JPH0670381U

JPH0670381U - 頭部装着型ディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH0670381U
Application number: JP1016393U
Authority: JP
Inventors: 栃木明義
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】使用用途あるいは環境に最適なポジ又はネガ
タイプの液晶シャッタに切り換えて使用できるシースル
ー機能付き頭部装着型ディスプレイ装置。【構成】液晶シャッタ１３として、外界像の入射光軸
上に、少なくとも２枚の偏光板Ｐ₁、Ｐ₂とその間に配
置された液晶分子層ＬＣとを有し、偏光板の少なくとも
１枚Ｐ₂を入射光軸に対して回転可能に設けて、偏光板
Ｐ₁、Ｐ₂の相対角を適宜選択することにより、液晶シ
ャッタ１３をポジタイプもしくはネガタイプに選択し、
これにより、１台の頭部型着型ディスプレイ装置で、使
用用途あるいは環境により、その場に最適なタイプの液
晶シャッタ１３として使用することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、頭部装着型ディスプレイ装置に関し、特に、外界が観察可能なシースルー機能を有する頭部装着型ディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

バーチュアルリアリティ用、あるいは、一人で大画面の映像を楽しむことができるようにすることを目的として、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部装着型ディスプレイ装置開発が進められている。

【０００３】従来、外界が選択的に観察できるシースルー機能付き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式が提案されている（特開平３−２２６１９８号）。

【０００４】このような液晶シャッタを用いる方式において、電子像のみを観察するときには、液晶シャッタを遮光状態にする。一方、外界のみを観察するときには、電子像を切り、液晶シャッタを透過状態する。また、このとき、電子像を切らなければ、外界も電子像も同時に観察できる。

【０００５】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。ここで、ポジタイプ及びネガタイプの液晶シャッタの構成を説明する。ここでは、ツイストネマティック液晶を用いた液晶シャッタの場合の構成例を図８〜図１１に示す。

【０００６】ガラス基板Ｇ、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。各図に示したように、ガラス基板Ｇ、Ｇ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ガラス基板Ｇ、Ｇの間に液晶ＬＣを挟み込む。

【０００７】ポジタイプの場合は、図８、図９のように、外側の透過軸が相互に垂直になるように両側から偏光板Ｐ、Ｐを貼り付ける。

【０００８】このポジ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８、図９のように９０°捩じれたままなので、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光は、液晶ＬＣ通過中に偏光方向が９０°捩じれ、もう一方の偏光板Ｐを通過する。したがって、この液晶シャッタは透過状態となる。これに電圧を加えると、液晶分子ＬＣがガラス基板Ｇ、Ｇに垂直な方向に立ち上がるため、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光はそのまま偏光方向を変化されることなく液晶ＬＣを通過するため、もう一方の偏光板Ｐを通過できなくなる。したがって、遮光状態になる。

【０００９】一方、ネガタイプの場合は、図１０、図１１のように、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。

【００１０】この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１０、図１１のように９０°捩じれたままなので、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光は、液晶ＬＣ通過中に偏光方向が９０°捩じれ、もう一方の偏光板Ｐを通過することはできない。したがって、遮光状態となる。これに電圧を加えると、液晶分子ＬＣがガラス基板Ｇ、Ｇに垂直な方向に立ち上がるため、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光はそのまま偏光方向を変化されることなく液晶ＬＣを通過するため、もう一方の偏光板Ｐを通過できる。したがって、透過状態になる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記のようなツイストネマティックタイプの液晶シャッタは、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、その方向の液晶シャッタ面上の射影も視角方向と呼ぶ。）、その他の方向から見た場合にはコントラストが低くなる。

【００１２】視角方向が６時方向である６時視角のポジタイプとネガタイプの遮光時の透過率を比較すると、液晶シャッタの上下方向（１２時６時方向）及び左右方向（３時９時方向）の視角θ₀、θ₁と遮光率の関係は、それぞれ図１２、図１３に示すようになる。各図から明らかなように、ポジタイプは視角依存性があるが、視角が小さい範囲ではネガタイプより遮光率が高い。一方ネガタイプは視角依存性が小さい。

【００１３】このような特性の液晶シャッタのタイプにより、シースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装置は２種類考えられ、その使用用途によって使い分けられる。すなわち、例えば、装着者が、建設現場等で設計図を見るための端末機として頭部装着型ディスプレイ装置を使用する場合、あるいは、電車やバスの移動中等の野外で使用する場合は、危険防止、安全性確保のために、電子像観察時にある程度外界も透けて見えた方がよいので、電子像周辺部分での遮光率の落ちているポジタイプの液晶シャッタを組み込んだシースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装置の方が適している。

【００１４】一方、例えば、室内でオーディオビジュアル機器のディスプレイ装置として使用する場合等は、電子像に集中して使用できるように、電子像観察時に外界が透けて見えない方が好ましいので、電子像周辺部分でも遮光率の落ちないネガタイプの液晶シャッタを組み込んだシースルー機能付きの頭部装置型ディスプレイ装置の方か適している。

【００１５】しかしながら、従来の頭部装着型ディスプレイ装置使用者は、使用用途によりどちらか一方のタイプを選択して使用しなくてはならず、一台に両方の特性を持たせることはできなかった。

【００１６】ところで、液晶シャッタが１枚のときは、遮光性が不十分な場合があり、本出願人は、すでに液晶シャッタを複数枚重ねて使用する方法を提案している（特願平４−２６７５０５号）。この場合、液晶シャッタの重ね方は視角特性を考慮に入れて次のようにする。

【００１７】ここでは、２枚重ねる場合を示す。２枚の液晶シャッタ１、２の視角方向を互いに逆にして重ねる（図１４）。２枚の液晶シャッタ１、２の中、一方を視角方向を軸として、その軸を中心として１８０°回転し、それを他方の液晶シャッタの上あるいは下に互いに裏返しの状態で重ねる（図１５）。なお、２枚の液晶シャッタ１、２の間に向かい合って位置する偏光板の透過軸は相互に一致するようにする。

【００１８】この２枚重ねについて、ポジタイプ、ネガタイプの場合の遮光時の透過率と視角θ₀、θ₁の関係をそれぞれ図１６、図１７に示す。これらの図から、１枚のときに比べて、遮光時の有効な視角範囲が増すと同時に遮光率も高くなるため、外界がより透けて見えなくなる。また、視角範囲が小さいときは、ポジタイプの方が遮光性に優れているが、視角範囲が広がると遮光性がやや落ちる。一方、ネガタイプの方は視角依存性が小さい。

【００１９】このような２枚重ねの液晶シャッタを組み込んだ頭部装着型ディスプレイ装置の使用用途は、１枚のときに比べ遮光性に優れるという特性から、その多くは電子像に集中して使用する場合が考えられる。

【００２０】このような２枚重ねの場合も、シースルー機能付き頭部装着型ディスプレイ装置も２種類考えられ、電子像観察時（液晶シャッタは遮光状態）に、各々のタイプの液晶シャッタを組み込んだ頭部装着型ディスプレイ装置の使用環境によっては、次のような特性の違いが生じる。

【００２１】すなわち、ポジタイプの液晶シャッタを組み込んだ頭部装着型ディスプレイ装置の場合、外界全体が一様に明るい環境であると、電子像の周辺部分において外界が透けて見えることがある。また、ネガタイプの液晶シャッタを組み込んだ頭部装着型ディスプレイ装置の場合、外界に高輝度物体があると、それが透けて見えることがある。

【００２２】これらは、頭部装着型ディスプレイ装置装着者の観察中の電子像の画像によっては、装着者にとって電子像が見難くなり、気になる場合が考えられる。

【００２３】この場合も、頭部装着型ディスプレイ装置使用者は、どちらか一方のタイプを選択して使用しなくてはならず、一台に両方の特性を持たせることはできなかった。

【００２４】本考案はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、シースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装置において、使用用途あるいは環境に最適なポジ又はネガタイプの液晶シャッタに切り換えて使用できるようにすることである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成する本考案の頭部装着型ディスプレイ装置は、映像表示素子と、前記映像表示素子に表示された映像を眼球内に導く光学系と、外界像を選択的に観察するために設けられた液晶シャッタとを備えたシースルー機能付き頭部装着型ディスレイ装置において、前記液晶シャッタは、外界像の入射光軸上に、少なくとも２枚の偏光板とその間に配置された液晶分子層とを有し、前記偏光板の少なくとも１枚を前記入射光軸に対して回転可能に設けたことを特徴とするものである。

【００２６】

【作用】

本考案においては、液晶シャッタとして、外界像の入射光軸上に、少なくとも２枚の偏光板とその間に配置された液晶分子層とを有し、偏光板の少なくとも１枚を前記入射光軸に対して回転可能に設けたので、上記の少なくとも２枚の偏光板の透過軸のなす角を適宜選択することにより、液晶シャッタをポジタイプもしくはネガタイプに選択することができ、これにより、１台の頭部型着型ディスプレイ装置で、使用用途あるいは環境により、その場に最適なタイプの液晶シャッタとして使用することができる。

【００２７】すなわち、液晶シャッタが１枚構成のときの例をあげると、１台の頭部装着型ディスプレイ装置で、例えば、装着者が、建設現場等で設計図を見るための端末機として頭部装着型ディスプレイ装置を使用する場合、あるいは、電車やバスの移動中等の野外で使用する場合は、危険防止、安全性確保ができるポジタイプの液晶シャッタになるように偏光板を回転させ、また、例えば、室内でオーディオビジュアル機器のディスプレイ装置として使用する場合等は、電子像に集中して使用できるネガタイプの液晶シャッタになるように偏光板を回転させて使用できる。

【００２８】また、液晶シャッタが２枚構成のときの例をあげると、１台の頭部装着型ディスプレイ装置で、例えば、使用環境が全体が一様に明るい環境の場合は、液晶シャッタをネガタイプになるように偏光板を回転し、外界に高輝度物体がある場合は、液晶シャッタがポジタイプになるように偏光板を回転すれば、電子像の見えが外界の環境に影響され難いその場に最適な状態で使用できる。

【００２９】

【実施例】

以下、本考案のシースルー機能付き頭部装着型ディスレイ装置のいくつかの実施例について説明する。まず、実施例１として、液晶シャッタが１枚構成のときのシースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装置の構成を図１の斜視図に示す。この実施例のディスプレイ装置の基本的構成は、目Ｅの前に配置したビームスプリッタ（以下、ＢＳと言う。）１０と、目Ｅの視線にほぼ沿って視野外のＢＳ１０の上面の上に配置された液晶表示素子等からなる２次元表示素子１１と、ＢＳ１０を挟んで２次元表示素子１１に対向して配置された凹面鏡１２と、視線前方でＢＳ１０の前に配置された液晶シャッタ１３とからなる。このような構成において、目Ｅは、ＢＳ１０を透過し凹面鏡１２で反射し、今度はＢＳ１０で反射する光路を通じて２次元表示素子１１の映像を見る。凹面鏡１２が光路中に配置されているために、２次元表示素子１１の電子像を拡大して見ることができる。このような光学系が左右の目Ｅそれぞれに１つずつ配置される。

【００３０】ここで、電子像のみを見るときには、液晶シャッタ１３を遮光状態にする。一方、外界のみを見るときには、２次元表示素子１１の電子像を切り、液晶シャッタ１３を透過状態にする。また、このとき、電子像を切らなければ、外界も電子像も同時に観察できる。

【００３１】ところで、液晶シャッタ１３は、ガラス基板Ｇ、Ｇの間に配置された液晶ＬＣとその両側に配置された２枚の偏光板からなり、一方の偏光板Ｐ₁は一方のガラス基板Ｇに貼り付けてあるが、もう一方の偏光板Ｐ₂は、光軸の周りで９０°回転できるようになっている。この回転は、例えば回転偏光板Ｐ₂の外周部の一部に突起部を付けて手動により回転させるようにしてもよいし、偏光板Ｐ₂の外周部全てにギアを切ってギア付きのモータで回転させる等、機械的、電気的の如何なる方法でもよい。

【００３２】このような頭部装着型ディスプレイ装置の装着者は、建設現場等で設計図を見るための端末機としてこの装置を使用する場合に、危険防止、安全性確保のため等のように、電子像観察時にある程度外界も透けて見える必要があるときは、２枚の偏光板Ｐ₁、Ｐ₂の透過軸が垂直の状態のポジタイプにして用い、電子像観察時に外界が透けて見えない方が好ましい場合は、２枚の偏光板Ｐ₁、Ｐ₂の透過軸が平行の状態のネガタイプにして用いる。

【００３３】このようにして、使用用途によりその場に最適なタイプの液晶シャッタ１３として使用することができる。

【００３４】なお、基板Ｇはガラスに限らず、プラスチック材料のようなフィルムを用いてもよい。また、固定偏光板Ｐ₁の透過軸は、図１に示した方向に限るものではなく、どのような方向になっていてもよい。また、ＢＳ１０に対して近い側、遠い側何れの偏光板Ｐ₁、Ｐ₂を固定偏光板としてもよい。

【００３５】この実施例において、ＢＳ１０の代わりに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０′を用いてもよい。この場合の斜視図を図２に示す。このときは、回転偏光板Ｐ₂はＰＢＳ１０′から遠い側の偏光板に限るものとする。そして、固定偏光板Ｐ₁の透過軸は、図２に示すように、ＰＢＳ１０′への入射面に平行にする必要がある。なお、この場合は、ＰＢＳ１０′と凹面鏡１２の間にλ／４波長板１４を配置して、２次元表示素子１１から出てＰＢＳ１０′を透過した光が、凹面鏡１２で反射後ＰＢＳ１０′で反射するように、偏光面を９０°回転させるようにする。

【００３６】さらに、電子像を拡大して見る光学系は、図１、図２に限るものではなく、様々な光学系の場合にも、有効であることは言うまでもない。例えば、図３に断面を示すような光学系であってもよい。すなわち、視野外に配置した２次元表示素子１１の映像をレンズ１５、１６を介して目Ｅの前面に配置した凹面ハーフミラー１７により目Ｅに拡大投影するものであり、凹面ハーフミラー１７の前側には上記と同様の液晶シャッタ１３が配置される。このとき、固定偏光板Ｐ₁の透過軸はどのような方向になっていてもよい。また、凹面ハーフミラー１７に対して近い側、遠い側どちらの偏光板を固定偏光板としてもよい。

【００３７】次に、本考案の実施例２について図４を参照にして説明する。この実施例は、液晶シャッタを２枚重ねとして、電子像観察時の遮光性を高めたシースルー機能付きの頭部装着型ディスプレイ装置の例であり、基本構成は、図１と同様であるが、視線前方でＢＳ１０の前に配置された液晶シャッタが２つの液晶シャッタ２１、２２からなる点でのみ異なる。このような構成において、目Ｅは、ＢＳ１０を透過し凹面鏡１２で反射し、今度はＢＳ１０で反射する光路を通じて２次元表示素子１１の映像を見る。凹面鏡１２が光路中に配置されているために、２次元表示素子１１の電子像を拡大して見ることができる。このような光学系が左右の目Ｅそれぞれに１つずつ配置される。

【００３８】ここで、電子像のみを見るときには、２つの液晶シャッタ２１、２２の組み合わせからなる液晶シャッタを遮光状態にする。一方、外界のみを見るときには、２次元表示素子１１の電子像を切り、この組み合わせ液晶シャッタを透過状態にする。また、このとき、電子像を切らなければ、外界も電子像も同時に観察できる。

【００３９】ここで、液晶シャッタ２１、２２の重ね方は、視角依存性が小さくなるように、２枚の液晶シャッタ２１、２２の視角方向を互いに逆にして重ねる（図１４）。２枚の液晶シャッタ２１、２２の中、一方を視角方向を軸として、その軸を中心として１８０°回転し、それを他方の液晶シャッタの上あるいは下に互いに裏返しの状態で重ねる（図１５）。

【００４０】そして、両液晶シャッタ２１、２２の中の回転偏光板Ｐ₂は、両液晶シャッタ２１、２２の間に挟まれた２枚とし、２枚が共に９０°回転できるようになっている。ここで、２枚の回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂を１枚の回転偏光板に置き換えてもよい。なお、この回転は、例えば回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂の外周部の一部に突起部を付けて手動により回転させるようにしてもよいし、偏光板Ｐ₂、Ｐ₂の外周部全てにギアを切ってギア付きのモータで回転させる等、機械的、電気的の如何なる方法でもよい。

【００４１】このような頭部装着型ディスプレイ装置の装着者は、例えば使用環境が全体が一様に明るい環境の場合には、回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂の透過軸と固定偏光板Ｐ₁ 、Ｐ₁の透過軸の関係が平行の状態のネガタイプにして用い、外界に高輝度物体がある場合には、回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂の透過軸と固定偏光板Ｐ₁、Ｐ₁の透過軸の関係が垂直の状態のポジタイプにして用いる。

【００４２】このようにして、電子像の見えが外界の環境に影響され難いその場に最適なタイプの液晶シャッタとして使用することができ、電子像が見やすくなる。

【００４３】なお、各液晶シャッタ２１、２２の基板Ｇはガラスに限らず、プラスチック材料のようなフィルムを用いてもよい。また、固定偏光板Ｐ₁、Ｐ₁の透過軸は、図４に示した方向に限るものではなく、どのような方向になっていてもよい。また、図示した固定偏光板Ｐ₁と回転偏光板Ｐ₂の関係を逆転させてもよい。

【００４４】この実施例においても、図２の場合と同様、ＢＳ１０の代わりに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０′を用いてもよい。この場合の斜視図を図５に示す。このときは、回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂は２枚の液晶シャッタ２１、２２の間に挟まれた偏光板に限るものとする。そして、固定偏光板Ｐ₁、Ｐ₁の透過軸は、図５にに示すように、ＰＢＳ１０′への入射面に平行にする必要がある。

【００４５】さらに、電子像を拡大して見る光学系は、図４、図５に限るものではなく、様々な光学系の場合にも、有効であることは言うまでもない。例えば、図６に断面を示すような光学系であってもよい。すなわち、視野外に配置した２次元表示素子１１の映像をレンズ１５、１６を介して目Ｅの前面に配置した凹面ハーフミラー１７により目Ｅに拡大投影するものであり、凹面ハーフミラー１７の前側には上記と同様の液晶シャッタ２１、２２が配置される。このとき、固定偏光板Ｐ₁ 、Ｐ₁の透過軸はどのような方向になっていてもよい。

【００４６】次に、実施例２の変形例である実施例３について説明する。この実施例は、回転偏光板の回転を外界の明るさの状況に応じて自動的に行う例である。図７に外観図を示すように、本考案による頭部装着型ディスプレイ装置本体３０の前面中央に外界モニタ用の小型ＣＣＤカメラ３１を設ける。また、ＣＣＤカメラ３１に取り込まれた使用者の正面の画像に対して、使用者の正面に高輝度物体があるか、あるいは、一様に全体が明るいかの何れかを判断する画像処理手段を有している。このような画像処理手段としては、例えば、ＣＣＤの各画素の出力の偏差を計算して、その偏差があるしきい値を越えたら、高輝度物体があると判断し、下回ったら、一様に全体が明るいと判断するような処理回路を用いればよい。

【００４７】このような画像処理の結果、使用者の正面に高輝度物体があると判断されたときには、実施例２の液晶シャッタ２１、２２をポジタイプの状態にし、使用者の正面が一様に明るいと判断された場合には、液晶シャッタ２１、２２をネガタイプの状態にする。

【００４８】以上、本考案のシースルー機能付き頭部装着型ディス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、本考案はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

【００４９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案の頭部装着型ディスレイ装置によると、液晶シャッタとして、外界像の入射光軸上に、少なくとも２枚の偏光板とその間に配置された液晶分子層とを有し、偏光板の少なくとも１枚を前記入射光軸に対して回転可能に設けたので、上記の少なくとも２枚の偏光板の透過軸のなす角を適宜選択することにより、液晶シャッタをポジタイプもしくはネガタイプに選択することができ、これにより、１台の頭部型着型ディスプレイ装置で、使用用途あるいは環境により、その場に最適なタイプの液晶シャッタとして使用することができる。

【提出日】平成５年６月２３日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】ガラス基板Ｇ、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。各図に示したように、ガラス基板Ｇ、Ｇ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ガラス基板Ｇ、Ｇの間に液晶分子層ＬＣを挟み込む。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】このポジタイプの液晶シャッタに電圧を加えていないときは、液晶分子は図８、図９のように９０°捩じれたままなので、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光は、液晶分子層ＬＣ通過中に偏光方向が９０°捩じれ、もう一方の偏光板Ｐを通過する。したがって、この液晶シャッタは透過状態となる。これに電圧を加えると、液晶分子がガラス基板Ｇ、Ｇに垂直な方向に立ち上がるため、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光はそのまま偏光方向を変化されることなく液晶分子層ＬＣを通過するため、もう一方の偏光板Ｐを通過できなくなる。したがって、遮光状態になる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】この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、液晶分子は図１０、図１１のように９０°捩じれたままなので、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光は、液晶分子層ＬＣ通過中に偏光方向が９０°捩じれ、もう一方の偏光板Ｐを通過することはできない。したがって、遮光状態となる。これに電圧を加えると、液晶分子がガラス基板Ｇ、Ｇに垂直な方向に立ち上がるため、一方の偏光板Ｐを通過して直線偏光となった光はそのまま偏光方向を変化されることなく液晶分子層ＬＣを通過するため、もう一方の偏光板Ｐを通過できる。したがって、透過状態になる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】視角方向が６時方向である６時視角のポジタイプとネガタイプの遮光時の透過率を比較すると、液晶シャッタの上下方向（１２時６時方向）及び左右方向（３時９時方向）の視角θ₀、θ₁と透過率の関係は、それぞれ図１２、図１３に示すようになる。各図から明らかなように、ポジタイプは視角依存性があるが、視角が小さい範囲ではネガタイプより遮光率が高い。一方ネガタイプは視角依存性が小さい。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】一方、例えば、室内でオーディオビジュアル機器のディスプレイ装置として使用する場合等は、電子像に集中して使用できるように、電子像観察時に外界が透けて見えない方が好ましいので、電子像周辺部分でも遮光率の落ちないネガタイプの液晶シャッタを組み込んだシースルー機能付きの頭部装置型ディスプレイ装置の方が適している。

【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２枚重ねの場合も、シースルー機能付き頭部装着型ディスプレイ装置は２種類考えられ、電子像観察時（液晶シャッタは遮光状態）に、各々のタイプの液晶シャッタを組み込んだ頭部装着型ディスプレイ装置の使用環境によっては、次のような特性の違いが生じる。

【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】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成する本考案の頭部装着型ディスプレイ装置は、映像表示素子と、前記映像表示素子に表示された映像を眼球内に導く光学系と、外界像を選択的に観察するために設けられた液晶シャッタとを備えたシースルー機能付き頭部装着型ディスプレイ装置において、前記液晶シャッタは、外界像の入射光軸上に、少なくとも２枚の偏光板とその間に配置された液晶分子層とを有し、前記偏光板の少なくとも１枚を前記入射光軸に対して回転可能に設けたことを特徴とするものである。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】ところで、液晶シャッタ１３は、ガラス基板Ｇ、Ｇの間に配置された液晶分子層ＬＣとその両側に配置された２枚の偏光板からなり、一方の偏光板Ｐ₁は一方のガラス基板Ｇに貼り付けてあるが、もう一方の偏光板Ｐ₂は、光軸の周りで９０°回転できるようになっている。この回転は、例えば回転偏光板Ｐ₂の外周部の一部に突起部を付けて手動により回転させるようにしてもよいし、偏光板Ｐ₂ の外周部全てにギアを切ってギア付きのモータで回転させる等、機械的、電気的の如何なる方法でもよい。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】この実施例において、ＢＳ１０の代わりに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０′を用いてもよい。この場合の斜視図を図２に示す。このときは、回転偏光板Ｐ₂はＰＢＳ１０′から遠い側の偏光板に限るものとする。そして、固定偏光板Ｐ₁の透過軸は、図２に示すように、ＰＢＳ１０′への入射光がＰ偏光となるようにする必要がある。なお、この場合は、ＰＢＳ１０′と凹面鏡１２の間にλ／４波長板１４を配置して、２次元表示素子１１から出てＰＢＳ１０′を透過した光が、凹面鏡１２で反射後ＰＢＳ１０′で反射するように、偏光面を９０°回転させるようにする。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】この実施例においても、図２の場合と同様、ＢＳ１０の代わりに偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０′を用いてもよい。この場合の斜視図を図５に示す。このときは、回転偏光板Ｐ₂、Ｐ₂は２枚の液晶シャッタ２１、２２の間に挟まれた偏光板に限るものとする。そして、固定偏光板Ｐ₁、Ｐ₁の透過軸は、図５にに示すように、ＰＢＳ１０′への入射光がＰ偏光となるようにする必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例１の頭部装着型ディスレイ装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】実施例１の変形例の構成を示す斜視図である。

【図３】実施例１の別の変形例の構成を示す断面図であ
る。

【図４】実施例２の構成を示す斜視図である。

【図５】実施例２の変形例の構成を示す斜視図である。

【図６】実施例２の別の変形例の構成を示す断面図であ
る。

【図７】実施例３の頭部装着型ディスプレイ装置本体の
外観図である。

【図８】ポジタイプの液晶シャッタの分解斜視図であ
る。

【図９】別のポジタイプの液晶シャッタの分解斜視図で
ある。

【図１０】ネガタイプの液晶シャッタの分解斜視図であ
る。

【図１１】別のネガタイプの液晶シャッタの分解斜視図
である。

【図１２】ポジタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と
遮光率の関係を示す図である。

【図１３】ネガタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と
遮光率の関係を示す図である。

【図１４】２枚の液晶シャッタの重ね合わせ状態を示す
図である。

【図１５】２枚の液晶シャッタの別の重ね合わせ状態を
示す図である。

【図１６】ポジタイプの２枚の液晶シャッタの重ね合わ
せ状態での遮光時の視角と遮光率の関係を示す図であ
る。

【図１７】ネガタイプの２枚の液晶シャッタの重ね合わ
せ状態での遮光時の視角と遮光率の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｅ…目Ｇ…ガラス基板ＬＣ…液晶Ｐ₁…固定偏光板Ｐ₂…回転偏光板１０…ビームスプリッタ（ＢＳ）１０′…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１…２次元表示素子１２…凹面鏡１３、２１、２２…液晶シャッタ１４…λ／４波長板１５、１６…レンズ１７…凹面ハーフミラー３０…頭部装着型ディスプレイ装置本体３１…ＣＣＤカメラ

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正１２】

【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】実施例１の変形例の構成を示す斜視図である。

【図４】実施例２の構成を示す斜視図である。

【図５】実施例２の変形例の構成を示す斜視図である。

【図８】ポジタイプの液晶シャッタの分解斜視図であ
る。

【図１２】ポジタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と
透過率の関係を示す図である。

【図１３】ネガタイプの液晶シャッタの遮光時の視角と
透過率の関係を示す図である。

【図１６】ポジタイプの２枚の液晶シャッタの重ね合わ
せ状態での遮光時の視角と透過率の関係を示す図であ
る。

【図１７】ネガタイプの２枚の液晶シャッタの重ね合わ
せ状態での遮光時の視角と透過率の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】Ｅ…目Ｇ…ガラス基板ＬＣ…液晶分子層Ｐ₁…固定偏光板Ｐ₂…回転偏光板１０…ビームスプリッタ（ＢＳ）１０′…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１…２次元表示素子１２…凹面鏡１３、２１、２２…液晶シャッタ１４…λ／４波長板１５、１６…レンズ１７…凹面ハーフミラー３０…頭部装着型ディスプレイ装置本体３１…ＣＣＤカメラ

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正１４】

【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１５】

【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１６】

【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】

【手続補正１７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正１８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正１９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正２０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正２１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】映像表示素子と、前記映像表示素子に表
示された映像を眼球内に導く光学系と、外界像を選択的
に観察するために設けられた液晶シャッタとを備えたシ
ースルー機能付き頭部装着型ディスレイ装置において、前記液晶シャッタは、外界像の入射光軸上に、少なくと
も２枚の偏光板とその間に配置された液晶分子層とを有
し、前記偏光板の少なくとも１枚を前記入射光軸に対して回
転可能に設けたことを特徴とする頭部装着型ディスプレ
イ装置。