JPH07287186A - 眼前装着型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 眼前装着型表示装置による画像観察におい
て、同一距離の物体を長時間見なくてもすむようにした
構成により、自然の観察状態に近い観察を可能として、
観察者の目の疲労を極力少なくすることのできるものを
提供する。 【構成】 眼前装着型表示装置を構成する二つの液晶デ
イスプレイは第一の液晶デイスプレイ５１が第１のバッ
クライト１及び第１の液晶パネル２、第二の液晶デイス
プレイ５２が第２のバックライト３及び第２の液晶パネ
ル４からなり、第一の液晶デイスプレイと第二の液晶デ
イスプレイからの各画像を同一視線に導く１個のハーフ
ミラー５と、この各画像を拡大する主レンズ６とを有
し、第１の液晶パネル２と第２の液晶パネル４とをハー
フミラー５を介して視距離の異なる光学軸に正対して配
設し、第１のバックライト１と第２のバックライト３の
電源９を切換える切換えスイッチ８を備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＬＣＤ（液晶ディス
プレイの通称名）等の小型表示素子の表示画像をレンズ
を介して拡大画像として観察する眼前装着型表示装置に
関するものある。

【０００２】

【従来の技術】上述の眼前装着型表示装置に関連する従
来技術として、実開平５−４１２８０号公報に開示され
た小型ディスプレイ装置がある。図９〜１１はこの小型
ディスプレイ装置の要部模式説明図である。ここで、図
９はその構成原理を示す光学系、図１０はそのＬＣＤパ
ネルの前面部、図１１はレンズにより拡大された視覚映
像をそれぞれ示している。図９において、１はＬＣＤパ
ネル２のバックライトであり、これらでＬＣＤ装置３０
を構成している。また、６はＬＣＤ装置３０（図１０参
照）の前部に配設されたレンズ、７は観察者の眼を示
し、かつその位置を示している。この場合、バックライ
ト１、ＬＣＤパネル２及びレンズ６は、図示しない固定
治具内の所定位置に配設されて、携帯（例えばヘッドホ
ーン様あるいは眼鏡様）用の小型ディスプレイ装置を構
成している。そして、図１０において、３０はＬＣＤ装
置、３１はＬＣＤ表示部、３２は画像サイズ比較用物
体、３３は端子板を示す。また、図１１において、３４
はＬＣＤ表示部３１のＬＣＤ画像がレンズ６により拡大
・視覚されたＬＣＤ視覚映像、３５はレンズ６により拡
大・視覚された画像サイズ比較用物体３２の物体視覚映
像を示している。

【０００３】まず、図９で見られるように、バックライ
ト１の光がＬＣＤパネル２の図示しない光透過画素を通
って画面表示されたＬＣＤ表示部３１のＬＣＤ画像が、
レンズ６であたかも拡大鏡（虫眼鏡の原理）で見たよう
な虚像３６として拡大されて、眼の位置７の人間によっ
て観察される。この有様を図９に付加した点線図で示し
た。その結果、図１１全体に示す拡大視覚画像３６ａと
して物体視覚映像３５を含むＬＣＤ視覚映像３４が得ら
れる。つまり、ＬＣＤ装置３０のＬＣＤ表示部３１及び
ＬＣＤ装置３０のパネル面に配置された画像サイズ比較
用物体３２は、図１１に見られるように、ＬＣＤ視覚映
像３４及び物体視覚映像３５からなる拡大視覚画像３６
ａとして図９の観察者の眼の位置７から観察される。す
なわち、ＬＣＤ表示部３１の画像が例えばテレビ画面で
ある場合には、この装置を個人的な携帯用テレビ装置と
して楽しむことができる。また、前述のヘッドホーンに
よって、音声の鑑賞もできるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の眼前装着型表示
装置は上述のように構成されているので、ＬＣＤの表示
面及び画像サイズ比較用物体の位置はレンズから同一の
距離にある。従って、観察者は拡大画面のどの部分を見
ても、全部視距離が一定の状態で観察していることにな
る。一般的にいえることであるが、同一の距離にある物
体を長時間凝視すると、目の疲労が加速される。つま
り、視距離が一定の状態で観察していることによって目
の疲労が蓄積されると、折角の眼前装着型表示装置によ
る観察が次第に持続できなくなり、ひいては、例えば個
人的な携帯用テレビ装置としての楽しみが半減するとい
う問題があった。

【０００５】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、眼前装着型表示装置による画像
観察において、同一距離の物体を長時間見なくてもすむ
ようにした構成により、自然の観察状態に近い観察を可
能として、観察者の目の疲労を極力少なくすることので
きるものを提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る眼前装着
型表示装置は、液晶デイスプレイの画像の光学的拡大映
像を観察する映像表示装置であって、視距離が異なるよ
うに配設した二つの液晶デイスプレイと、この二つの液
晶デイスプレイの画像を電気的に切換え表示する切換え
手段とを有するものである。

【０００７】この場合、眼前装着型表示装置を構成する
二つの液晶デイスプレイは第一の液晶デイスプレイが第
１のバックライト及び第１の液晶パネル、第二の液晶デ
イスプレイが第２のバックライト及び第２の液晶パネル
からなり、第一の液晶デイスプレイと第二の液晶デイス
プレイからの各画像を同一視線に導く１個のハーフミラ
ーと、この各画像を拡大する主レンズとを有し、第１の
液晶パネルと第２の液晶パネルとをハーフミラーを介し
て視距離の異なる光学軸に正対して配設し、第１のバッ
クライトと第２のバックライトの電源を切換える切換え
スイッチを備えたものである。

【０００８】そして、上述の第１のバックライトと第２
のバックライトの電源を切換える切換えスイッチの代り
に、第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの画像信号を
切換える切換えスイッチを備えたものである。

【０００９】上述の構成において、第１のバックライト
と第２のバックライトの電源を切換える切換えスイッチ
及び第１の液晶パネルと第２の液晶パネルの画像信号を
切換える切換えスイッチはタイマーにより駆動されるも
のである。

【００１０】また、他の態様構成として、上述の第一の
液晶デイスプレイの周辺にこの第一の液晶パネルの視距
離とは異なる視距離を有する比較的小規模の映像表示手
段を設けたものであってもよい。

【００１１】そして、この映像表示手段は、第一の液晶
デイスプレイの第１の液晶パネル面と同一面に配設され
た映像用フィルムとこの映像用フィルムの観測者側の近
傍に設けられた凸レンズ、凹レンズのいずれかのいわば
副レンズとからなるものである。

【００１２】また、この映像表示手段は、第一の液晶デ
ィスプレイの周辺に、底辺がこの液晶ディスプレイの第
１のバックライトの外面と同じ面位置の外光取入れ用の
穴窓を設けたものとし、この穴窓の底辺部を映像用フィ
ルムで形成したものである。

【００１３】さらに、映像表示手段は、第一の液晶ディ
スプレイの周辺に第３のバックライトと第３の液晶パネ
ルからなる第三の液晶ディスプレイを備え、この第三の
液晶ディスプレイの光軸を装置の主レンズの方向に偏向
するミラーを有するものであってもよい。

【００１４】

【作用】この発明においては、液晶デイスプレイの画像
の光学的拡大映像を観察する映像表示装置として、視距
離が異なるように配設した二つの液晶デイスプレイと、
この二つの液晶デイスプレイの画像を電気的に切換え表
示する切換え手段とを有するものであるから、レンズに
より拡大された観察者の視覚映像として、視距離の異な
る映像が存在するように感覚される。このため、眼前装
着型であるにも拘らずあたかも例えば普通のテレビジョ
ンを見ているように時々視線をそらして見ることができ
る。また、画像の電気的自動切換え表示によって、同一
の視距離の映像を凝視しなくとも、自然に視距離の異な
る画面を鑑賞できるので、上述の時々視線をそらして見
ることができる作用と相俟って、眼の疲労を来さないで
画像を観察できる。

【００１５】

【実施例】

［実施例１］図１はこの発明の一実施例を示す模式説明
図である。図において、１は第１のバックライトで、第
１の液晶パネル２の背面に設置され、第１のバックライ
ト１の光の透過光による画素が形成する画像を表示する
正面側の第一のＬＣＤ５１を構成している。３は第２の
バックライトで第２の液晶バネル４の背面に設置され、
片側面側の第二のＬＣＤ５２を構成している。第一のＬ
ＣＤ５１と第二のＬＣＤ５２は、各々ハーフミラー５を
中心に互いに直角の位置に配置される。この場合、第二
のＬＣＤ５２は、第一のＬＣＤ５１に対して、ハーフミ
ラー５より距離ｔだけ離れた位置に設置される。レンズ
６は第一のＬＣＤ５１の正面にハーフミラー５を介して
配設されている。観察者の眼７はレンズ６近傍に位置す
る観察者の眼を示すものである。第１のバックライト
１、第２のバックライト３は切換えスイッチ８を介して
電源９に接続され、電源８が入力された時第一、第二の
ＬＣＤの光源として発光するようになっている。切換え
スイッチ８は予めタイミング設定されたタイマー１０に
より駆動され、第一のＬＣＤ５１、第二のＬＣＤ５２の
いずれかを画像表示するようになっている。

【００１６】以下、図１の実施例装置の動作、効果等に
ついて説明する。第一のＬＣＤ５１の画像からの光はハ
ーフミラー５を透過しレンズ６を通って観察者の眼７に
到達して、拡大映像（図９の従来例で説明した虚像３６
と同じ）として観察される。また、第二のＬＣＤ５２の
画像からの光はハーフミラー５により一部が反射し、レ
ンズ６を介して観察者の眼７に到達して、同様に拡大映
像として観察されるようになっている。ここで、前述の
ように第二のＬＣＤ５２は第一のＬＣＤ５１よりも光軸
長が距離ｔだけ長くなる位置に設置されている。そし
て、第１のバックライト１、第２のバックライト３は切
換えスイッチ８を介して電源９に接続され、第１のバッ
クライト１、第２のバックライト３の電源がタイマー１
０で駆動される切換えスイッチ８により切換えられる。

【００１７】通常観察者はレンズ６及びハーフミラー５
を介して例えば第一のＬＣＤ５１の画像を見ている。そ
して、任意の時間に設定されたタイマー１０により駆動
される切換えスイッチ８により第１のバックライト１に
接続されていた電源９は第２のバックライト３に切換え
られる。このように、今まで見ていた第一のＬＣＤ５１
の映像は第二のＬＣＤ５２に切換えられる。この時、第
二のＬＣＤ５２と第一のＬＣＤ５１の視距離がｔだけ異
なるため、観察者は眼の焦点距離を変えて観察すること
になる。この切換え操作は、タイマー１０の自動的な動
作により、所定時間の間隔で周期的に又はプログラム設
定的なタイミングで行われるから、第一のＬＣＤ５１と
第二のＬＣＤ５２が同じ画像である場合は特に都合よ
く、適時眼の焦点をかえながら観察できるので、眼の疲
れが加速する割合を著しく低減することができるように
なる。従って、眼の疲れをおぼえないで長時間使用する
ことのできる、いわば眼に優しい眼前装着型表示装置を
得ることができる。

【００１８】［実施例２］図２はこの発明の他の実施例
を示す要部模式構成図である。図２に図示したものは、
図１の実施例の切換えスイッチ８、電源９及びタイマー
１０の部分を次のように置き換えたものである。すなわ
ち、図２の実施例においては、図１の構成における第１
の液晶パネル２及び第２の液晶パネル３は各々切換えス
イッチ１１を介してビデオ（画像）信号回路１２に接続
されるようになっている。そして、切換えスイッチ１１
はタイマー１３によって駆動される。

【００１９】この実施例の構成では、第１の液晶パネル
２及び第２の液晶パネル３に接続されるビデオ信号回路
１２をタイマー１３により駆動される切換えスイッチ１
１により切換えている。このため、図１の場合がバック
ライトを切換えて画像を切換えていたのに対して、この
実施例ではバックライトは点けたまま画像そのものを切
換えて映像を切換え観察することを特徴としているもの
である。従って、図１の場合と同様に、第一のＬＣＤ５
１と第二のＬＣＤ５２の視距離がｔだけ異なることは同
様であるので、図１の場合と同じ効果が得られる。

【００２０】［実施例３］図３及び図４はこの発明の別
の実施例を示す要部模式説明図である。この実施例の基
本構成は図１の実施例装置のハーフミラー５及び片脇部
に設けた第二のＬＣＤ５２を除去したものとなってお
り、構成的には前実施例より比較的単純な形のものとな
っている。まず、図３において、第１の液晶パネル２よ
りも大きい面積の第１のバックライト１ａの中央に第１
の液晶パネル２を設け、この液晶パネル２の周辺の第１
のバックライト１ａが露出している部分の第１の液晶パ
ネル２の例えば両側に映像用フィルム１４及び凸レンズ
１５（図１のレンズ６とは異なるレンズ）を配設してい
る。また、図４においては、図３の凸レンズ１５の代り
としてその位置に凹レンズ１６を配設している。従っ
て、これら両図の映像用フィルム１４の画像は、第１の
液晶パネル２の画像と同様に、第１のバックライト１の
光を透過してその拡大映像が観察されるようになってい
る。

【００２１】この実施例の場合の構成は、図１に示して
いるような正面に配置した第一のＬＣＤ５１の１個の画
像を主な観察画像とするもので、映像用フィルム１４は
副画像的なものとなる。この場合、図３の実施例では、
映像用フィルム１４の画像は凸レンズ１５により拡大さ
れ、あたかも第一のＬＣＤ５１の画像よりも近くにある
ように見える。また、図４の実施例では、映像用フィル
ム１４の画像は凹レンズ１５により縮小され、あたかも
第一のＬＣＤ５１の画像よりも遠くにあるように見え
る。従って、図３、図４の映像用フィルム１４から観察
される映像は第１の液晶パネル２で表示される映像とは
視距離が異なってくるので、観察者は眼の焦点を変えて
見る必要がある。ここで、映像用フィルム１４に映し出
す画像は文字（例えば映画の字幕）でも記号でも構わな
い。そして、これらを主映像の合間にみることができる
ので、図１の場合と同様に目が疲れないという効果が得
られる。

【００２２】［実施例４］図５はこの発明のもう１つの
別の実施例を示す要部模式説明図である。図において、
図３等の構成で説明した図１の主構成部分は省略してい
るが、大きさの等しい第１のバックライト１、第２の液
晶パネル２からなる第一のＬＣＤ５１の両側に外光用の
穴窓１８を設けている。なお、この穴窓は丸状乃至溝状
の穴状の窓で、穴と称してもよいような部分空間であ
る。そして、外光用の穴窓１８の底辺部に映像用フィル
ム１７が取付けられている。映像用フィルム１７の取付
け位置は、ほぼバックライト１の外面の延長面である。
外光用の穴窓１８には、適宜の位置に、減光フィルタ
（図示せず）を取付けてもよい。また、外光用の穴窓１
８の深さは距離ｔで示すように、第一のＬＣＤ５１の厚
みと同じものとしている。

【００２３】この実施例構成では、通常は図１の場合と
同様に第一のＬＣＤ５１と映像用フィルム１７の画像が
拡大映像として観察できる。この時、第一のＬＣＤ５１
と映像用フィルム１７の画像は距離ｔだけ異なっている
ので、目の焦点を変えて観察する必要があり、上述の実
施例で説明したが図１の場合と同様に、目が疲れないと
いう効果が得られる。また、外光用の穴窓１８に減光フ
ィルタが取付けられている場合には、２つの映像の光の
強さのバランスが調整されるから、上述の利点に加えて
操作が簡単で見易い眼前装着型表示装置とすることがで
きる。減光フィルタは映像用フィルム１７からの光強度
が第一のＬＣＤ５１のそれよりも大きすぎることを補償
するためのものである。

【００２４】［実施例５］図６はこの発明のさらに別の
実施例を示す要部模式説明図である。図において、図３
等の実施例構成で説明したように図１の主構成部分は省
略しているが、大きさの等しい第１のバックライト１、
第１の液晶パネル２からなる第一のＬＣＤ５１の両側
に、第３のバックライト１９と第３の液晶パネル２０と
からなる第三のＬＣＤ５３及びミラー２１を設置してい
る。ここで、ミラー２１は第三のＬＣＤ５３の光軸を第
１のバックライト１と第１の液晶パネル２とからなる第
一のＬＣＤ５１の光軸方向に偏向するような位置に設置
されている。

【００２５】図６の構成により、図１の場合と同様に第
一のＬＣＤ５１と第三のＬＣＤ５３の画像が拡大映像と
して観察できる。この時、第三のＬＣＤ５３の画像はミ
ラー２１により反射して点線表示した光軸２２のように
第一のＬＣＤ５１のそれと同じ方向に偏向される。第三
のＬＣＤ５３の表示面は第一のＬＣＤ５１の表示面より
例えば直角方向に離れた距離（点線で示す長さ）だけ長
くなる所に位置するので視距離が長くなり、これまで述
べた実施例の場合と同様な効果を有する眼前装着型表示
装置が得られる。

【００２６】［実施例６］図７及び図８はこの発明のま
た別の実施例を示す要部模式説明図である。図におい
て、図３等の実施例構成で説明したように図１の主構成
部分は省略し、簡略化のため、第１の液晶パネル２の表
示面２４の正面図を中央に図示している。図７におい
て、表示面２４の上下辺脇に表示面２４とは視距離の異
なるような映像又は光源（いずれも図示せず）をその光
体配置位置２３に設けている。また、図８においては、
表示面２４の左右辺脇に表示面２４とは視距離の異なる
ような映像又は光源（いずれも図示せず）をその光体配
置位置２３に設けている。

【００２７】図７、図８のいずれの実施例においても、
表示面２４と光体配置位置２３の画面類は視距離の異な
る拡大映像として観察されるから、上述の実施例の場合
と同様に、随時目の焦点を変えて両拡大映像を見ること
になり、眼の疲れを生ずることなく、映像観察を楽しむ
ことができる。

【００２８】［他の態様例について］上述の実施例１
（図１参照）においては、第１のバックライト１及び第
２のバックライト３に供給する電源９の出力をタイマー
１０によって切換えているが、任意の時間に手動で切換
えるようにすることも可能である。また、実施例２（図
２参照）においても同様に、第１の液晶パネル２及び第
２の液晶パネル４の画面のタイマー１３による切換え
を、適時手動によって行ってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、液晶デ
イスプレイの画像の光学的拡大映像を観察する映像表示
装置として、視距離が異なるように配設した二つの液晶
デイスプレイと、この二つの液晶デイスプレイの画像を
電気的に切換え表示する切換え手段とを有するものとし
たから、観察者は、主たる液晶デイスプレイの周辺乃至
片側部に配置された視距離が異なる液晶デイスプレイの
映像に時々又は周期的に視線を向けて観察することにな
り、眼が疲労する度合いが著しく低減され、疲れを感じ
させないで、楽に見ることのできる眼前装着型表示装置
が得られる。また、上述のようなこの発明の構成によ
り、観察している映像そのものの視距離を変えながら見
ていることになるから、１つの視野をずっと見続ける従
来方式に比べて、はるかに眼の疲労を少なくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例を示す模式説明図であ
る。

【図２】 この発明の他の実施例を示す要部模式構成図
である。

【図３】 この発明の別の実施例を示す要部模式説明図
である。

【図４】 この発明の別の実施例を示す要部模式説明図
である。

【図５】 この発明のさらに別の実施例を示す要部模式
説明図である。

【図６】 この発明のさらに別の実施例を示す要部模式
説明図である。

【図７】 この発明のまた別の実施例を示す要部模式説
明図である。

【図８】 この発明のまた別の実施例を示す要部模式説
明図である。

【図９】 従来の小型ディスプレイ装置の光学系の要部
模式説明図である。

【図１０】 図９のＬＣＤパネルの前面部を示す要部模
式説明図である。

【図１１】 図９のレンズにより拡大された視覚映像を
示す模式説明図である。

【符号の説明】

１ 第１のバックライト、１ａ 第１のバックライト
（１より大きい面積のもの）、２ 第１の液晶パネル、
３ 第２のバックライト、４ 第２の液晶パネル、５
ハーフミラー、６ レンズ、７ 観察者の眼、８，１１
切換えスイッチ、９ 電源、１０，１３ タイマー、
１２ ビデオ信号回路、１４，１７ 映像用フィルム、
１５ 凸レンズ、１６ 凹レンズ、１８ 穴窓、１９
第３のバックライト、２０ 第３の液晶パネル、２１
ミラー、２２ 光軸、２３ 光体配置位置、２４ 表示
面、３０ ＬＣＤ装置、３１ ＬＣＤ表示部、３２ 画
像サイズ比較用物体、３３ 端子板、３４ ＬＣＤ視覚
映像、３５ 物体視覚映像、３６ 虚像、３６ａ 拡大
視覚画像、５１ 第一のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、
５２ 第二のＬＣＤ、５３ 第三のＬＣＤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 雅史 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株式 会社パーソナル情報機器開発研究所内 (72)発明者 酒井 美保 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株式 会社パーソナル情報機器開発研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶デイスプレイの画像の光学的拡大映
   像を観察する映像表示装置であって、 視距離が異なるように配設した二つの液晶デイスプレイ
   と、 この二つの液晶デイスプレイの画像を電気的に切換え表
   示する切換え手段とを有することを特徴とする眼前装着
   型表示装置。
2. 【請求項２】 上記二つの液晶デイスプレイは第一の液
   晶デイスプレイが第１のバックライト及び第１の液晶パ
   ネル、第二の液晶デイスプレイが第２のバックライト及
   び第２の液晶パネルからなり、上記第一の液晶デイスプ
   レイと上記第二の液晶デイスプレイからの各画像を同一
   視線に導くハーフミラーと、この各画像を拡大するレン
   ズとを有し、 上記第１の液晶パネルと第２の液晶パネルとを上記ハー
   フミラーを介して視距離の異なる光学軸に正対して配設
   し、 上記第１のバックライトと第２のバックライトの電源を
   切換える切換えスイッチを備えたことを特徴とする請求
   項１記載の眼前装着型表示装置。
3. 【請求項３】 上記第１の液晶パネルと第２の液晶パネ
   ルの画像信号を切換える切換えスイッチを備えたことを
   特徴とする請求項２記載の眼前装着型表示装置。
4. 【請求項４】 上記第１のバックライトと第２のバック
   ライトの電源を切換える切換えスイッチ及び上記第１の
   液晶パネルと第２の液晶パネルの画像信号を切換える切
   換えスイッチをタイマーにより駆動することを特徴とす
   る請求項２及び請求項３記載の眼前装着型表示装置。
5. 【請求項５】 上記第１のバックライトと第１の液晶パ
   ネルからなる上記第一の液晶デイスプレイの周辺にこの
   第一の液晶パネルの視距離とは異なる視距離を有する映
   像表示手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の眼
   前装着型表示装置。
6. 【請求項６】 上記映像表示手段は、上記第１の液晶パ
   ネル面と同一面に配設された映像用フィルムとこの映像
   用フィルムの観測者側の近傍に設けられた凸レンズ、凹
   レンズのいずれかのレンズとからなることを特徴とする
   請求項５記載の眼前装着型表示装置。
7. 【請求項７】 上記映像表示手段は、上記第一の液晶デ
   ィスプレイの周辺に底辺が上記第１のバックライトの外
   面と同じ面位置の外光取入れ用の穴窓を設け、この穴窓
   の上記底辺部を上記映像用フィルムで形成したことを特
   徴とする請求項５記載の眼前装着型表示装置。
8. 【請求項８】 上記映像表示手段は、上記第一の液晶デ
   ィスプレイの周辺に第３のバックライトと第３の液晶パ
   ネルからなる第三の液晶ディスプレイを備え、この第三
   の液晶ディスプレイの光軸を上記レンズの方向に偏向す
   るミラーを有することを特徴とする請求項５記載の眼前
   装着型表示装置。