス
プレイ装置において、前記液晶シャッタが、１枚又は重
畳した複数枚のネガタイプの液晶シャッタからなること
を特徴とする頭部装着型ディスプレイ装置。