JP2000035550A

JP2000035550A - バーチャルスクリーン型表示装置およびその製造方法・テレビジョン・テレビ電話装置・コンピュータ・ビデオプレーヤ・バーチャルスクリーン型表示装置の設計方法

Info

Publication number: JP2000035550A
Application number: JP27156298A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Sakuma; 伸夫佐久間; Makoto Kobu; 真小夫; Akira Momose; 明百瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】バーチャルスクリーン型表示が良好に行われる
ための、光学的・物理的な原理を明確にすることによ
り、バーチャルスクリーン型表示装置の設計原理や製造
方法を確立する。【解決手段】有効対角長：ＤＬＣを有し、表示すべき画
像を表示する画像表示手段１と、画像表示手段に表示さ
れた画像を物体とし、その像をリアルスクリーン４に向
けて投影結像する投影光学系２と、投影光学系による発
散性の結像光束を、観察者が画像観察可能な視域６に向
けると共に、バーチャルスクリーン５位置に、空中像と
して結像させるフィールド光学系３とを有し、投影光学
系２が実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、視域６の直径をＥＲ
Ｄ、バーチャルスクリーン５の対角長をＶＳＤ、バーチ
ャルスクリーン５と視域６との距離をＶＳＰとすると
き、ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：
ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バーチャルスク
リーン型表示装置およびその製造方法・テレビジョン・
テレビ電話装置・コンピュータ・ビデオプレーヤ、バー
チャルスクリーン型表示装置の設計方法に関する。バー
チャルスクリーン型表示装置は、光ディスクドライブ、
テレビゲーム等の出力の表示にも利用でき、ヘッドアッ
プディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレ
イ（ＨＭＤ）、液晶プロジェクター、携帯用ディスプレ
イ等への応用も可能である。

【０００２】

【従来の技術】バーチャルスクリーン型表示装置は、カ
ソードレイチューブ（ＣＲＴ）、液晶表示素子（ＬＣ
Ｄ）等の画像表示手段により表示された画像からの光束
を、投影レンズ等により結像光束とし、この結像光束を
ホログラム等のフィールド光学系で観察者の側に向ける
と共に、上記画像の像を空中像として結像させ、この空
中像を観察者が観察するようにした表示装置である。こ
のようなバーチャルスクリーン型表示装置として、例え
ば、特開平１−１４７４２１号公報は、フィールド光学
系として体積位相型ホログラムを用い、特定波長の光束
だけを観察者の方に偏向することにより、空中像として
表示された情報と、フィールド光学系背後の状況を同一
視野内で観察可能にするものを開示している。また、特
開平８−２０１７２２号公報は、面分割され互いに透過
波長が異なる複数のフィルタ部からなる光学フィルタ
と、各フィルタ部を透過した複数の表示像を観測者から
見て異なる位置、または略同一の位置に空中画像として
虚像表示させる機能を持つホログラムコンバイナによる
フィールド光学系とを備えるディスプレイ装置を開示し
ている。さらに、特開平９−２４３９６１号公報は、フ
ィールド光学系を凹面鏡または反射型ホログラムで構成
した三次元像投射装置を開示している。

【０００３】上記各公報を初めとして、従来から文献等
により知られたバーチャルスクリーン型表示装置に関す
る記述は、その殆どが、定性的な記述に終始し、実際の
装置としての具体性に乏しく、また「バーチャルスクリ
ーン型表示を有効に行うための光学的・物理的な原理」
が解明されていないため、具体的な設計原理がなく、実
際にバーチャルスクリーン型表示装置を製作しようとす
ると、試行錯誤的に設計を行わねばならなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、バーチャ
ルスクリーン型表示が良好に行われるための、光学的・
物理的な原理を明確にすることにより、バーチャルスク
リーン型表示装置の設計原理や製造方法を確立し、所望
のバーチャルスクリーン型表示装置、テレビジョン・テ
レビ電話装置・コンピュータ・ビデオプレーヤを実現す
ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のバーチャルス
クリーン型表示装置は、画像表示手段と、投影光学系
と、フィールド光学系とを有する。「画像表示手段」
は、有効対角長：ＤＬＣを有し、表示すべき画像を表示
する手段である。画像表示手段が表示する画像には「文
字情報」が含まれる。また、表示される画像は、モノク
ロ画像でもカラー画像でも良く、静止画像でも動画像で
もよい。画像表示手段は、単に「外部から与えられる画
像情報に応じた画像」を表示する機能のみを有するもの
でも良いし、画像表示手段自体が、表示する画像情報を
生成する機能を有していても良い。画像表示手段はま
た、例えば、プロジェクタ用のフィルムの保持部と、保
持されたフィルムを照明する照明手段とにより構成する
こともできる。「投影光学系」は、画像表示手段により
表示された画像を（結像光学上の）物体とし、その像を
リアルスクリーンに向けて投影結像する光学系である。
「リアルスクリーン」は、投影光学系による結像光束が
結像する空間面を仮想的なスクリーンとして考えたもの
である。従って、リアルスクリーンは、バーチャルスク
リーン型表示装置の構成要素として実体的に存在するも
のではない。「フィールド光学系」は、投影光学系によ
る発散性の結像光束を、観察者が画像観察可能な「視
域」に向けると共に、バーチャルスクリーン位置に空中
像として結像させる光学系である。観察すべき像は、実
体を持ったスクリーン上に結像するのではなく、「空中
像」として結像する。従って、この空中像の結像する部
位を仮想スクリーンに見立てて「バーチャルスクリー
ン」と呼ぶのである。

【０００６】観察すべき像は、実体を持ったスクリーン
上に結像するのでなく、空中像として結像するので、こ
の空中像を観察できるのは、フィールド光学系により観
察者に向かって曲げられた光束の進行領域であり、空中
像を適正に観察するには、観察者は、一定の限られた空
間内に「眼」を位置させねばならない。空中像を適正に
観察するために、観察者が眼を位置させるべき空間領域
が「視域」である。投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、投
影光学系の主点と画像表示手段の画像表示部との距離を
Ｓｌとするとき、投影光学系は、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで
定義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有する。視域の直径を
ＥＲＤ、バーチャルスクリーンの対角長をＶＳＤ、バー
チャルスクリーンと視域との距離をＶＳＰとすると、上
記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰは、関係：Ｖ
ＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【０００７】請求項１記載のバーチャルスクリーン型表
示装置は、観察者が、その目を視域に位置させたとき、
空中像がバーチャルスクリーンの位置に見えるように、
フィールド光学系を構成したものである（請求項２）。
上記請求項１または２記載のバーチャルスクリーン型表
示装置において、投影光学系は「唯１個のレンズ」を有
することができる（請求項３）。この場合、投影光学系
を上記唯１個のレンズで構成することもできるし、唯１
個のレンズとともに平面鏡や凹面鏡、凸面鏡を含むよう
に構成することもできる。また、投影光学系が２以上の
レンズを含むこともできるが、請求項３記載の発明のよ
うに、投影光学系が唯１個のレンズを含むようにしたも
のは、投影光学系としてコンパクトで軽量で明るく、低
コストで実現できる。請求項１または２または３記載の
バーチャルスクリーン型表示装置において、フィールド
光学系は「唯１個のレンズを有する」ことができる。こ
の場合も、フィールド光学系を上記唯１個のレンズで構
成することもできるし、唯１個のレンズとともに平面鏡
や凹面鏡、凸面鏡を含むように構成することもできる。
また、フィールド光学系が２以上のレンズを含むことも
できるが、請求項４記載の発明のように、唯１個のレン
ズを含むようにしたフィールド光学系は、コンパクト且
つ軽量で明るく、低コストで実現できる。

【０００８】上記請求項１または２または３または４記
載のバーチャルスクリーン型表示装置においては、ＤＬ
Ｃ，Ｆｅ，ＥＲＤが条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足することが好ましい（請求項５）。また、上記請
求項１〜５の任意の１に記載のバーチャルスクリーン型
表示装置において、画像表示手段は、少なくとも、カソ
ードレイチューブ、液晶ディスプレイ素子、デジタルミ
ラーデバイスのうちの何れかを有することができる（請
求項６）。カソードレイチューブは、それ自体が発光機
能を有するが、液晶ディスプレイ素子やデジタルミラー
デバイスには発光能力が無いので、液晶ディスプレイ素
子やデジタルミラーデバイスを有する画像表示手段は、
これらに表示されている画像を照明する照明手段を有す
ることになる。液晶ディスプレイ素子に画像を表示する
場合、投影光学系に入射させる光束は、液晶ディスプレ
イ素子を透過した光束でも良いし、液晶ディスプレイ素
子で反射された光束でもよい。上記請求項１〜６の任意
の１に記載のバーチャルスクリーン型表示装置におい
て、投影光学系は「画像表示手段により表示された画像
の拡大像を投影結像するもの」であることができる（請
求項７）。また、請求項１〜７の任意の１に記載のバー
チャルスクリーン型表示装置においては、投影光学系を
「投影レンズを有するもの」として構成することができ
るし（請求項８）、投影光学系が「少なくとも、正レン
ズ、反射結像素子、フレネル光学系、ホログラム、凹面
鏡のうちの何れかを有する」ように構成することができ
る（請求項９）。

【０００９】この発明の「バーチャルスクリーン型表示
装置の製造方法」は、以下の工程：Ａ〜工程：Ｄを有す
る（請求項１０）。工程：Ａは、有効対角長：ＤＬＣを
有し、表示すべき画像を表示する画像表示手段を用意す
る工程である。工程：Ｂは、画像表示手段により表示さ
れた画像を物体とし、その像をリアルスクリーンに向け
て投影結像する光学系であって、その射出瞳径：Ｐｕ
Ｄ、その主点と上記画像表示手段の画像表示部との距
離：Ｓｌにより、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定義される実効
Ｆナンバ：Ｆｅを有する投影光学系を用意する工程であ
る。工程：Ｃは、投影光学系による発散性の結像光束
を、観察者が画像観察可能な視域に向けると共に、バー
チャルスクリーン位置に空中像として結像させるフィー
ルド光学系を用意する工程である。上記工程Ａ，Ｂ，Ｃ
は、上記順序あるいは上記とは異なる順序に実行しても
良いし、工程：Ａ，Ｂ，Ｃの２以上を同時進行的に実行
しても良い。工程：Ｄは、視域の直径：ＥＲＤ、バーチ
ャルスクリーンの対角長：ＶＳＤ、バーチャルスクリー
ンと視域との距離：ＶＳＰ、および上記ＤＬＣ，Ｆｅ
が、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）
を満足するように、画像表示手段（上記工程：Ａで用意
されている）、投影光学系（上記工程：Ｂで用意されて
いる）およびフィールド光学系（上記工程：Ｃで用意さ
れている）を組み合わせる工程である。このようにし
て、請求項１記載のバーチャルスクリーン型表示装置を
製造することができる。

【００１０】請求項１０記載の製造方向において、工
程：Ｂで用意される投影光学系は「唯１個のレンズを有
するもの」であることができ（請求項１１）、請求項１
０または１１記載の製造方法において、工程：Ｃで用意
されるフィールド光学系は「唯１個のレンズを有するも
の」であることができる（請求項１２）。請求項１０ま
たは１１または１２記載の製造方法において、画像表示
手段、投影光学系およびフィールド光学系を組み合わせ
る工程：Ｄは、条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足するように実行されることが好ましい（請求項１
３）。請求項１０〜１３の任意の１に記載の製造方法に
おいて、工程：Ａで用意される画像表示手段は「少なく
とも、カソードレイチューブ、液晶ディスプレイ素子、
デジタルミラーデバイスのうちの何れかを有するもの」
であることができる（請求項１４）。請求項１０〜１４
の任意の１に記載の製造方法において、工程Ｂで用意さ
れる投影光学系は「画像表示手段により表示された画像
の拡大像を投影結像するもの」であることができ（請求
項１５）、請求項１０〜１５の任意の１に記載の製造方
法において、工程：Ｂで用意される投影光学系は、投影
レンズを有するものであることができる（請求項１
６）。請求項１０〜１６の任意の１に記載の製造方法に
おいて、工程：Ｂで用意される投影光学系は「少なくと
も、正レンズ、反射結像素子、フレネル光学系、ホログ
ラム、凹面鏡のうちの何れかを有するもの」であること
ができる（請求項１７）。

【００１１】この発明のテレビジョンは、請求項１記載
のバーチャルスクリーン表紙装置を「テレビ画像を表示
する装置」として具体化したものであり、テレビジョン
本体と、投影光学系と、フィールド光学系とを有する。
「テレビジョン本体」は、有効対角長：ＤＬＣを有する
ディスプレイに、テレビジョン画像を表示する。即ち、
テレビジョン本体は画像表示手段である。なお、ディス
プレイはテレビジョン本体と別体であってもよい。「投
影光学系」は、ディスプレイに表示されたテレビジョン
画像を結像光学上の物体とし、その像をリアルスクリー
ンに向けて投影結像する。「フィールド光学系」は、投
影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像観察
可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン位置
に、空中像として結像させる。投影光学系の射出瞳径を
ＰｕＤ、投影光学系の主点とディスプレイの画像表示部
との距離をＳｌとするとき、投影光学系は、Ｆｅ＝Ｓｌ
／ＰｕＤで定義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有する。視
域の直径：ＥＲＤ、バーチャルスクリーンの対角長：Ｖ
ＳＤ、バーチャルスクリーンと視域との距離：ＶＳＰと
するとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅは、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【００１２】この発明のテレビ電話装置は、請求項１記
載のバーチャルスクリーン表示装置を「テレビ電話装
置」として具体化したものであり、テレビ電話装置本体
と、投影光学系と、フィールド光学系とを有する（請求
項１９）。「テレビ電話装置本体」は、有効対角長：Ｄ
ＬＣを有するディスプレイに、情報画像を表示する。情
報画像は、通話相手が送信する画像情報を表示画像化し
たものである。テレビ電話装置本体は画像表示手段であ
る。この場合、ディスプレイはテレビ電話装置本体と着
脱可能の別体構成でもよい。「投影光学系」は、ディス
プレイに表示された画像を結像光学上の物体とし、その
像をリアルスクリーンに向けて投影結像する。「フィー
ルド光学系」は、投影光学系による発散性の結像光束
を、観察者が画像観察可能な視域に向けると共に、バー
チャルスクリーン位置に空中像として結像させる。投影
光学系の射出瞳径をＰｕＤ、投影光学系の主点とディス
プレイの画像表示部との距離をＳｌとするとき、投影光
学系は、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定義される実効Ｆナン
バ：Ｆｅを有する。視域の直径：ＥＲＤ、バーチャルス
クリーンの対角長：ＶＳＤ、バーチャルスクリーンと視
域との距離：ＶＳＰ、上記ＤＬＣ，Ｆｅは、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【００１３】この発明のコンピュータは、請求項１記載
のバーチャルスクリーン型表示装置を、コンピュータの
アウトプットの一部として用いるコンピュータとして具
体化したものであり、コンピュータ本体と、投影光学系
と、フィールド光学系とを有する（請求項２０）。「コ
ンピュータ本体」は、有効対角長：ＤＬＣを有するディ
スプレイに、表示すべき情報画像を表示する。上に説明
したテレビジョンやテレビ電話装置では、「画像表示手
段としてのテレビジョン本体やテレビ電話装置本体」は
外部から与えられる画像情報を画像として表示する機能
を有するが、自らのディスプレイに表示すべき画像情報
を生成する機能は持たない（テレビ電話装置は、送信相
手側のディスプレイに表示すべき画像情報を生成する機
能は有していてもよい）。これに対し、この発明のコン
ピュータでは「画像表示手段としてのコンピュータ本
体」は、ディスプレイに表示すべき画像情報を「自ら生
成する機能」をも有している。ディスプレイはコンピュ
ータ本体に着脱可能な別体構成でもよい。「投影光学
系」は、ディスプレイに表示された画像を結像光学上の
物体とし、その像をリアルスクリーンに向けて投影結像
する。「フィールド光学系」は、投影光学系による発散
性の結像光束を、観察者が画像観察可能な視域に向ける
と共に、バーチャルスクリーン位置に空中像として結像
させる。投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、投影光学系の
主点と上記ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌと
するとき、投影光学系は、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定義さ
れる実効Ｆナンバ：Ｆｅを有する。視域の直径：ＥＲ
Ｄ、バーチャルスクリーンの対角長：ＶＳＤ、バーチャ
ルスクリーンと視域との距離：ＶＳＰ、上記ＤＬＣ，Ｆ
ｅは、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する（請求項２０）。

【００１４】請求項２０記載のコンピュータにおける、
コンピュータ本体は「ラップトップコンピュータ」であ
ることも（請求項２１）、「ノート型コンピュータ」で
あることもでき（請求項２２）、「小型モバイルコンピ
ュータ」であることも（請求項２３）、また「デスクト
ップ型パーソナルコンピュータ」であることもできる
（請求項２４）。

【００１５】この発明のビデオプレーヤは、請求項１記
載のバーチャルスクリーン型表示装置をビデオプレーヤ
として具体化したものであり、ビデオプレーヤ本体と、
投影光学系と、フィールド光学系とを有する（請求項２
５）。「ビデオプレーヤ本体」は、有効対角長：ＤＬＣ
を有するディスプレイに、ビデオ画像を表示する。「画
像表示手段としてのビデオプレーヤ本体」において、表
示すべき画像の画像情報は、ビデオ画像記録媒体に記録
され、該ビデオ画像記録媒体がビデオプレーヤ本体にセ
ットされ、ビデオプレーヤ本体に与えられる。この場合
も、ディスプレイをビデオプレーヤ本体に着脱可能な別
体構成とすることもできる。「投影光学系」は、ディス
プレイに表示されたテレビジョン画像を物体とし、その
像をリアルスクリーンに向けて投影結像する。「フィー
ルド光学系」は、投影光学系による発散性の結像光束
を、観察者が画像観察可能な視域に向けると共に、バー
チャルスクリーン位置に、空中像として結像させる。投
影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、投影光学系の主点と上記
ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌとするとき、
投影光学系は、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定義される実効Ｆ
ナンバ：Ｆｅを有する。視域の直径：ＥＲＤ、バーチャ
ルスクリーンの対角長：ＶＳＤ、バーチャルスクリーン
と視域との距離：ＶＳＰ、上記ＤＬＣ，Ｆｅは、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。請求項２５記載のビデオプレーヤにおい
て、ビデオプレーヤ本体は「ビデオテーププレーヤ」で
あることも（請求項２６）、「ビデオディスクプレー
ヤ」であることもできる（請求項２７）。

【００１６】この発明のバーチャルスクリーン型表示装
置の設計方法は「画像表示手段により表示された画像を
物体として、投影光学系により上記画像の像をリアルス
クリーンに向けて投影結像し、投影光学系による発散性
の結像光束を、フィールド光学系により、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させ、上記空中像を観察するよ
うにしたバーチャルスクリーン型表示装置を設計する方
法」であり、以下の如き特徴を有する（請求項２８）。
即ち、画像表示手段の有効対角長：ＤＬＣ、前記の如く
定義される投影光学系の実効Ｆナンバ：Ｆｅ、バーチャ
ルスクリーン上の空中像を観察者が観察可能な視域の直
径：ＥＲＤ、バーチャルスクリーンの対角長：ＶＳＤ、
バーチャルスクリーンと視域との距離：ＶＳＰを設計パ
ラメータとし、これら５個の設計パラメータ：ＤＬＣ，
Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰのうち、１〜３個を設計
の前提条件として決定し、所望の設計条件に応じて、残
りの２〜４個のパラメータを、上記５個のパラメータ
が、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）
を満足するように設定する。この請求項２８記載の設計
方法において、設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ
は条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６
を満足するように決定もしくは設定されることが好まし
い（請求項２９）。請求項２８または２９記載の設計方
法においては、５個の設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，
ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰのうち「ＶＳＤとＶＳＰ」もし
くは「ＶＳＤとＶＳＰとＥＲＤ」を設計の前提条件とし
て設定することができる（請求項３０）。請求項２８ま
たは２９記載の設計方法において、画像表示手段が「少
なくとも、カソードレイチューブ、液晶ディスプレイ素
子、デジタルミラーデバイスのうちの何れかを有する」
ことができ（請求項３１）、この場合において、少なく
とも設計パラメータ：ＤＬＣを設計の前提条件として決
定することができる（請求項３２）。請求項２８〜３２
の任意の１に記載の設計方法において、画像表示手段は
「テレビジョン本体またはテレビ電話装置本体」であっ
てもよいし（請求項３３）、「ラップトップコンピュー
タもしくはノート型コンピュータもしくは小型モバイル
コンピュータまたはデスクトップ型パーソナルコンピュ
ータ」であってもよく（請求項３４）、「ビデオテープ
プレーヤまたはビデオディスクプレーヤ」であることも
できる（請求項３５）。

【００１７】発明の実施の形態の説明に移る前に、この
発明のバーチャルスクリーン型表示装置の基本概念を説
明する。図２に、この発明のバーチャルスクリーン型表
示装置の基本概念を示す。バーチャルスクリーン型表示
装置は、画像（文字画像を含む）を表示する画像表示手
段１と、画像表示手段１により表示された画像を結像光
学上の物体とする像４Ａを所定の空中位置、即ち、リア
ルスクリーン４に投影結像させる投影光学系２と、投影
光学系２によりリアルスクリーン４に向かう発散性の結
像光束を、観察者の眼が位置すべき視域６の方向に向け
るとともに、バーチャルスクリーン５の位置に空中像５
Ａとして結像させるためのフィールド光学系３とを有す
る。

【００１８】像４Ａは、フィールド光学系３が無い場合
に、投影光学系２による結像光学系が結像する位置であ
り、この位置を上述の如く「リアルスクリーン」と呼
ぶ。図の光学配置においては、バーチャルスクリーン５
に空中像として結像するのは、リアルスクリーン４に結
像している像４Ａを「虚の物体」とする、フィールド光
学系３による実像であり、画像表示手段１に表示された
画像に対して「倒立像」である。

【００１９】画像表示手段１は、画像情報を出力する出
力装置、例えばコンピュータの出力装置や、テレビジョ
ンの画面を表示できる表示手段、例えば、カソードレイ
チューブ（ＣＲＴ）、液晶表示素子（ＬＣＤ）、デジタ
ルミラーデバイス（ＤＭＤ）等である。画像表示手段１
として、自ら発光するＣＲＴを用いる場合、付加的な照
明手段を必要としないが、ＬＣＤを用いる画像表示手段
の場合（図２は、この場合を想定している）は、ＬＣＤ
による表示手段１Ａの背面側に照明光源、拡散板、フィ
ルタ等からなる照明系１Ｂを配備して画像表示手段１を
構成すれば良く、ＤＭＤを有する画像表示手段の場合に
は、ＤＭＤに対して斜め前方より光を照射する照明光学
系を付加して画像表示手段を構成すればよい。投影光学
系２は、画像表示手段１により表示された画像を結像光
学上の物体として、その拡大像を投影結像する。フィー
ルド光学系３は、リアルスクリーン（フィールド光学系
３が無い時の、投影光学系２による結像光束の結像位
置）４の位置に結像しようとする発散性の光束を、観察
者の目を位置させるべき視域６の方向に向けるととも
に、正のパワーにより、バーチャルスクリーン５の位置
に空中像５Ａを結像させる。フィールド光学系３とし
て、図２では「正レンズ等の透過型結像素子」を示して
いるが、凹面鏡等の反射型結像素子、あるいはフレネル
光学系、ホログラム等の回折光学素子等をフィールド光
学系として用いることができる。勿論、光学系のレイア
ウトに応じ、画像表示手段１と投影光学系２との間、投
影光学系２とフィールド光学系３との間、さらにはフィ
ールド光学系３と視域６との間にミラー等を配して、画
像表示手段１から視域６に至る光路を屈曲させることが
できるし、投影光学系２やフィールド光学系３に凹面鏡
のような反射型結像素子を用いることにより上記光路の
屈曲を行って、所望の光学系レイアウトを実現すること
もできる。

【００２０】以下、前述の関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬ
Ｃ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）につき説明する。図１に示すよう
に、画像表示手段１の有効対角長をＤＬＣ、観察者に画
像が見える範囲である視域６の直径（視域径）をＥＲＤ
とし、投影光学系２の実効Ｆナンバー：Ｆeを、Ｆe＝Ｓｌ／ＰｕＤＳl：投影光学系の主点に対する表示手段距離ＰuＤ：投影光学系の射出瞳径とする。

【００２１】図１に示した各部の寸法や配置に関する記
号を、ＶＳＤ：バーチャルスクリーン５の対角長ＶＳＢ：リアルスクリーン４に対するバーチャルスクリ
ーン５の倍率ＶＳＢ＝Ｄv／Ｄr ＲＳＢ：画像表示手段１に対するリアルスクリーン４の
倍率ＲＳＢ＝Ｓl'／Ｓl ＤＬＣ：画像表示手段１の有効対角長Ｄr ：フィールド光学系３からリアルスクリーン４迄
の距離Ｄv ：フィールド光学系３からバーチャルスクリーン
５迄の距離ｆm ：フィールド光学系の焦点距離ｆm＝Ｓm×Ｓm'／（Ｓm−Ｓm'）ＰuＤ：投影光学系２の射出瞳径ＥＲＤ：視域の直径と定義する。

【００２２】これらを用いるとと、幾何光学の公式によ
り以下の式が得られる。

【００２３】先ず、結像の倍率関係から、ＶＳＤ＝ＶＳＢ×ＲＳＢ×ＤＬＣ＝(Ｄv／Ｄr)ＲＳＢ×ＤＬＣ＝(ｆm／(Ｄr＋ｆm))ＲＳＢ×ＤＬＣ＝ＲＳＢ×ＤＬＣ／｛（Ｄr／ｆm）＋１｝が得られる。また、Ｄr／ｆm＝(Ｓl'＋Ｓm)(１／Ｓm'−１／Ｓm) Ｓm／Ｓm'＝ＰuＤ／ＥＲＤより、（Ｄr／ｆm）＋１＝Ｓl'(１／Ｓm'−１／Ｓm)＋ＰuＤ／
ＥＲＤであり、従って、 (ＶＳＤ／ＤＬＣ)(Ｓl'／ｆm＋ＰuＤ／ＥＲＤ)＝ＲＳＢ＝Ｓl'／Ｓl となる。従って、 (ＶＳＤ／ＤＬＣ)(１／ｆm＋ＰuＤ／ＥＲＤ／Ｓl')＝１／Ｓl ・・・(1) となる。

【００２４】ところで、１／Ｄv＝１／ｆm＋１／Ｄr ＝１／Ｓm'−１／Ｓm＋１／（Ｓl'＋Ｓm）＝(Ｓm(Ｓl'＋Ｓm)−Ｓm'Ｓl')／(Ｓm'Ｓm(Ｓl'＋Ｓm)) であり、バーチャルスクリーン５から視域６迄の距離：
ＶＳＰは、ＶＳＰ＝Ｄv−Ｓm' ＝(Ｓm'Ｓm(Ｓl'＋Ｓm))／(Ｓm(Ｓl'＋Ｓm)−Ｓm'Ｓl')−Ｓm' ＝(Ｓm')²Ｓl／(Ｓm(Ｓl'＋Ｓm)−Ｓm'Ｓl') ＝(Ｓm'／Ｓm)／(１／Ｓm'＋Ｓm／(Ｓm'Ｓl')−１／Ｓm) であるから、ＶＳＰ＝(ＥＲＤ／ＰuＤ)／(１／ｆm＋ＰuＤ／ＥＲＤ／Ｓl') ・・・(2) となる。上記(1)式を(2)式で割ると、 (ＶＳＤ／ＤＬＣ)／ＶＳＰ＝(１／Ｓl)／(ＥＲＤ／Ｐu
Ｄ）となり、従って、（ＶＳＤ／ＤＬＣ)(ＥＲＤ／ＰuＤ)＝ＶＳＰ／Ｓl ・・・(3) となる。

【００２５】発明者らは、バーチャルスクリーン型表示
装置の開発過程で、「バーチャルスクリーン５の画面の
大きさと視域６の大きさとは反比例関係にあるらしい」
との知見を得ていたが、（３）式は、この知見の正しさ
を明確に証明している。

【００２６】バーチャルスクリーン型表示装置を設計す
るにあたっては、観察者が観察するバーチャルスクリー
ンを、観察者の眼から「どの程度の位置」に「どの程度
の大きさ」で設定すべきかが、設計上の重要な前提条件
となることが多い。これは、観察者が観察すべきバーチ
ャルスクリーン５の画面（空中像５Ａの大きさ）が、観
察者の眼前に張る視角の大きさをどう設定するかという
ことである。そこで、視角：ＶＳＤ／ＶＳＰを、(３)式
より求めてみると、ＶＳＤ／ＶＳＰ＝(ＤＬＣ／ＥＲＤ)(Ｓl／ＰuＤ) ・・・(4) となる。ここで、Ｓl／ＰuＤに着目すると、これは一般
の光学系を「実際に使用する時のＦナンバ」、即ち「実
効Ｆナンバ：Ｆe」である。従って（４）式の右辺にお
ける(Ｓl／ＰuＤ)をＦｅで置き換えることにより、ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／(ＥＲＤ×Ｆe) ・・・(5) が得られる。この（５）式から、視角：ＶＳＤ／ＶＳＰ
が、画像表示手段１の大きさ即ち、有効対角長：ＤＬＣ
に比例し、視域６の大きさ即ち「直径：ＥＲＤ」と、実
効Ｆナンバー：Ｆeとに反比例することがわかる。

【００２７】従って、バーチャルスクリーン型表示装置
を実際に設計するにあたっては、画像表示手段の有効対
角長：ＤＬＣ、投影光学系の実効Ｆナンバ：Ｆｅ、バー
チャルスクリーン上の空中像を観察者が観察可能な視域
の直径：ＥＲＤ、バーチャルスクリーンの対角長：ＶＳ
Ｄ、バーチャルスクリーンと視域との距離：ＶＳＰを設
計パラメータとし、これら５個の設計パラメータ：ＤＬ
Ｃ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰのうち、１〜３個を
設計の前提条件として決定し、所望の設計条件に応じ
て、残りの２〜４個のパラメータを、上記５個のパラメ
ータが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足するように設定することにより、設計の前提条件
を満足した所望のバーチャルスクリーン型表示装置を設
計することができる（請求項２８）。設計の前提条件と
しては、前述した視角：ＶＳＤ／ＶＳＰが重要な場合が
多く、この場合には、５個の設計パラメータ：ＤＬＣ，
Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰのうち、ＶＳＤとＶＳＰ
を設計の前提条件とすれば良い（請求項３０）、また、
ＥＲＤ即ち「視域の大きさ」は、観察者がバーチャルス
クリーンを観察できる領域であり、これが極端に狭い
と、観察者は観察中に殆ど頭部を動かすことができない
状態となり、観察者に苦痛を強いることになる。このよ
うな理由で、視域の大きさも設計にあたっての重要な因
子である。そこで、ＶＳＤとＶＳＰとＥＲＤを設計の前
提条件として設定することもできる（請求項３０）。実
際にバーチャルスクリーンに表示される画像を観察する
状況を前記「視角」の面から見ると、視角：ＶＳＤ／Ｖ
ＳＰの好ましい範囲は、０．０８〜０．６である。従っ
て、設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤは条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足するように決定もしくは設定されることが好まし
い（請求項２９）。

【００２８】また、バーチャルスクリーン型表示装置に
おいて、画像表示手段として、カソードレイチューブ、
液晶ディスプレイ素子、デジタルミラーデバイスのうち
の何れかを有するものを用いるような場合（請求項３
１）で、これらの市販品を利用する場合であると、画像
表示手段の有効対角長：ＤＬＣが予め決まってしまうの
で、このような場合には、設計パラメータ：ＤＬＣを、
設計の前提条件として決定し、残るパラメータを調整し
て所望のバーチャルスクリーン型表示装置を設計するこ
とが可能である（請求項３２）。

【００２９】なお、図１に即した説明で、フィールド光
学系３として「正レンズ等の透過型結像素子」を示した
が、フィールド光学系としては凹面鏡等の反射型結像素
子を用いることができ、図１のフィールド光学系として
凹面鏡（凹球面鏡）を用いた場合、焦点距離ｆmを実現
する凹球面鏡の曲率半径：Ｒは「Ｒ＝２ｆm」となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明のバーチャルスク
リーン型表示装置を、種々の形態の表示装置として実施
した実施の形態を説明する。図３は、この発明の「テレ
ビジョン」を、携帯テレビジョン（以下、「携帯ＴＶ」
と略記する）として実施した形態の例を示す。図３
（ａ）は、フィールド光学系３として「透過型結像素子
である正レンズ」を使用した携帯ＴＶ７を示す。テレビ
ジョン本体によりテレビジョン画像を表示されるディス
プレイ１はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等からなり、デ
ィスプレイ１の表示画像をバーチャルスクリーン５の位
置の空中像として結像させて観察する。（ｂ）は、フィ
ールド光学系８として反射型結像素子（例えば凹面鏡）
を用いた携帯ＴＶ９を示す。この場合、携帯ＴＶ９のケ
ーシング内は、ディスプレイ１を持つテレビジョン本体
と投影光学系２とからなるプロジェクタ構成となり、該
プロジェクタ構成により投影された画像は、ケーシング
外に設置されたフィールド光学系８を介してバーチャル
スクリーン５の位置に空中像として結像する。図３
（ａ）の構成では、投影光学系とフィールド光学系とが
テレビジョン本体とともに、携帯ＴＶ７のケーシング内
に全て収められているため、携帯ＴＶとしてのコンパク
ト化は達成されるが、バーチャルスクリーン位置はケー
シングに対して固定的であるので、観察者Ｍが表示画像
を見る位置は制約を受ける。（ｂ）の構成では、反射型
のフィールド光学系８をケーシング外に設置するため、
多少嵩張る構成となるが、フィールド光学系８の位置や
角度の調整により、観察者Ｍが空中像を見る「眼の位
置」の自由度が大きくなる。即ち、図３（ｂ）の携帯Ｔ
Ｖは、ディスプレイ１、投影光学系２、フィールド光学
系８は、設計基準として、条件：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）が満足されるように設計製造されるが、一旦製造された
携帯ＴＶ９においては、ＤＬＣはディスプレイ１の有効
対角長として、Ｆｅは投影光学系の有効Ｆナンバとして
定まる。上記フィールド光学系８の位置を可調整にする
と、パラメータ：ＶＳＤ，ＶＳＰ，ＥＲＤが、ある範囲
内で変化するので、フィールド光学系８の位置を調整す
ることにより、ＶＳＤ，ＶＳＰ，ＥＲＤを、観察者Ｍが
空中像を観察しやすいようにできる。

【００３１】図３に示す携帯ＴＶ７（９）は、有効対角
長：ＤＬＣを有するディスプレイ１に、テレビジョン画
像を表示するテレビジョン本体と、ディスプレイ１に表
示されたテレビジョン画像を物体とし、その像をリアル
スクリーンに向けて投影結像する投影光学系２と、該投
影光学系による発散性の結像光束を、観察者Ｍが画像観
察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン５
位置に空中像として結像させるフィールド光学系３
（８）とを有する。投影光学系２の射出瞳径をＰｕＤ、
投影光学系２の主点とディスプレイ１の画像表示部との
距離をＳｌとするとき、投影光学系２が、Ｆｅ＝Ｓｌ／
ＰｕＤで定義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、視域の
直径をＥＲＤ、バーチャルスクリーン５の対角長をＶＳ
Ｄ、バーチャルスクリーンと視域との距離をＶＳＰとす
るとき、ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰは、関
係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【００３２】図４は、この発明の「テレビ電話装置」
を、携帯テレビ電話装置（以下「携帯ＴＶ電話」と略記
する）として実施した形態の１例を示す図である。携帯
ＴＶ電話のケーシング１０に、画像表示手段（ディスプ
レイを持つ携帯テレビ電話装置本体）と投影光学系等か
らなるプロジェクタ部１１を設け、反射型のフィールド
光学系（例えば凹面鏡）１２がケーシングの外側に取り
付けられている。この例の場合、フィールド光学系１２
を、ポリカーボネイト等の樹脂材料で形成すれば軽量化
を図ることができ、片手で操作可能で携帯性に優れた携
帯ＴＶ電話が実現される。「受像のみの携帯ＴＶ電話」
とした場合には、撮影用のカメラは必要ないが、画像を
送信する構成の場合は、ＣＣＤ等の超小型カメラが、反
射型のフィールド光学系１２の裏面側等に設置される。
また、図４では、電話部とディスプレイや投影光学系が
一体化されているが、ディスプレイと投影装置およびフ
ィールド光学系をユニットとし、このユニットを一般の
携帯電話を装着して使用するような構成とすることもで
きる。即ち、図４に即して説明した携帯テレビ電話装置
は、有効対角長：ＤＬＣを有するディスプレイに、情報
画像を表示するテレビ電話装置本体と、ディスプレイに
表示された画像を物体とし、その像をリアルスクリーン
に向けて投影結像する投影光学系と（これらはケーシン
グ１０により一体化されている）、投影光学系による発
散性の結像光束を、観察者Ｍが画像観察可能な視域に向
けると共に、バーチャルスクリーン位置に空中像として
結像させるフィールド光学系１２とを有する。投影光学
系の有効Ｆナンバ：Ｆｅ、視域の直径：ＥＲＤ、バーチ
ャルスクリーンの対角長：ＶＳＤ、バーチャルスクリー
ンと視域との距離：ＶＳＰとするとき、ＤＬＣ，Ｆｅ，
ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰは、勿論、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【００３３】図５は、この発明の「コンピュータ」を、
小型モバイルコンピュータとして実施した形態の１例を
示す図である。この例は、ディスプレイと投影光学系と
をプロジェクタ部１４に内臓され、反射型のフィールド
光学系（例えば凹面鏡）を外付けされた表示装置１３
に、小型のモバイルコンピュータ１６を着脱可能とした
例である。モバイルコンピュータ１６は、表示装置１３
からとり外して「それ自体で使用する」こともできる。
バーチャルスクリーン型の小型モバイルコンピュータと
して使用するときは、モバイルコンピュータ１６を、コ
ンピュータ本体として表示装置１３に取付け、表示画像
をプロジェクタ部１４のディスプレイに表示する。この
表示画像はプロジェクタ部１４の投影光学系により投影
され、フィールド光学系１５によりバーチャルスクリー
ン上に空中像として結像される。前記ＤＬＣ，Ｆｅ，Ｅ
ＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬ
Ｃ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することはいうまでもな
い。表示装置１３内に「モデムを内蔵」し、携帯電話１
７を接続して画像情報をモバイルコンピュータ１６で受
信し、空中像として表示させることも可能である。さら
にＣＣＤ等の超小型カメラを接続すれば、撮影画像の送
信機能や、ＴＶ電話としての機能を持たせることが可能
となる。

【００３４】図６は、この発明の「ビデオプレーヤ」
を、携帯ビデオプレーヤ（ビデオテーププレーヤ、デジ
タルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ）として実施し
た例を示す図である。ビデオプレーヤ１８のケーシング
内に、ディスプレイと投影光学系等からなるプロジェク
タ部１９を設け、反射型のフィールド光学系（例えば凹
面鏡）２０をケーシング外側に取り付けている。プロジ
ェクタ部１９に設けられたＬＣＤ等のディスプレイに、
ビデオプレーヤ本体によりビデオ画像が表示され、表示
されたビデオ画像を物体とする像が、投影結像光学系に
よりリアルスクリーンに向けて投影結像される。この発
散性の結像光学系は、フィールド光学系２０により、観
察者が画像観察可能な視域に向けられ、バーチャルスク
リーン位置に空中像として結像される。前記ＤＬＣ，Ｆ
ｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰは、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足する。

【００３５】図７は、この発明の「コンピュータ」を、
ラップトップやノートブックタイプのパーソナルコンピ
ュータの表示装置として実施した形態の１例を示す図で
あり、コンピュータ２１のケーシング内に、ディスプレ
イと投影光学系等からなるプロジェクタ部２２を設け、
蓋部を兼ねた反射型のフィールド光学系（例えば凹面
鏡）２３をケーシング外側に取り付けた例である。この
例の場合、通常のバックライト付きＬＣＤを用いた直視
型のディスプレイに比べ、軽量化、省電力化が図れる。
図８は、この発明の「コンピュータ」を、デスクトップ
タイプのパーソナルコンピュータとして実施した形態の
１例を示す図であり、デスク２４内にディスプレイと投
影光学系等からなるプロジェクタ部２５を設置し、反射
型のフィールド光学系（例えば凹面鏡、反射型ホログラ
ム等）２６をデスク上に設置した例である。デスク２４
に収納されたコンピュータ本体により、表示画像をプロ
ジェクタ部２６のディスプレイに表示し、投影像をフィ
ールド光学系２６によりバーチャルスクリーン５上に結
像させる。この実施の形態の場合、従来のＣＲＴ等の大
型なディスプレイを用いる場合に比してデスク上の占有
スペースが少なくて済む。また、反射型のフィールド光
学系２６の反射率を調整することにより、背景を透視す
ることもできる。

【００３６】図９は、この発明の「バーチャルスクリー
ン型表示装置」を、タクシー等の自動車２７の「後部座
席側の表示装置」に実施した形態の１例を示す図であ
る。後部座席内に、画像表示手段と投影光学系等からな
るプロジェクタ部２８を設置し、保護ガラスを兼用した
反射型のフィールド光学系（例えば凹面鏡）２９を運転
席と後部座席との間に設置した。この場合、保護ガラス
を兼ねた反射型フィールド光学系２９の反射率を調整す
ることにより、自動車前方の様子と表示画像とを同時に
見るようにすることができ、このようにすると、後部座
席の乗員である観察者Ｍに不安感を抱かせることがな
い。

【００３７】図１０は、この発明のバーチャルスクリー
ン型表示装置を、航空機等の座席用の表示装置として実
施した形態の１例を示す図である。座席３０の肘掛等内
に、画像表示手段と投影光学系等からなるプロジェクタ
部３１を設置し、反射型のフィールド光学系（例えば凹
面鏡）３２を、天井３４に設置した。フィールド光学系
３２は、駆動装置３３によって座席３０の背もたれと連
動して移動するように構成され、背もたれを立てた状態
では天井側に移動して邪魔に成らないようになってお
り、背もたれを倒すと表示用位置に移動するようになっ
ている。従来の、ＣＲＴやＬＣＤ等を用いて画像を表示
する場合だと、夜間飛行時等、機内が暗い状態で使用す
ると画面の光がもれて他人の迷惑になるが、バーチャル
スクリーン型表示装置は視域が狭いため、観察者Ｍにし
か画像が見えず、他人の迷惑にならない。図１１は、デ
スクトップタイプのバーチャルスクリーン型表示装置を
大画面化した実施の形態の例で、近年普及してきている
カプセルオフィス等にバーチャルスクリーン型表示装置
を設置した例を示す図である。バーチャルスクリーン型
表示装置は、プロジェクタ部３６の画像表示手段の画面
サイズを大きくし、且つ、反射型で大型のフィールド光
学系３７を設置することにより大画面化が可能となる
が、デスク３５上の占有スペースは、従来の大画面ＣＲ
Ｔ等に比べて少なくて済む。窓の無いカプセルオフィス
等では、壁面側にフィールド光学系３７を設置して、風
景等の画像を表示させれば、狭いカプセルオフィス内で
も圧迫感を感じることなく仕事できる。また、ノートブ
ックタイプのコンピュータ等をプロジェクタ部に接続
し、その画像をバーチャルスクリーン型表示装置に表示
させることも可能である。

【００３８】図１２は、この発明のバーチャルスクリー
ン型表示装置を、リラクゼーションカプセル内の表示装
置に実施した形態の例を示す図である。カプセル３８内
の枕元に、画像表示手段と投影光学系等からなるプロジ
ェクタ部４０を設置し、カプセル３８の球面状の透明な
窓部３９の凹面側を、反射型のフィールド光学系３２と
して利用した。バーチャルスクリーン５の表示画像を見
ながら窓外も同時に見ることができるため、カプセルの
狭い空間内でも圧迫感を感じることなくリラックスでき
る。図１３は、この発明のバーチャルスクリーン型表示
装置を、病院等のベットに設置した実施の形態の１例を
示す図である。ベッドの枕元等に、画像表示手段と投影
光学系等からなるプロジェクタ部４１を設置し、反射型
のフィールド光学系（例えば凹面鏡）４２を移動自在に
スタンド４３で支持した例である。この例では、フィー
ルド光学系４２の位置・傾きを調整設定でき、寝た姿勢
で一番楽に見られる位置にバーチャルスクリーン５を設
定できるので、患者は楽に表示画像を見ることができ
る。また、病院の大部屋等に入院している場合、通常の
ＣＲＴやＬＣＤによる画像表示は、画面の光が洩れて他
の患者の迷惑になることがあるが、バーチャルスクリー
ン型表示装置の場合は、視域が狭いため観察者にしか画
像が見えず、他人の迷惑にならない。

【００３９】図１４は、この発明のバーチャルスクリー
ン型表示装置を、社長室や重役室等に設置されるエグゼ
クティブディスプレイとして実施した例を示す図であ
る。画像表示手段と投影光学系等からなるプロジェクタ
部４４をデスク４６の上あるいはデスク内に設置し、大
型で反射型のフィールド光学系（例えば凹面鏡）４５を
デスク上に設置した。プロジェクタ部４４は、隣室の秘
書室に設置されたビデオカメラと接続され、来客がある
と、空中のバーチャルスクリーンに秘書の顔が表示され
てその旨を伝え、必要なら来客の姿を映すことができ
る。また、通常はパーソナルコンピュータ等の画面を表
示して、それに向かって仕事をすることもできるし、Ｔ
Ｖ画像やビデオ画像を表示させることもできる。また、
フィールド光学系４５の反射率を低く設定しておけば、
その背景を透視でき、画像表示が不要なときには、フィ
ールド光学系４５の背後の窓の外等をそのまま見ること
ができる。勿論、図７〜図１４に即して説明した各例に
おいて、前記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳＤ，ＶＳＰ
は、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）
を満足する。

【００４０】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げる。実施例１実施例１は、画像表示手段の「表示手段」として、現在
入手可能な最小のＬＣＤである０．５５型ＬＣＤ（ＤＬ
Ｃ＝０．５５inch≒１４ｍｍ）を用いて、そのコンパク
ト性・軽量性を生かし、主として図３に示すような「携
帯ＴＶ」や、図４に示すような「携帯ＴＶ電話」、図５
に示すような「小型モバイルコンピュータ」等として実
施する場合の例である。ＬＣＤによる表示手段の背面側
には、照明光源、拡散板、フィルタ等からなる照明系を
配備する。投影光学系としては、焦点距離：ｆｌ＝４０
ｍｍ、Ｆナンバー：Ｆ＝１．２の「投影レンズ」を用
い、その主点の手前：Ｓl ＝−３６ｍｍの位置に、表示
素子としての上記０．５５型ＬＣＤを置く。フィールド
光学系の焦点距離：ｆm ＝１６６．７ｍｍとするが、こ
こではフィールド光学系として、曲率半径：Ｒ≒３３３
ｍｍの「凹面鏡（凹球面鏡）」を用いる。上記の如く、
投影レンズの主点の手前：Ｓl ＝−３６ｍｍにＬＣＤを
設置し、他方の主点の後方：２５０ｍｍ（図１における
Ｓm ＝−２５０ｍｍ）にフィールド光学系としての凹面
鏡を置き、この凹面鏡からＳm' ＝５００ｍｍの位置に
ある視域に観察者の眼を置くと、観察者の眼前のＶＳＰ
≒２７０ｍｍの空中に、対角長：ＶＳＤ＝５２．６（ｍ
ｍ）≒２．１（inch)のバーチャルスクリーンが浮か
ぶ。この時、ＶＳＤ／ＶＳＰ＝０．１９４，ＥＲＤ＝６
６．７ｍｍであり、ＬＣＤが投影レンズに対して張る
（半）角度：ＯＡは１１度、実効Ｆナンバー：Ｆe＝
１．１で、球面収差、コマ収差の補正は難しくなるが十
分設計可能である。また、視域の直径：ＥＲＤ＝６６．
７ｍｍであり、通常人の両目の間隔６２〜６５ｍｍに対
し、充分余裕があるとは言い難いが、実施例１の場合、
携帯用であることを想定しているので、視域を、観察者
が簡単に自分の眼の位置に合わせられるので、観察上、
特に問題はない。

【００４１】実施例２実施例２は実施例１と同様、画像表示手段の表示手段と
して、０．５５型ＬＣＤ（ＤＬＣ＝０．５５inch≒１４
ｍｍ）を用い、そのコンパクト性・軽量性を生かし、主
として、図３に示すような「携帯ＴＶ」や、図４に示す
ような「携帯ＴＶ電話」、図５に示すような「小型モバ
イルコンピュータ」等として実施する場合である。投影
光学系としては、焦点距離：ｆl ＝４０ｍｍ、Ｆナンバ
ー：Ｆ＝１．８の投影レンズを用い、その主点の手前：
Ｓl ＝−３２ｍｍの位置に表示手段としてのＬＣＤを置
く（表示手段の背面側には、照明光源、拡散板、フィル
タ等からなる照明系を配備する）。フィールド光学系の
焦点距離：ｆm ＝１９０．５ｍｍとし、フィールド光学
系として曲率半径：Ｒ＝３８１ｍｍの凹面鏡（凹球面
鏡）を用いる。投影レンズの主点の手前：Ｓl ＝−３２
ｍｍに上記ＬＣＤを設置し、他方の主点の後方２５０ｍ
ｍ（図１に示すＳm ＝−２５０ｍｍ）に、フィールド光
学系としての焦点距離：ｆm ＝１９０．５ｍｍの上記凹
面鏡を置き、この凹面鏡からＳm'＝８００ｍｍの位置に
ある視域に観察者の眼を置くと、観察者の眼前のＶＳＰ
≒４４４ｍｍの空中に対角長：ＶＳＤ＝６０．７（ｍ
ｍ）≒２．４(inch)のバーチャルスクリーンが浮かぶ。
この時、ＶＳＤ／ＶＳＰ＝０．１３７，ＥＲＤ＝７１．
７ｍｍであり、ＬＣＤが投影レンズに対して張る（半）
角度：ＯＡは１２．３度、実効Ｆナンバー：Ｆe＝１．
４である。また、視域の直径：ＥＲＤ＝７１．７ｍｍと
なり、実施例１よりも若干広い視域が得られる。

【００４２】実施例３実施例３は、上記実施例１，２と同様、画像表示手段の
表示手段として、０．５５型ＬＣＤ（ＤＬＣ＝０．５５
inch≒１４ｍｍ）を使い、そのコンパクト性・軽量性を
生かし、携帯ＴＶや携帯ＴＶ電話、小型モバイルコンピ
ュータ等として実施する場合の例であるが、光学系配置
は実施例１，２と同様の説明となるので、各部の詳細な
数値を下記の表１，２（実施例の一覧表１，２）に示
し、説明を省略する。

【００４３】実施例４実施例４は、画像表示手段の表示手段として、１．３５
型ＬＣＤ（ＤＬＣ＝１．３５inch≒３４．３ｍｍ）を使
い、その高密度と適度のコンパクト性・軽量性を生か
し、主として図５に示すような「モバイルコンピュータ
やサブノートタイプのパーソナルコンピュータ」、図６
に示すような「携帯用ビデオプレーヤ」、あるいは図９
に示すような「自動車の後部座席（タクシーの客席等）
等に設置する表示装置」として実施する場合の例であ
る。投影光学系２としては、焦点距離：ｆl ＝４０ｍ
ｍ、Ｆナンバー：Ｆ＝１．４の投影レンズを用い、その
主点の手前：Ｓl ＝−４８ｍｍに表示手段として、前記
１．３５型ＬＣＤを置く。フィールド光学系３の焦点距
離：ｆm ＝１７６．５ｍｍとし、フィールド光学系とし
て曲率半径：Ｒ＝３５３ｍｍの凹面鏡（凹球面鏡）を用
いる。投影レンズの主点の手前：Ｓl ＝−４８ｍｍにＬ
ＣＤを設置し、他方の主点の後方：２５０ｍｍ（図１の
Ｓm ＝−２５０ｍｍ）にフィールド光学系として上記凹
面鏡を置き、この凹面鏡からＳm'＝６００ｍｍの位置に
ある視域に、観察者の眼を置くと、観察者の眼前のＶＳ
Ｐ≒６１０ｍｍの空中に、対角長：ＶＳＤ＝１８１．９
（ｍｍ）≒７．２（inch)のバーチャルスクリーンが浮
かぶ。

【００４４】この時、ＶＳＤ／ＶＳＰ＝０．２９８，Ｅ
ＲＤ＝６８．６ｍｍであり、ＬＣＤが投影レンズに対し
て張る（半）角度：ＯＡは１９．７度で、実効Ｆナンバ
ー：Ｆe＝１．７である。

【００４５】実施例５〜８実施例５〜８は、実施例４と同様、画像表示手段の表示
手段として１．３５型ＬＣＤ（ＤＬＣ＝１．３５inch≒
３４．３ｍｍ）を使い、その高密度と適度のコンパクト
性・軽量性を生かし、主としてモバイルコンピュータや
サブノートタイプのパーソナルコンピュータ、携帯用ビ
デオプレーヤ等の表示装置、自動車の後部座席（タクシ
ーの客席等）等に設置する表示装置として使う場合の例
であり、光学系配置等は実施例４と同様の説明となるの
で、各部の詳細な数値を下記の表１，２（実施例の一覧
表１，２）に示し、説明を省略する。実施例９〜１３実施例９〜１３は、画像表示手段の表示手段として、
３．３型ＬＣＤ（ＤＬＣ＝３．３inch≒８３．８ｍｍ）
を使い、比較的大きな画面が必要な、図７に示す如きラ
ップトップタイプ（あるいは通常のノートタイプ）のパ
ーソナルコンピュータや、デスクトップタイプのパーソ
ナルコンピュータや、図８のようなデスクトップ型の表
示装置、図１３に示すような「病院のベットで寝ながら
見られるパーソナルテレビジョン」、図１０のように
「航空機や列車の天井（あるいはシートの後側）に付け
て、他人に迷惑をかけること無く、好きなテレビ番組や
ビデオソフト等を見られる公共パーソナルテレビジョ
ン」等、広い用途に実施される例である。実施例９〜１
３の場合も、光学系配置等の説明は実施例４と同様の説
明となるので、各部の詳細な数値を下記の表１，２（実
施例の一覧表１，２）に示し、説明を省略する。

【００４６】実施例１４〜１９実施例１４〜１９は、画像表示手段の表示手段として、
５型の高精細のＣＲＴ（ＤＬＣ＝５．０inch＝１２７ｍ
ｍ）を使い、「明るく高精細な大画面」のバーチャルス
クリーンを得ようとするもので、「３次元ＣＡＤ用バー
チャルスクリーンディスプレイ」や、図１１に示すよう
な「カプセルオフィス用ディスプレイ」、図１２に示す
ような「リラクゼーションカプセル用ディスプレイ」、
図１４のような「エグゼクティブディスプレイ」等とし
て実施される例である。また「パーソナルテレビジョン
のハイスペックバージョン」としての実施等も考えられ
る。実施例１４〜１９の場合も、光学系配置等の説明
は実施例４と同様の説明となるので、各部の詳細な数値
を下記の表１，２（実施例の一覧表１，２）に示し、説
明を省略する。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】実施例１〜１９が何れも、関係：ＶＳＤ／
ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することはい
うまでもなく、このことは、表１，２の数値を上記関係
にあてはめることにより容易に確かめることができる。
また、実施例１〜１９において、ＶＳＤ／ＶＳＰの値は
最小が０．１０６（実施例１９）で、最大が０．５２４
（実施例１３）であり、ＶＳＤ／ＶＳＰの値が０．０８
〜０．６の範囲内にあり、同範囲内において、有効対角
長：ＤＬＣの比較的小さい画像表示手段（小型ＣＲＴ，
ＬＣＤ，ＤＭＤ等）を用い、実用に供しうる適当なバー
チャルスクリーン型表示装置を容易に実現できることが
分かる。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、バーチャルスク
リーン型表示装置は、従来、「その原理が有効に働く光
学的・物理的範囲」が明確でなかったため、所望の装置
を作製するのに設計を試行錯誤で行わねばならなかった
が、この発明においては上記光学的・物理的範囲が明確
になり、設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳ
Ｄ，ＶＳＰに関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足させることにより、所望のバーチャルスクリーン
型表示装置を、容易且つ確実に設計・製造して実現で
き、さらに具体的には、携帯ＴＶ、携帯ＴＶ電話、携帯
用ビデオプレーヤ、小型モバイルコンピュータ、ノート
ブックコンピュータ等の携帯性に優れた小型の表示装置
から、デスクトップタイプのパーソナルコンピュータ用
表示装置やパーソナルＴＶ用表示装置等の中型の表示装
置や、カプセルオフィス用ディスプレイ、リラクゼーシ
ョンカプセル用ディスプレイ、エグゼクティブディスプ
レイ等の比較的大型な設置タイプの表示装置まで広く実
施することができる。また、上記関係の満足される範囲
で、空中像の結像位置を調整する機能を付加することも
可能で、このような機能を付加すれば、使用時に使用者
が「最適の結像位置」を設定することにより、空中像観
察による眼の疲れを軽減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバーチャルスクリーン型表示装置の
構成及び光学系配置の説明図である。

【図２】バーチャルスクリーン型表示装置の基本概念を
示す図である。

【図３】この発明のテレビジョンの実施の形態を説明す
るための図である。

【図４】この発明のテレビ電話装置の実施の１形態を説
明するための図である。

【図５】この発明のコンピュータの実施の１形態を説明
するための図である。

【図６】この発明のビデオプレーヤの実施の１形態を説
明するための図である。

【図７】この発明のコンピュータの実施の別形態を説明
するための図である。

【図８】この発明のデスクトップ型コンピュータの実施
の１形態を説明するための図である。

【図９】この発明のバーチャルスクリーン型表示装置の
実施の１形態を説明するための図である。

【図１０】この発明のバーチャルスクリーン型表示装置
の実施の別形態を説明するための図である。

【図１１】この発明のバーチャルスクリーン型表示装置
の実施の別形態を説明するための図である。

【図１２】この発明に係るバーチャルスクリーン型表示
装置の実施の他の形態を説明するための図である。

【図１３】この発明に係るバーチャルスクリーン型表示
装置の実施のさらに他の形態を説明するための図であ
る。

【図１４】この発明に係るバーチャルスクリーン型表示
装置の実施のさらに他の形態を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１：画像表示手段１Ａ：表示手段（ＬＣＤ等）１Ｂ：照明系２：投影光学系３：フィールド光学系４：リアルスクリーン（ＲＳ）５：バーチャルスクリーン（ＶＳ）６：視域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有効対角長：ＤＬＣを有し、表示すべき画
像を表示する画像表示手段と、該画像表示手段により表示された画像を物体とし、その
像をリアルスクリーンに向けて投影結像する投影光学系
と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させるフィールド光学系とを有
し、上記投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、上記投影光学系の
主点と上記画像表示手段の画像表示部との距離をＳｌと
するとき、上記投影光学系が、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定
義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することを特徴とするバーチャルスクリーン型表
示装置。
【請求項２】請求項１記載のバーチャルスクリーン型表
示装置において、観察者が、目を視域に位置させたとき、空中像がバーチ
ャルスクリーン位置に見えるように、フィールド光学系
が構成されていることを特徴とするバーチャルスクリー
ン型表示装置。
【請求項３】請求項１または２記載のバーチャルスクリ
ーン型表示装置において、投影光学系が唯１個のレンズを有することを特徴とする
バーチャルスクリーン型表示装置。
【請求項４】請求項１または２または３記載のバーチャ
ルスクリーン型表示装置において、フィールド光学系が
唯１個のレンズを有することを特徴とするバーチャルス
クリーン型表示装置。
【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
バーチャルスクリーン型表示装置において、ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤが条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足することを特徴とするバーチャルスクリーン型表
示装置。
【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載のバーチャ
ルスクリーン型表示装置において、画像表示手段が、少なくとも、カソードレイチューブ、
液晶ディスプレイ素子、デジタルミラーデバイスのうち
の何れかを有することを特徴とするバーチャルスクリー
ン型表示装置。
【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載のバーチャ
ルスクリーン型表示装置において、投影光学系が、画像表示手段により表示された画像の拡
大像を投影結像するものであることを特徴とするバーチ
ャルスクリーン型表示装置。
【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載のバーチャ
ルスクリーン型表示装置において、投影光学系が、投影
レンズを有することを特徴とするバーチャルスクリーン
型表示装置。
【請求項９】請求項１〜７の任意の１に記載のバーチャ
ルスクリーン型表示装置において、投影光学系が少なくとも、正レンズ、反射結像素子、フ
レネル光学系、ホログラム、凹面鏡のうちの何れかを有
することを特徴とするバーチャルスクリーン型表示装
置。
【請求項１０】有効対角長：ＤＬＣを有し、表示すべき
画像を表示する画像表示手段を用意する工程と、該画像表示手段により表示された画像を物体とし、その
像をリアルスクリーンに向けて投影結像する光学系であ
って、その射出瞳径：ＰｕＤ、その主点と上記画像表示
手段の画像表示部との距離：Ｓｌにより、Ｆｅ＝Ｓｌ／
ＰｕＤで定義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有する投影光
学系を用意する工程と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に、空中像として結像させるフィールド光学系を用
意する工程と、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足するように、上記画像表示手段、投影光学系およ
びフィールド光学系を、組み合わせる工程とを有するこ
とを特徴とするバーチャルスクリーン型表示装置の製造
方法。
【請求項１１】請求項１０記載の製造方法において、用意される投影光学系が、唯１個のレンズを有すること
を特徴とする、バーチャルスクリーン型表示装置の製造
方法。
【請求項１２】請求項１０または１１記載の製造方法に
おいて、用意されるフィールド光学系が、唯１個のレンズを有す
ることを特徴とするバーチャルスクリーン型表示装置の
製造方法。
【請求項１３】請求項１０または１１または１２記載の
製造方法において、画像表示手段、投影光学系およびフィールド光学系を組
み合わせる工程が、条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足するように実行されることを特徴とするバーチャ
ルスクリーン型表示装置の製造方法。
【請求項１４】請求項１０〜１３の任意の１に記載の製
造方法において、用意される画像表示手段が、少なくとも、カソードレイ
チューブ、液晶ディスプレイ素子、デジタルミラーデバ
イスのうちの何れかを有することを特徴とするバーチャ
ルスクリーン型表示装置の製造方法。
【請求項１５】請求項１０〜１４の任意の１に記載の製
造方法において、用意される投影光学系が、画像表示手段により表示され
た画像の拡大像を投影結像するものであることを特徴と
する、バーチャルスクリーン型表示装置の製造方法。
【請求項１６】請求項１０〜１５の任意の１に記載の製
造方法において、用意される投影光学系が、投影レンズを有することを特
徴とするバーチャルスクリーン型表示装置の製造方法。
【請求項１７】請求項１０〜１６の任意の１に記載の製
造方法において、用意される投影光学系が、少なくとも、正レンズ、反射
結像素子、フレネル光学系、ホログラム、凹面鏡のうち
の何れかを有することを特徴とするバーチャルスクリー
ン型表示装置の製造方法。
【請求項１８】有効対角長：ＤＬＣを有するディスプレ
イに、テレビジョン画像を表示するテレビジョン本体
と、上記ディスプレイに表示されたテレビジョン画像を物体
とし、その像をリアルスクリーンに向けて投影結像する
投影光学系と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させるフィールド光学系とを有
し、上記投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、上記投影光学系の
主点と上記ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌと
するとき、上記投影光学系が、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定
義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することを特徴とするテレビジョン。
【請求項１９】有効対角長：ＤＬＣを有するディスプレ
イに、情報画像を表示するテレビ電話装置本体と、上記ディスプレイに表示された画像を物体とし、その像
をリアルスクリーンに向けて投影結像する投影光学系
と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させるフィールド光学系とを有
し、上記投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、上記投影光学系の
主点と上記ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌと
するとき、上記投影光学系が、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定
義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することを特徴とするテレビ電話装置。
【請求項２０】有効対角長：ＤＬＣを有するディスプレ
イに、表示すべき情報画像を表示するコンピュータ本体
と、上記ディスプレイに表示された画像を物体とし、その像
をリアルスクリーンに向けて投影結像する投影光学系
と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させるフィールド光学系とを有
し、上記投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、上記投影光学系の
主点と上記ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌと
するとき、上記投影光学系が、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定
義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することを特徴とするコンピュータ。
【請求項２１】請求項２０記載のコンピュータにおい
て、コンピュータ本体がラップトップコンピュータであるこ
とを特徴とするコンピュータ。
【請求項２２】請求項２０記載のコンピュータにおい
て、コンピュータ本体がノート型コンピュータであることを
特徴とするコンピュータ。
【請求項２３】請求項２０記載のコンピュータにおい
て、コンピュータ本体が小型モバイルコンピュータであるこ
とを特徴とするコンピュータ。
【請求項２４】請求項２０記載のコンピュータにおい
て、コンピュータ本体がデスクトップ型パーソナルコンピュ
ータであることを特徴とするコンピュータ。
【請求項２５】有効対角長：ＤＬＣを有するディスプレ
イに、ビデオ画像を表示するビデオプレーヤ本体と、上記ディスプレイに表示されたテレビジョン画像を物体
とし、その像をリアルスクリーンに向けて投影結像する
投影光学系と、該投影光学系による発散性の結像光束を、観察者が画像
観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリーン
位置に空中像として結像させるフィールド光学系とを有
し、上記投影光学系の射出瞳径をＰｕＤ、上記投影光学系の
主点と上記ディスプレイの画像表示部との距離をＳｌと
するとき、上記投影光学系が、Ｆｅ＝Ｓｌ／ＰｕＤで定
義される実効Ｆナンバ：Ｆｅを有し、上記視域の直径をＥＲＤ、上記バーチャルスクリーンの
対角長をＶＳＤ、上記バーチャルスクリーンと視域との
距離をＶＳＰとするとき、上記ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足することを特徴とするビデオプレーヤ。
【請求項２６】請求項２５記載のビデオプレーヤにおい
て、ビデオプレーヤ本体が、ビデオテーププレーヤであるこ
とを特徴とするビデオプレーヤ。
【請求項２７】請求項２５記載のビデオプレーヤにおい
て、ビデオプレーヤ本体が、ビデオディスクプレーヤである
ことを特徴とするビデオプレーヤ。
【請求項２８】画像表示手段により表示された画像を物
体として、投影光学系により上記画像の像をリアルスク
リーンに向けて投影結像し、上記投影光学系による発散
性の結像光束を、フィールド光学系により、観察者が画
像観察可能な視域に向けると共に、バーチャルスクリー
ン位置に空中像として結像させ、上記空中像を観察する
ようにしたバーチャルスクリーン型表示装置を設計する
方法であって、画像表示手段の有効対角長：ＤＬＣ、投影光学系の実効
Ｆナンバ：Ｆｅ、バーチャルスクリーン上の空中像を観
察者が観察可能な視域の直径：ＥＲＤ、上記バーチャル
スクリーンの対角長：ＶＳＤ、上記バーチャルスクリー
ンと視域との距離：ＶＳＰを設計パラメータとし、これら５個の設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，
ＶＳＤ，ＶＳＰのうち、１〜３個を設計の前提条件とし
て決定し、所望の設計条件に応じて、残りの２〜４個の
パラメータを、上記５個のパラメータが、関係：ＶＳＤ／ＶＳＰ＝ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）を満足するように設定することを特徴とする、バーチャ
ルスクリーン型表示装置の設計方法。
【請求項２９】請求項２８記載の設計方法において、設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤが条件：０．０８＜ＤＬＣ／（ＥＲＤ×Ｆｅ）＜０．６を満足するように決定もしくは設定されることを特徴と
するバーチャルスクリーン型表示装置の設計方法。
【請求項３０】請求項２８または２９記載の設計方法に
おいて、５個の設計パラメータ：ＤＬＣ，Ｆｅ，ＥＲＤ，ＶＳ
Ｄ，ＶＳＰのうち、ＶＳＤとＶＳＰ、もしくは、ＶＳＤ
とＶＳＰとＥＲＤが設計の前提条件として設定されるこ
とを特徴とするバーチャルスクリーン型表示装置の設計
方法。
【請求項３１】請求項２８または２９記載の設計方法に
おいて、画像表示手段が、少なくとも、カソードレイチューブ、
液晶ディスプレイ素子、デジタルミラーデバイスのうち
の何れかを有することを特徴とするバーチャルスクリー
ン型表示装置の設計方法。
【請求項３２】請求項３１記載の設計方法において、少なくとも設計パラメータ：ＤＬＣが、設計の前提条件
として決定されることを特徴とするバーチャルスクリー
ン型表示装置の設計方法。
【請求項３３】請求項２８〜３２の任意の１に記載の設
計方法において、画像表示手段が、テレビジョン本体またはテレビ電話装
置本体であることを特徴とするバーチャルスクリーン型
表示装置の設計方法。
【請求項３４】請求項２８〜３２の任意の１に記載の設
計方法において、画像表示手段が、ラップトップコンピュータもしくはノ
ート型コンピュータもしくは小型モバイルコンピュータ
またはデスクトップ型パーソナルコンピュータであるこ
とを特徴とするバーチャルスクリーン型表示装置の設計
方法。
【請求項３５】請求項２８〜３２の任意の１に記載の設
計方法において、画像表示手段が、ビデオテーププレーヤまたはビデオデ
ィスクプレーヤであることを特徴とするバーチャルスク
リーン型表示装置の設計方法。