JPH09105885A - 頭部搭載型の立体画像表示装置 - Google Patents

頭部搭載型の立体画像表示装置

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JPH09105885A
JPH09105885A JP7290387A JP29038795A JPH09105885A JP H09105885 A JPH09105885 A JP H09105885A JP 7290387 A JP7290387 A JP 7290387A JP 29038795 A JP29038795 A JP 29038795A JP H09105885 A JPH09105885 A JP H09105885A
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JP
Japan
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image
mirror
display device
head
stereoscopic image
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JP7290387A
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Yasutomo Fujiyama
靖朋 藤山
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造的にシンプルで、軽量、且つ低消費電力
で、観察者の観察視域の固定を容易に実現して安定して
立体画像を観察できる頭部搭載型の立体画像表示装置を
得ること。 【解決手段】 １つの表示素子に立体画像を構成する左
右の視差画像を夫々ストライプ画素に分割して交互に所
定の順番で並べて構成したストライプ画像を表示し、該
左右のストライプ画素から射出する光束を該表示素子の
前面に配置する画像分離光学系を介して夫々分離して凹
面ミラーに投射し、該凹面ミラーで反射する光束により
該視差画像の虚像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は頭部搭載型の立体画
像表示装置に関し、特に１つの表示素子に左右眼の視差
画像を同時に表示し、観察者の左右眼が該視差画像を分
離して立体像を観察する立体画像表示装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像表示の分野においてはハイビ
ジョンTVに代表される高解像度のフルカラー動画の平面
表示手法が確立されるに至って、次の関心は立体動画像
の表示装置の開発に移りつつあり、それに伴って色々の
方式の立体画像表示装置が提案されている。
【０００３】その中でも左右眼の両眼視差(binocular p
arallax)効果を利用する立体画像表示装置が最も盛んに
研究されている。
【０００４】両眼視差による立体画像表示方式は、２つ
の表示素子を左右両眼の前に配置して左右の眼に対応す
る視差画像を夫々表示する頭部搭載型の二板スクリーン
表示方式、偏光メガネや時分割シャッタを使用して立体
画像を視認するメガネ方式、メガネ等を使用せずに裸眼
で以て１つの表示手段上に表示された視差画像を視認し
て立体画像を観察する表示面方式とに大別される。
【０００５】二板スクリーン表示方式では、最初から分
離された２枚の左右画像が表示されることから、個人用
という観察者数の制約はあるものの、小型の表示パネル
を用いても広視野角の画像を容易に提示することが可能
であり、小型CRT （カソード・レイ・チューブ）やAM-L
CD（アクティブ・マトリックス液晶表示装置）に代表さ
れる小型高解像度ディスプレイの実現によって特に注目
されている。
【０００６】メガネ方式の特徴は複数の観察者が立体視
可能であること、即ち観察視域の自由度が大きいことに
ある。
【０００７】表示面方式は偏光メガネ等を装着すること
無く左右の画像を光学的に分離するのでシンプルなシス
テム構成で立体画像を表示できる特徴がある。
【０００８】表示面方式の中にはレンティキュラー・レ
ンズ方式やパララックス・バリア方式がある。これらに
ついて説明する。
【０００９】レンティキュラ・レンズ方式とは図４に示
すように、先ず物体を右カメラ及び左カメラで撮影して
左眼用の視差画像L と右眼用の視差画像R を撮り、次い
で各視差画像をストライプ状のストライプ画素L1,L2,
L3,・・・及びR1,R2,R3,・・・に分割し、次いで左右のストラ
イプ画素Li,Ri を例えば，L1,R2,L3,R4,・・・ と交互に並
べて１つのストライプ画像を形成してこれを表示素子上
に表示する。そして図５に示すように表示素子１上に表
示した左右のストライプ画素Li及びRi+1からの光束をレ
ンティキュラー板３によって左右の眼4L及び4Rに対応す
るように指向性を持たせて分離して観察者の両眼に導光
して左右の眼に夫々の視差画像L 及びR を視認させて立
体画像を観察させるものである。
【００１０】図６はパララックスバリア方式の立体画像
表示の説明図である。本方式では画像表示手段の前面に
スリット状のバリア（パララックスバリア）を配置し、
それによってストライプ画像を左右の視差画像に分離
し、左右の視線がバリアを通してこれらの視差画像L 及
びR を認識し、観察者に立体像を観察させる。
【００１１】表示面方式における左右画像の分離角度は
レンティキュラ・レンズ方式では表示素子１上の左右画
素間隔とレンティキュラー・レンズ３の曲率、又パララ
ックス・バリア方式においてはスリット間隔及び開口
幅）により決定される。
【００１２】なお、近年ではホト・リソグラフィ技術や
イオン注入技術、更にはガラスのモールド加工技術の発
展により、表示画素と略同等の数十ミクロン角寸法での
マイクロ・レンズ加工が可能となり、表示面方式の立体
画像表示装置においても小型の表示素子を用いて高解像
度の表示が可能となりつつある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前記二板スクリーン表
示方式では表示装置を２個使用することから、人体の頭
部に搭載することを前提とした場合の重量の負荷やバッ
クライト等の消費電力の増加等、装着感や携帯性の観点
からその実用を阻害している。
【００１４】前記メガネ方式は１つの表示スクリーン上
に交互に左右画像を混合されない速度で提示しなければ
ならぬので、フリッカの発生や提示される画像の輝度が
他の方式に比べて低下するという問題がある。
【００１５】前記表示面方式は、１つの表示面の上に左
右の視差画像を同時に表示するので、その他の立体画像
表示方式と同程度の解像度を実現するためには２倍の画
素数を必要とし、しかも図５に示すように光学系の指向
性が強いために観察視域（ロープ）５が限定され、観察
者の頭部６が観察視域５内に固定されないと左右の視差
画像L 及びR が混同されて立体視が出来ないという問題
がある。
【００１６】しかも広視野角の画像を表示する為には大
画面の表示手段或は投影スクリーンを必要とし、小画面
の表示素子を使えば観察空間の制約が生じる。
【００１７】即ち、表示面方式のディスプレイを直接観
察する構造をとる場合、左右眼の誘導視野角及び左右の
瞳間隔により規定される広視野角の観察域をカバーし、
臨場感のある画像空間を提示する為には100 度近い画角
を与えることが望ましいが、かかる広画角を確保するに
は大画面のディスプレイが必要となることから、これを
頭部に搭載して観察することはディスプレイの重量等の
問題から実用的ではない。
【００１８】又、小型表示素子を直接観察する構造にす
ればストライプ画素の幅が狭くなり、レンティキュラ・
レンズのピッチも細かくなり、左右眼の広視野角の観察
域をレンティキュラー・レンズの曲率だけでカバーする
ことは難しくなる。従ってかかる構造では観察視域も極
端に狭くなり、通常の瞳間隔では画面全体を直接立体視
することは難しくなる。
【００１９】又、表示面を観察者に対して凹面にすれば
立体感が容易に発生することが知られているが、ディス
プレイの表示面を凹面状に製作することは現状では難し
い。更に、複数の観察者、即ち複数の観察視域に対応す
るためには、一人で観察する際の解像度と同程度の品位
を保つために人数分或は観察視域分の画素数を確保しな
ければならない。
【００２０】本発明は、構造的にシンプルで、軽量、且
つ低消費電力の頭部搭載型の立体画像表示装置の提供を
第１の目的とする。
【００２１】又、表示面方式の立体画像表示装置を頭部
へ搭載することで従来の表示面方式の課題であった観察
者の観察視域の固定を容易に実現して安定して立体画像
を観察できる新規な立体画像表示装置の提供を第２の目
的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の頭部搭載型の立
体画像表示装置は、（１−１） １つの表示素子に立体
画像を構成する左右の視差画像を夫々ストライプ画素に
分割して交互に所定の順番で並べて構成したストライプ
画像を表示し、該左右のストライプ画素から射出する光
束を該表示素子の前面に配置する画像分離光学系を介し
て夫々分離して凹面ミラーに投射し、該凹面ミラーで反
射する光束により該視差画像の虚像を形成すること等を
特徴としている。
【００２３】特に、 （１−１−１） 前記画像分離光学系は前記左右のスト
ライプ画素に対応するレンティキュラ・レンズ又はパラ
ラックス・バリアである。 （１−１−２） 前記画像分離光学系の光束射出側にト
ーリック・レンズを配置している。 （１−１−３） 前記画像分離光学系を射出する左右の
ストライプ画素からの光束をＶ字型に配置した２つのミ
ラーを介して前記凹面ミラーへ投射し、該ミラーで反射
する２つの光束の方向を該ミラーの角度調整手段により
調整する。 （１−１−４） 前記ミラーが平面ミラー或は凹ミラー
である。 （１−１−５） 前記凹面ミラー以外の前記構成要素は
前記虚像の観察光路外に配置している。 （１−１−６） 前記凹面ミラーは全反射ミラーであ
る。 （１−１−７） 前記凹面ミラーは半透過ミラーであ
る。 （１−１−８） 前記凹面ミラーの前記虚像の観察光路
と交差する領域は全反射ミラーであり、その他の領域は
半透過ミラー又は素通しである。 こと等を特徴としている。
【００２４】更に、本発明の頭部搭載型の立体画像表示
装置は、（１−２） １つの表示素子に立体画像を構成
する左右の視差画像を夫々ストライプ画素に分割して交
互に所定の順番で並べて構成したストライプ画像を表示
し、該左右のストライプ画素から射出する光束を該表示
素子の前面に配置する画像分離光学系を介して夫々分離
して大ミラーに投射し、該大ミラーで反射する光束によ
り該視差画像の虚像を形成すること等を特徴としてい
る。
【００２５】特に、 （１−２−１） 前記画像分離光学系は前記左右のスト
ライプ画素に対応するレンティキュラ・レンズ又はパラ
ラックス・バリアである。 （１−２−２） 前記画像分離光学系の光束射出側にト
ーリック・レンズを配置している。 （１−２−３） 前記画像分離光学系を射出する左右の
ストライプ画素からの光束をＶ字型に配置した２つの小
ミラーを介して前記大ミラーへ投射し、該小ミラーで反
射する２つの光束の方向を該小ミラーの角度調整手段に
より調整する。 （１−２−４） 前記大ミラーが平面ミラーであり、前
記２つの小ミラーが凹ミラーである。 （１−２−５） 前記大ミラーが凹面ミラーであり、前
記２つの小ミラーが平面ミラー又は凹ミラーである。 こと等を特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の頭部搭載型の立体画像表
示装置においては、１つ（単板）の表示素子の表示面上
に従来の表示面方式と同様に立体画像を構成する左眼用
の視差画像L及び右眼用の視差画像R を夫々左のストラ
イプ画素L1,L2,L3,・・・及び右のストライプ画素R1,R2,
R3,・・・に分割し、これを例えばL1,R2,L3,R4,・・・ と交互
に所定の順番で並べて１つのストライプ画像としたもの
を表示する。そしてその左右のストライプ画素Li,Ri+1
を透過して射出する透過光束をレンティキュラー・レン
ズ等の画像分離光学系により或る角度に光学的に分離す
る。
【００２７】表示面方式においては、画像分離光学系の
光束分離角度は左右眼の眼球視野をカバーするに十分な
角度で設計する。
【００２８】そして、画像分離光学系から射出する左右
のストライプ画素からの光束（＝左右の視差画像からの
光束）は左右眼の誘導視野をカバーする凹面ミラー（大
ミラー）により反射されて観察者の前方に夫々虚像を形
成する。その際左のストライプ画素からの光束は左眼用
の視差画像L の虚像L'を形成し、右のストライプ画素か
らの光束は右眼用の視差画像R の虚像R'を虚像L'と同じ
位置に同じ大きさで形成する。観察者は左右の眼で夫々
虚像L'，R'を視認して立体画像を観察するのである。
【００２９】図１は本発明の実施形態１の要部概略図で
ある。図１(A) は水平断面投影図、図１(B) は垂直断面
投影図である。なお、夫々の断面投影図は表示素子１の
中心から射出して観察者の眼の中心へ至る光線に沿った
断面で示している。図中、表示素子１は多結晶シリコン
透過型AM-LCDで構成しており、表示面は対角寸法３イン
チで100 万画素より成っている。そして表示面上には図
４に示すように立体画像を構成する左眼用の視差画像L
及び右眼用の視差画像R を夫々左のストライプ画素L1,L
2,L3,・・・及び右のストライプ画素R1,R2,R3,・・・に分割
し、これを例えばL1,R2,L3,R4,・・・ と交互に所定の順番
で並べて１つのストライプ画像としたものを表示する。
従って左右眼用の視差画像L 及びR は夫々50万画素で表
示される。1aは照明光源であり、表示素子１の裏面側か
らその全面を照明している。３はレンティキュラー・レ
ンズ板（画像分離光学系）である。
【００３０】８は或る曲率を持った１つの凹面ミラー
（大ミラー）であり、その凹面側にはミラー加工を施し
ていて、表示素子１に表示する画像からの光束を反射し
て観察者の前方所定の位置に虚像11を形成する。12L 及
び12R は夫々凸レンズであり、虚像11の視度を調整す
る。
【００３１】６は観察者の頭部であり、4L、4Rは夫々観
察者の左眼及び右眼である。図示するように本実施形態
の立体画像表示装置は観察者の頭部６に不図示の装着手
段で装着して頭部搭載型の立体画像表示装置（HMD:Head
Mounted Display) を構成している。
【００３２】本実施形態の作用を説明する。表示素子１
上には立体画像を構成する左眼用の視差画像L 及び右眼
用の視差画像R を夫々ストライプ画素L1,L2,L3,・・・及び
R1,R2,R3,・・・に分割し、これを例えばL1,R2,L3,R4,・・・
と並べて１つのストライプ画像としたものを表示してい
る。
【００３３】照明光源1aから発せられた照明光は表示素
子１上のストライプ画像を透過し、表示素子１上に左右
の各ストライプ画素Li及びRiに対応するように配置した
レンティキュラー・レンズ３により屈折透過して左右の
ストライプ画素Li,Ri+1 からの光束7L及び7Rに分離され
る。
【００３４】凹面ミラー８に投射される左右のストライ
プ画素からの光束は夫々該凹面ミラー８で反射されて観
察者の前方の遠方に表示素子１に表示したストライプ画
像の虚像11を形成する。表示素子１上の左右のストライ
プ画素からの光束はレンティキュラー・レンズ３を射出
する際に方向が別れているので、左右のストライプ画素
からの光束は夫々虚像L'，R'を同じ位置に同じ大きさに
形成し、該虚像L'，R'は左眼4L及び右眼4Rによって完全
に分離して観察でき、観察者は網膜及び脳内で視差画像
の虚像L'，R'を合成して立体像として認識する。
【００３５】なお、左右眼４の眼前の凸レンズ12L 及び
12R は必要に応じて配置する。
【００３６】図１(B) に示すように、表示素子１は左右
眼４の虚像の観察光路を妨害しないように頭部６の額前
方の位置に凹面ミラー８に向かって斜め下方を向いてそ
の表示面を配置し、左右に分離した光束７を凹面ミラー
８に投射する。
【００３７】レンティキュラー・レンズ３の曲率は左右
のストライプ画素Li,Ri+1 からの分離光が左右眼の視野
をカバーするような角度で凹面ミラー８に投射されるよ
うに設定し、凹面ミラー８の曲率は左右眼の焦点がレン
ティキュラー・レンズ３を透過して表示素子１の表示面
に焦点を結ぶように設計している。
【００３８】本実施形態は表示素子に表示される画像を
凹面ミラー８を介して拡大した虚像を観察者に視認させ
ているので、奥行き感が増し、立体画像の臨場感を高め
ている。
【００３９】実施形態１は凹面ミラー８を全反射ミラー
としたために外景から完全に遮断された立体画像表示装
置を構成している。この凹面ミラー８を半透過ミラーと
することで透過する外景に立体キャラクタ画像の虚像を
嵌め込み合成して表示することも出来る。なお、この時
凹面ミラーを液晶透過ミラーとすれば、反射領域を任意
に設定することができる。
【００４０】又、凹面ミラー８上の虚像L'，R'の観察光
路と交差する領域を全反射ミラーとなし、その他の領域
を素通し又は半透過ミラー又はその透過率及び反射率を
任意に設定可能な液晶素子或はエレクトロ・クロミーを
用いたフィルタを用いることで、その領域に外光14を透
過させて立体画像表示画面と外景を合成することも出来
る。
【００４１】図２は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。図２(A) は水平断面投影図、図２(B) は垂直断面
投影図である。
【００４２】本発明において、実施形態１よりさらに小
型の表示素子を使用する場合は、拡大率を大きくする為
に左右のストライプ画素Li,Ri+1 からの光束の分離角度
を大きくしなければならない。この時は、左右のストラ
イプ画素間の間隔を大きくしなければならず、画素密度
が低下する。
【００４３】一方、適切な画素間隔を確保しようとする
と曲率半径の小さなレンティキュラ・レンズが必要とな
る等の問題が生じる。
【００４４】そこで、実施形態１より小型の表示素子を
用いる場合は、更に表示素子と凹面ミラー（大ミラー）
との間に小型のＶ字型凹ミラー（小ミラー）を追加して
分離角度を調整した後に、凹面ミラー８により拡大する
ことで表示素子の左右ストライプ画素Li,Ri からの分離
角度を変えずに２つの視差画像L ，R を拡大分離する。
【００４５】本実施形態は実施形態１に対して表示手段
の寸法及びミラー光学系の配置が異なっているが、基本
的機能は実施形態１と同じである。図中、１は表示素子
（表示手段）であり、単結晶シリコン透過型AM-LCDで構
成しており、表示面は対角寸法1.4 インチで50万画素よ
り成っている。そして該表示面には実施形態１と同様に
ストライプ画像を表示している。
【００４６】本実施形態の表示素子１は頭部６の額前方
に斜め下方手前を向いて、その表示面を頭部６に対面し
て配置している。そして、表示素子１からレンティキュ
ラ・レンズ３により分離された左右のストライプ画素か
らの光束に対応する位置に２つの凹ミラー（小ミラー）
13L,13R を配置している。
【００４７】凹ミラー13L,13R の寸法は10×10mmで２つ
の凹ミラーは交差角度θでＶ字状に構成し、図２(B) に
示すように頭部の眉間6a近傍上方に虚像の観察光路を遮
らない位置に、ここで反射する光束が凹面ミラー８に投
射されるように配置している。なお、２つの凹ミラーの
交差角θは不図示の角度調整手段により変化でき、これ
によって２つのミラーで反射される２つの光束の方向を
制御する。凹面ミラー８は単一の凹面ミラーでは無く、
左右に分離した２つの凹面ミラー8L,8R で構成してい
る．本実施形態の作用を説明する。表示素子１上には立
体画像を構成する左眼用の視差画像L 及び右眼用の視差
画像R を夫々ストライプ画素L1,L2,L3,・・・及びR1,R2,
R3,・・・に分割し、これを実施形態１の場合とは逆にR1,L
2,R3,L4,・・・ と交互に所定の順番で並べて１つのストラ
イプ画像としたものを表示している。
【００４８】照明光源1aから発せられた照明光は表示素
子１上のストライプ画像を透過し、表示素子１上に左右
の各ストライプ画素Li及びRiに対応するように配置した
レンティキュラー・レンズ３により屈折透過して左右の
ストライプ画素Ri,Li+1 からの光束7L及び7Rに分離され
る。
【００４９】分離された光束は夫々凹ミラー13L、13R に
向かい、このミラーで反射された光束は眼前に対向して
配置している凹面ミラー8L,8R に投射された後、視度調
整用の凸レンズ12L,12R を透過して観察者の前方に表示
素子１に表示したストライプ画像の虚像11を形成する。
表示素子１上の左右のストライプ画素からの光束はレン
ティキュラー・レンズ３を射出する際に方向が別れてい
るので、左右のストライプ画素からの光束は夫々虚像
L'，R'を同じ位置に同じ大きさに形成し、該虚像L'，R'
は左眼4L及び右眼4Rによって完全に分離して観察でき、
観察者は網膜及び脳内で視差画像の虚像L'，R'を合成し
て立体像として認識する。
【００５０】左右の眼に対する視度調整は凸レンズ12L,
12R を夫々光軸方向に移動して行い、光軸の調整は２つ
の凹ミラー13L,13R の交差角度θを角度調整手段で変化
させて調整する。或は実施形態１と同様に表示素子１、
レンティキュラ・レンズ３及びＶ字凹ミラー13を一体的
に凹面ミラー８に対して前後に移動して行う、或は２つ
の凹面ミラー8L,8R が分割されている場合はこのミラー
の間隔を変えて行う。
【００５１】本実施形態は表示素子に表示される画像を
凹面ミラー８を介して拡大した虚像を観察者に視認させ
ているので、奥行き感が増し、立体画像の臨場感を高め
ている。
【００５２】本実施形態は小型凹ミラー13L,13R により
光路を折り返すことで凹面ミラー８と眼球までの距離を
短くすることが出来、装置全体の大きさをコンパクトに
している。
【００５３】なお、本実施形態では観察者の左右眼の光
軸は虚像11の中心に向かい、左右眼の中心光軸が輻輳を
持っているが、中心光軸が平行になっている場合や、発
散する（逆輻輳）場合にも上記の角度調整手段により光
軸を調整することができる。又、凹面ミラー８を平面ミ
ラーとして２つの小型の凹ミラーから分離した光束を投
射することができる。
【００５４】更に又、本実施形態の表示素子に凸レンズ
を配置すれば、小型凹ミラーを２つの平面ミラーとして
凹面ミラー８に分離した光束を投射することができる。
【００５５】実施形態２は凹面ミラー８を全反射ミラー
としたために外景から完全に遮断された立体画像表示装
置を構成している。この凹面ミラー８を半透過ミラーと
することで透過する外景に立体キャラクタ画像の虚像を
嵌め込み合成して表示することも出来る。なお、この時
凹面ミラーを液晶透過ミラーとすれば、反射領域を任意
に設定することができる。
【００５６】又、凹面ミラー８上の虚像L'，R'の観察光
路と交差する領域を全反射ミラーとなし、その他の領域
を素通し又は半透過ミラー又はその透過率及び反射率を
任意に設定可能な液晶素子或はエレクトロ・クロミーを
用いたフィルタを用いることで、その領域に外光14を透
過させて立体画像表示画面と外景を合成することも出来
る。
【００５７】図３は本発明の立体画像表示装置における
画像分離光学系の別実施形態の斜視図である。図中15は
トーリック・レンズである。
【００５８】前記のようにレンティキュラー・レンズ方
式において左右のストライプ画素からの光束の分離角度
は表示面上の画素間隔とレンティキュラ・レンズの曲率
により定まる。
【００５９】分離角度は画素配列に依存して左右で60°
程度にまで広げることができるが、小型高解像度の表示
素子を使用する場合には、ストライプ画素Li,Ri+1 の画
素寸法及びその間隔は狭くなり、レンティキュラ・レン
ズの曲率も制約を受けることになり、直接観察では左右
眼の瞳間隔に対応して光束を分離することが難しくな
る。
【００６０】そこで本実施形態ではレンティキュラ・レ
ンズ３の光束射出側にトーリック・レンズ15を配置し
て、左右の光束7L及び 7R の分離角度を大きくする。図
中、16L,16R はトーリック・レンズを用いない場合の観
察位置である。
【００６１】良く知られているようにトーリック・レン
ズはXY二方向での画像拡大比率の調整が可能であり、本
実施形態の場合左右のストライプ画素Li,Ri からの光束
の分離角度の調整のみならず、表示する画像をレンティ
キュラ・レンズ３の母線方向に拡大することも可能とす
る。
【００６２】以上によって、小型の表示素子１に表示し
た画像を拡大して凹面ミラー８に広画角の画像を投影す
ることができる。
【００６３】本実施形態の画像分離光学系は実施形態１
及び実施形態２に適用することができる。
【００６４】実施形態１、２においては、１つの表示素
子を使用しているので低コストのHMD を構成できる。
又、表示装置全体の消費電力は少なくて済み、携帯型の
HMD とした場合には電池が長持ちする。又、両実施形態
共その表示素子が１つであるので全体の光学系は簡単に
なり、これによってHMD としての重量は軽くなり、携帯
性に優れると共に観察者の頭部への負担は軽減される。
【００６５】更に、両実施形態は分離した各視差画像の
光束を左右眼に個別に導入することで単板でありながら
高解像度で広視野角の立体視を可能としている。
【００６６】更に、両実施形態共その表示素子を頭部に
搭載することにより観察者と表示面との相対位置関係を
固定して観察者の頭部移動に追従した観察視域を提供
し、従来の表示面方式において発生し易い左右の視差画
像の混合を防止して安定して正しい立体像を視認させ
る。
【００６７】本発明においては、従来から提案されてい
る他の技術を組み合わせて利用することができる。例え
ば表示素子としてAM-LCDパネルや小型CRT 以外に、エレ
クトロ・ルミネッセンス(EL)パネル、LED パネル等を使
用しても良い。又、ディスプレイの照明光源として外光
を使用しても良い。
【００６８】又、画像分離光学系として他の表示面方式
であるパララックス・バリアを利用することも当然可能
であり、画像分離方式によって制約されない。
【００６９】又、立体視以外の目的で本発明の光学系を
使用すれば大画面の二次元画像が表示出来る。
【００７０】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、消費電力が
少なく、低コストで、観察者の頭部への負担が軽く、携
帯性に優れ、大画面の立体画像が安定して観察できる頭
部搭載型の立体画像表示装置を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 本発明の実施形態２の要部概略図
【図３】 本発明の立体画像表示装置における画像分離
光学系の別実施形態の斜視図
【図４】 従来のレンティキュラー・レンズ方式の立体
画像表示の説明図
【図５】 従来のレンティキュラー・レンズを用いた表
示面方式の立体画像表示装置
【図６】 従来のパララックスバリア方式の立体画像表
示の説明図
【符号の説明】
１ 表示素子 ３ レンティキュラー・レンズ ４ 左右眼 ５ 観察視域（主ローブ） ６ 頭部 ７ 左右光軸 ８ 凹面ミラー １１ 虚像 １２ 視力調整用凸レンズ １３ Ｖ字凹ミラー １４ 外光 １５ トーリック・レンズ １６観察位置（トーリック・レンズ無し） L,R 左眼用及び右眼用の視差画像 L',R' 視差画像の虚像 Li,Ri ストライプ画素

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの表示素子に立体画像を構成する左
    右の視差画像を夫々ストライプ画素に分割して交互に所
    定の順番で並べて構成したストライプ画像を表示し、該
    左右のストライプ画素から射出する光束を該表示素子の
    前面に配置する画像分離光学系を介して夫々分離して凹
    面ミラーに投射し、該凹面ミラーで反射する光束により
    該視差画像の虚像を形成することを特徴とする頭部搭載
    型の立体画像表示装置。
  2. 【請求項２】 前記画像分離光学系は前記左右のストラ
    イプ画素に対応するレンティキュラ・レンズ又はパララ
    ックス・バリアであることを特徴とする請求項１の頭部
    搭載型の立体画像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記画像分離光学系の光束射出側にトー
    リック・レンズを配置していることを特徴とする請求項
    １又は２の頭部搭載型の立体画像表示装置。
  4. 【請求項４】 前記画像分離光学系を射出する左右のス
    トライプ画素からの光束をＶ字型に配置した２つのミラ
    ーを介して前記凹面ミラーへ投射し、該ミラーで反射す
    る２つの光束の方向を該ミラーの角度調整手段により調
    整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
    記載の頭部搭載型の立体画像表示装置。
  5. 【請求項５】 前記ミラーが平面ミラー或は凹面ミラー
    であることを特徴とする請求項４の頭部搭載型の立体画
    像表示装置。
  6. 【請求項６】 前記凹面ミラー以外の前記構成要素は前
    記虚像の観察光路外に配置していることを特徴とする請
    求項１〜５のいずれか１項に記載の頭部搭載型の立体画
    像表示装置。
  7. 【請求項７】 前記凹面ミラーは全反射ミラーであるこ
    とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の頭
    部搭載型の立体画像表示装置。
  8. 【請求項８】 前記凹面ミラーは半透過ミラーであるこ
    とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の頭
    部搭載型の立体画像表示装置。
  9. 【請求項９】 前記凹面ミラーの前記虚像の観察光路と
    交差する領域は全反射ミラーであり、その他の領域は半
    透過ミラー又は素通しであることを特徴とする請求項１
    〜６のいずれか１項に記載の頭部搭載型の立体画像表示
    装置。
  10. 【請求項１０】 １つの表示素子に立体画像を構成する
    左右の視差画像を夫々ストライプ画素に分割して交互に
    所定の順番で並べて構成したストライプ画像を表示し、
    該左右のストライプ画素から射出する光束を該表示素子
    の前面に配置する画像分離光学系を介して夫々分離して
    大ミラーに投射し、該大ミラーで反射する光束により該
    視差画像の虚像を形成することを特徴とする頭部搭載型
    の立体画像表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記画像分離光学系は前記左右のスト
    ライプ画素に対応するレンティキュラ・レンズ又はパラ
    ラックス・バリアであることを特徴とする請求項１０の
    頭部搭載型の立体画像表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記画像分離光学系の光束射出側にト
    ーリック・レンズを配置していることを特徴とする請求
    項１０は１１の頭部搭載型の立体画像表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記画像分離光学系を射出する左右の
    ストライプ画素からの光束をＶ字型に配置した２つの小
    ミラーを介して前記大ミラーへ投射し、該小ミラーで反
    射する２つの光束の方向を該小ミラーの角度調整手段に
    より調整することを特徴とする請求項１０〜１２のいず
    れか１項に記載の頭部搭載型の立体画像表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記大ミラーが平面ミラーであり、前
    記２つの小ミラーが凹ミラーであることを特徴とする請
    求項１３の頭部搭載型の立体画像表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記大ミラーが凹面ミラーであり、前
    記２つの小ミラーが平面ミラー又は凹ミラーであること
    を特徴とする請求項１３の頭部搭載型の立体画像表示装
    置。
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