JP2000267042A - 頭部搭載型映像表示装置 - Google Patents
頭部搭載型映像表示装置Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
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- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高解像でボケの少ない画像表示が可能な頭部
搭載型映像表示装置を提供する。 【解決手段】 微小２次点光源３からの光は、コリメー
タレンズ５により平行光となり、薄膜積層型フィルター
１１により所定のスペクトル幅を有する光のみが透過し
て画像表示用空間変調器６に照射され、画像表示用空間
変調器６で変調された後、第１の反射型回折素子８Ａに
より非対称に反射され、第２の反射型回折素子８Ｂによ
り非対称に反射されと共に眼９の瞳９ａの中心１０に集
光し、網膜９ｂに映像が投影される。微小２次点光源３
を用いることにより部分的コヒーレント照明光が得ら
れ、その照明光を所定のスペクトル幅に制限し、その光
を回折素子８Ａに入射することにより、回折光の広がり
が小さくなり、画像を投影した際のボケを抑制して、高
解像の画像を投影することが可能になる。
搭載型映像表示装置を提供する。 【解決手段】 微小２次点光源３からの光は、コリメー
タレンズ５により平行光となり、薄膜積層型フィルター
１１により所定のスペクトル幅を有する光のみが透過し
て画像表示用空間変調器６に照射され、画像表示用空間
変調器６で変調された後、第１の反射型回折素子８Ａに
より非対称に反射され、第２の反射型回折素子８Ｂによ
り非対称に反射されと共に眼９の瞳９ａの中心１０に集
光し、網膜９ｂに映像が投影される。微小２次点光源３
を用いることにより部分的コヒーレント照明光が得ら
れ、その照明光を所定のスペクトル幅に制限し、その光
を回折素子８Ａに入射することにより、回折光の広がり
が小さくなり、画像を投影した際のボケを抑制して、高
解像の画像を投影することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、頭部に搭載する頭
部搭載型映像表示装置に関し、特に、高解像でボケの少
ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置する。
部搭載型映像表示装置に関し、特に、高解像でボケの少
ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、網膜直接描画方式の従来の頭部
搭載型映像表示装置を示す。この装置において、光源１
から出射した光は、集光レンズ２で集光された後、焦点
位置に置いたピンホール４で微小２次点光源３を形成
し、その後球面波となって発散する。この時点で発散光
は、部分的コヒーレント照明光になる。その後、コリメ
ータレンズ５により平行光となって透過型画像表示用空
間変調器６に入射し、画像信号に応じて変調された後、
透明基板７に密着形成された第１の反射型回折素子８Ａ
に照射される。第１の反射型回折素子８Ａは、例えば、
反射型ＬＯＡホログラム光学素子で構成されており、光
を非対称に反射する。第１の反射型回折素子８Ａで反射
された光は、透明基板７の内面７ａで反射した後、第２
の反射型回折素子８Ｂに照射される。第２の反射型回折
素子８Ｂは、例えば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子
で構成されており、光を非対称に反射すると共に眼球９
の瞳９ａの中心１０に集光し、網膜９ｂへと投影する。
部分的コヒーレント照明光を用いているので、高解像度
の映像を投影することができる。
搭載型映像表示装置を示す。この装置において、光源１
から出射した光は、集光レンズ２で集光された後、焦点
位置に置いたピンホール４で微小２次点光源３を形成
し、その後球面波となって発散する。この時点で発散光
は、部分的コヒーレント照明光になる。その後、コリメ
ータレンズ５により平行光となって透過型画像表示用空
間変調器６に入射し、画像信号に応じて変調された後、
透明基板７に密着形成された第１の反射型回折素子８Ａ
に照射される。第１の反射型回折素子８Ａは、例えば、
反射型ＬＯＡホログラム光学素子で構成されており、光
を非対称に反射する。第１の反射型回折素子８Ａで反射
された光は、透明基板７の内面７ａで反射した後、第２
の反射型回折素子８Ｂに照射される。第２の反射型回折
素子８Ｂは、例えば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子
で構成されており、光を非対称に反射すると共に眼球９
の瞳９ａの中心１０に集光し、網膜９ｂへと投影する。
部分的コヒーレント照明光を用いているので、高解像度
の映像を投影することができる。
【０００３】図７および図８は、特開平７−９８８４号
公報に示された従来の車載ヘッド・アップ・ディスプレ
イ（ＨＵＤ）を示す。図７はＨＵＤ全体の概略を示し、
図８は情報表示部分の詳細を示す。このＨＵＤは、図７
に示すように、風防ガラス４７の下方には情報表示源４
５が備えられている。情報表示源４５は、図８に示すよ
うに、拡散板５２、液晶表示素子５３および光学フィル
ター５４で構成される。この情報表示源４５は、図７に
示すように、光源４６から発した光線がコリメーターと
してのレンズ系４４を介して入射し、表示すべき情報を
光線４３として発するものである。光線４３は、車体の
風防ガラス４７に備えられたホログラム４２からなるコ
ンバイナーに照射され、ホログラム４２で回折されて運
転者に観察位置４１で視認される。なお、上記レンズ系
４４のコリメーターとしての機能をホログラム４２に持
たせ、レンズ系４４を省略することもできる。ホログラ
ム４２にレンズの機能を持たせば、速度表示４８、警告
表示４９の表示像を遠方に結像させることも可能にな
る。ここで、液晶表示素子５３の後に、光学フィルター
５４を配置している理由は、情報表示源４５から発する
光のスペクトル半値幅を狭いものにし、ホログラム４２
による色収差を低減するためである。このように、情報
表示源４５とホログラム４２との間に半値幅の狭い光学
フィルター５４を備えることによって、光源４６として
ハロゲンランプ等の広いスペクトル幅のものを用いるこ
とが可能となる。また、情報表示源４５に光源４６から
の光線が拡散板５２を通して入射するインコヒーレント
照明でスペクトル幅が引き起こす画像のボケを抑えるこ
とができる。
公報に示された従来の車載ヘッド・アップ・ディスプレ
イ（ＨＵＤ）を示す。図７はＨＵＤ全体の概略を示し、
図８は情報表示部分の詳細を示す。このＨＵＤは、図７
に示すように、風防ガラス４７の下方には情報表示源４
５が備えられている。情報表示源４５は、図８に示すよ
うに、拡散板５２、液晶表示素子５３および光学フィル
ター５４で構成される。この情報表示源４５は、図７に
示すように、光源４６から発した光線がコリメーターと
してのレンズ系４４を介して入射し、表示すべき情報を
光線４３として発するものである。光線４３は、車体の
風防ガラス４７に備えられたホログラム４２からなるコ
ンバイナーに照射され、ホログラム４２で回折されて運
転者に観察位置４１で視認される。なお、上記レンズ系
４４のコリメーターとしての機能をホログラム４２に持
たせ、レンズ系４４を省略することもできる。ホログラ
ム４２にレンズの機能を持たせば、速度表示４８、警告
表示４９の表示像を遠方に結像させることも可能にな
る。ここで、液晶表示素子５３の後に、光学フィルター
５４を配置している理由は、情報表示源４５から発する
光のスペクトル半値幅を狭いものにし、ホログラム４２
による色収差を低減するためである。このように、情報
表示源４５とホログラム４２との間に半値幅の狭い光学
フィルター５４を備えることによって、光源４６として
ハロゲンランプ等の広いスペクトル幅のものを用いるこ
とが可能となる。また、情報表示源４５に光源４６から
の光線が拡散板５２を通して入射するインコヒーレント
照明でスペクトル幅が引き起こす画像のボケを抑えるこ
とができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示す従
来の頭部搭載型映像表示装置によると、光源１からの光
は、あるスペクトル幅を有するため、第１の反射型回折
素子７Ａで各波長に応じて回折し、第１の反射型回折素
子７Ａからの光は平行光になることはなく、広がりを有
して反射され、光源１に１０ｎｍ程度の単色光を用いた
場合は、その広がりが無視できない程になることから、
画像を投影した際のボケを発生させ、解像度を低下させ
るという問題がある。一方、光源１にある種のレーザー
等のスペクトル半値幅が非常に狭い（１×１０-2ｎｍ未
満）を用いた場合は、その広がりは無視でき、高い解像
度が得られる可能性は充分あるが、スペックルノイズが
解像度を劣化させると共に、安全性にも問題がある。
来の頭部搭載型映像表示装置によると、光源１からの光
は、あるスペクトル幅を有するため、第１の反射型回折
素子７Ａで各波長に応じて回折し、第１の反射型回折素
子７Ａからの光は平行光になることはなく、広がりを有
して反射され、光源１に１０ｎｍ程度の単色光を用いた
場合は、その広がりが無視できない程になることから、
画像を投影した際のボケを発生させ、解像度を低下させ
るという問題がある。一方、光源１にある種のレーザー
等のスペクトル半値幅が非常に狭い（１×１０-2ｎｍ未
満）を用いた場合は、その広がりは無視でき、高い解像
度が得られる可能性は充分あるが、スペックルノイズが
解像度を劣化させると共に、安全性にも問題がある。
【０００５】また、図７および図８に示す従来のＨＵＤ
によると、ホログラム４２を用いたインコヒーレント照
明は低解像度の画像情報を表示する上で問題はないが、
ホログラムを用いたインコヒーレント照明は充分な解像
度が得られないので、高解像度を必要とする表示システ
ムには適さない。
によると、ホログラム４２を用いたインコヒーレント照
明は低解像度の画像情報を表示する上で問題はないが、
ホログラムを用いたインコヒーレント照明は充分な解像
度が得られないので、高解像度を必要とする表示システ
ムには適さない。
【０００６】従って、本発明の目的は、高解像でボケの
少ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置を提供
することにある。
少ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、光源からの光を空間フィルタに通過させ
て微小２次点光源を形成し、前記微小２次点光源からの
光を平行光にして画像表示用空間変調器に照射し、前記
画像表示用空間変調器によって変調された光を回折素子
により回折させて目に投影する頭部搭載型映像表示装置
において、前記回折素子の前段に設けられ、前記光源か
らの光を所定のスペクトル幅に制限する制限手段を備え
たことを特徴とする頭部搭載型映像表示装置を提供す
る。上記構成によれば、空間フィルタによって微小２次
点光源を形成することにより、部分的コヒーレント照明
光が得られ、その照明光を制限手段により所定のスペク
トル幅に制限し、その光を回折素子に入射することによ
り、回折光の広がりが小さくなる。
成するために、光源からの光を空間フィルタに通過させ
て微小２次点光源を形成し、前記微小２次点光源からの
光を平行光にして画像表示用空間変調器に照射し、前記
画像表示用空間変調器によって変調された光を回折素子
により回折させて目に投影する頭部搭載型映像表示装置
において、前記回折素子の前段に設けられ、前記光源か
らの光を所定のスペクトル幅に制限する制限手段を備え
たことを特徴とする頭部搭載型映像表示装置を提供す
る。上記構成によれば、空間フィルタによって微小２次
点光源を形成することにより、部分的コヒーレント照明
光が得られ、その照明光を制限手段により所定のスペク
トル幅に制限し、その光を回折素子に入射することによ
り、回折光の広がりが小さくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る頭部搭載型映像表示装置を示す。この装置は、
例えば単色ＬＥＤからなる光源１と、光源１から出射し
た光を集光する集光レンズ３と、焦点位置に設けられ、
微小２次点光源３を形成するピンホール４と、微小２次
点光源３からの拡散光を平行光にするコリメータレンズ
５と、所定のスペクトル幅の光のみを透過させる薄膜積
層型フィルター１１と、薄膜積層型フィルター１１を透
過した平行光を画像信号に応じて変調する画像表示用空
間変調器６と、透明基板７に密着形成され、画像表示用
空間変調器６からの平行光を非対称に反射する、例え
ば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子からなる第１の反
射型回折素子８Ａと、透明基板７に密着形成され、第１
の反射型回折素子８Ａで反射され、さらに透明基板７の
内面７ａで反射した光を非対称に反射するとともに、眼
９の瞳９ａの中心１０に集光し、網膜９ｂに投影する、
例えば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子からなる第２
の反射型回折素子８Ｂとを有する。
態に係る頭部搭載型映像表示装置を示す。この装置は、
例えば単色ＬＥＤからなる光源１と、光源１から出射し
た光を集光する集光レンズ３と、焦点位置に設けられ、
微小２次点光源３を形成するピンホール４と、微小２次
点光源３からの拡散光を平行光にするコリメータレンズ
５と、所定のスペクトル幅の光のみを透過させる薄膜積
層型フィルター１１と、薄膜積層型フィルター１１を透
過した平行光を画像信号に応じて変調する画像表示用空
間変調器６と、透明基板７に密着形成され、画像表示用
空間変調器６からの平行光を非対称に反射する、例え
ば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子からなる第１の反
射型回折素子８Ａと、透明基板７に密着形成され、第１
の反射型回折素子８Ａで反射され、さらに透明基板７の
内面７ａで反射した光を非対称に反射するとともに、眼
９の瞳９ａの中心１０に集光し、網膜９ｂに投影する、
例えば、反射型ＬＯＡホログラム光学素子からなる第２
の反射型回折素子８Ｂとを有する。
【０００９】薄膜積層型フィルター１１は、次の式
（１）で求まるΔλ以下の波長選択半値幅を有し、か
つ、その波長選択半値幅が眼９の網膜９ｂに投影される
映像の必要解像度に対応して設定されている。 Δλ＝λ2 ／（Ｔ（ｎ±（ｎ2 −ｓｉｎ2 θ）1/2 ）） …（１） 但し、λ：ホログラム記録波長 Ｔ：ホログラム材料厚 ｎ：ホログラム平均屈折率 θ：ホログラム記録材料垂直方向に対し物体光の入射角
が０°としたときの参照光の入射角 符号−：透過型ホログラムのとき 符号＋：反射型ホログラムのとき
（１）で求まるΔλ以下の波長選択半値幅を有し、か
つ、その波長選択半値幅が眼９の網膜９ｂに投影される
映像の必要解像度に対応して設定されている。 Δλ＝λ2 ／（Ｔ（ｎ±（ｎ2 −ｓｉｎ2 θ）1/2 ）） …（１） 但し、λ：ホログラム記録波長 Ｔ：ホログラム材料厚 ｎ：ホログラム平均屈折率 θ：ホログラム記録材料垂直方向に対し物体光の入射角
が０°としたときの参照光の入射角 符号−：透過型ホログラムのとき 符号＋：反射型ホログラムのとき
【００１０】第１および第２の反射型回折素子８Ａ，８
Ｂは、画像情報を含んだ薄膜積層型フィルター１１の透
過光のスぺクトル半値幅内の波長で最大の回折効率を採
るものが用いられる。
Ｂは、画像情報を含んだ薄膜積層型フィルター１１の透
過光のスぺクトル半値幅内の波長で最大の回折効率を採
るものが用いられる。
【００１１】次に、第１の実施の形態の動作を説明す
る。光源１から出射した光は、集光レンズ２により集光
され、ピンホール４を通過することにより微小２次点光
源３となり、球面波となって拡散する。微小２次点光源
３からの光は、コリメータレンズ５により平行光とな
る。この平行光は、所定のスペクトル幅を有する光のみ
が薄膜積層型フィルター１１を透過し、画像表示用空間
変調器６に照射される。画像表示用空間変調器６で変調
された後、透明基板７に密着形成された第１の反射型回
折素子８Ａに照射される。第１の反射型回折素子８Ａ
は、光を非対称に反射する。第１の反射型回折素子８Ａ
で反射された光は、透明基板７の内面７ａで反射した
後、第２の反射型回折素子８Ｂに照射される。第２の反
射型回折素子８Ｂは、光を非対称に反射すると共に集光
し、眼９の瞳９ａの中心１０に焦点を結ぶ。その結果、
網膜９ｂに幾何学像が投影される。
る。光源１から出射した光は、集光レンズ２により集光
され、ピンホール４を通過することにより微小２次点光
源３となり、球面波となって拡散する。微小２次点光源
３からの光は、コリメータレンズ５により平行光とな
る。この平行光は、所定のスペクトル幅を有する光のみ
が薄膜積層型フィルター１１を透過し、画像表示用空間
変調器６に照射される。画像表示用空間変調器６で変調
された後、透明基板７に密着形成された第１の反射型回
折素子８Ａに照射される。第１の反射型回折素子８Ａ
は、光を非対称に反射する。第１の反射型回折素子８Ａ
で反射された光は、透明基板７の内面７ａで反射した
後、第２の反射型回折素子８Ｂに照射される。第２の反
射型回折素子８Ｂは、光を非対称に反射すると共に集光
し、眼９の瞳９ａの中心１０に焦点を結ぶ。その結果、
網膜９ｂに幾何学像が投影される。
【００１２】図２は、解像度とスペクトル半値幅との関
係を示す。測定光学系は、本実施の形態の構成をコヒー
レント結像光学系でＣＣＤ上に結像させるものを用い、
解像度を測定するために、画像表示用空間変調器６とし
て分解能テストターゲットＵＳＡＦ１９５１を用い、光
源１としてスペクトル半値幅４０ｎｍのＬＥＤを用いた
例である。同図から明らかなように、薄膜積層型フィル
ター１１がない場合は、約１１ラインペア／ｍｍと低解
像であり、薄膜積層型フィルター１１がある場合もある
値（変化点）までは変化が無く、変化点よりさらに薄膜
積層型フィルター１１の半値幅を狭くすることによって
解像度が改善される。この変化点は、文献（久保田敏
広：ホログラフィ入門（朝倉書店、１９９５））で述べ
られている。この変化点Δλは、ホログラム材料の厚さ
Ｔ、平均屈折率ｎ、ホログラム記録波長λ、ホログラム
記録材料の垂直方向に対する物体光は０°入射、参照光
はθ°入射という条件の下で決まり、上記式（１）で表
される。従って、薄膜積層型フィルター１１の波長選択
半値幅としては、Δλ以下でなければ効果はないことが
分かる。
係を示す。測定光学系は、本実施の形態の構成をコヒー
レント結像光学系でＣＣＤ上に結像させるものを用い、
解像度を測定するために、画像表示用空間変調器６とし
て分解能テストターゲットＵＳＡＦ１９５１を用い、光
源１としてスペクトル半値幅４０ｎｍのＬＥＤを用いた
例である。同図から明らかなように、薄膜積層型フィル
ター１１がない場合は、約１１ラインペア／ｍｍと低解
像であり、薄膜積層型フィルター１１がある場合もある
値（変化点）までは変化が無く、変化点よりさらに薄膜
積層型フィルター１１の半値幅を狭くすることによって
解像度が改善される。この変化点は、文献（久保田敏
広：ホログラフィ入門（朝倉書店、１９９５））で述べ
られている。この変化点Δλは、ホログラム材料の厚さ
Ｔ、平均屈折率ｎ、ホログラム記録波長λ、ホログラム
記録材料の垂直方向に対する物体光は０°入射、参照光
はθ°入射という条件の下で決まり、上記式（１）で表
される。従って、薄膜積層型フィルター１１の波長選択
半値幅としては、Δλ以下でなければ効果はないことが
分かる。
【００１３】上述した第１の実施の形態によれば、微小
２次点光源３からの部分的コヒーレント照明を用い、か
つ、薄膜積層型フィルター１１により第１の反射型回折
素子８Ａに入射する光のスペクトル半値幅を狭くしてい
るので、回折光の広がりを小さくすることができ、画像
を投影した際のボケを抑制して、高解像の画像表示が可
能となる。また、従来、考えられていた頭部装着型映像
表示装置における部品の配置を変更することなく、少し
の部品を追加することによって、さらなる高解像度の画
像を得ることが可能になる。また、光源にＬＥＤを用い
ているので、レーザを用いるよりも安全性が高く、スペ
ックルノイズによる解像度の劣化を回避できる。
２次点光源３からの部分的コヒーレント照明を用い、か
つ、薄膜積層型フィルター１１により第１の反射型回折
素子８Ａに入射する光のスペクトル半値幅を狭くしてい
るので、回折光の広がりを小さくすることができ、画像
を投影した際のボケを抑制して、高解像の画像表示が可
能となる。また、従来、考えられていた頭部装着型映像
表示装置における部品の配置を変更することなく、少し
の部品を追加することによって、さらなる高解像度の画
像を得ることが可能になる。また、光源にＬＥＤを用い
ているので、レーザを用いるよりも安全性が高く、スペ
ックルノイズによる解像度の劣化を回避できる。
【００１４】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る
頭部搭載型映像表示装置を示す。この第２の実施の形態
は、光源１と集光レンズ２の間にコリメータレンズ１２
を配置し、第１の実施の形態の薄膜積層型フィルター１
１をコリメータレンズ１２と集光レンズ２の間に移動し
たものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成され
ている。このように、光源１のスペクトル幅を狭める薄
膜積層型フィルター１１の位置は、第１の反射型回折素
子８Ａの前段であるなら、特に制限はないが、薄膜積層
型フィルター１１に入射する光は、平行光束でなければ
ならない。
頭部搭載型映像表示装置を示す。この第２の実施の形態
は、光源１と集光レンズ２の間にコリメータレンズ１２
を配置し、第１の実施の形態の薄膜積層型フィルター１
１をコリメータレンズ１２と集光レンズ２の間に移動し
たものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成され
ている。このように、光源１のスペクトル幅を狭める薄
膜積層型フィルター１１の位置は、第１の反射型回折素
子８Ａの前段であるなら、特に制限はないが、薄膜積層
型フィルター１１に入射する光は、平行光束でなければ
ならない。
【００１５】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る
頭部搭載型映像表示装置を示す。この第３の実施の形態
は、第１の実施の形態において、光源に３色の光を出射
する光源１３を用い、光源１３，集光レンズ２，ピンホ
ール４およびコリメータレンズ５の光軸を透明基板７に
対して傾斜させ、コリメータレンズ５と画像表示用空間
変調器６の間に透過型回折素子１４を配置したものであ
り、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
頭部搭載型映像表示装置を示す。この第３の実施の形態
は、第１の実施の形態において、光源に３色の光を出射
する光源１３を用い、光源１３，集光レンズ２，ピンホ
ール４およびコリメータレンズ５の光軸を透明基板７に
対して傾斜させ、コリメータレンズ５と画像表示用空間
変調器６の間に透過型回折素子１４を配置したものであ
り、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００１６】第１および第２の反射型回折素子８Ａ，８
Ｂは、例えば、１つの波長で記録したホログラムを３つ
重ねることにより、あるいは１つの感光材料に３色多重
露光して形成することができる。
Ｂは、例えば、１つの波長で記録したホログラムを３つ
重ねることにより、あるいは１つの感光材料に３色多重
露光して形成することができる。
【００１７】透過型回折素子１４は、光源１３からの３
色の光のそれぞれの中心波長を中心に狭い回折スペクト
ルを有する。透過型回折素子１４は、例えば、カラー透
過型ホログラムで構成されており、１つの波長で記録し
たホログラムを３つ重ねることにより、あるいは、１つ
の感光材料に３色多重露光して形成することができる。
なお、光源１３の後述するダイクロックミラーで狭いス
ペクトル幅の光にしている場合は、この透過型回折素子
１４は不要になる。
色の光のそれぞれの中心波長を中心に狭い回折スペクト
ルを有する。透過型回折素子１４は、例えば、カラー透
過型ホログラムで構成されており、１つの波長で記録し
たホログラムを３つ重ねることにより、あるいは、１つ
の感光材料に３色多重露光して形成することができる。
なお、光源１３の後述するダイクロックミラーで狭いス
ペクトル幅の光にしている場合は、この透過型回折素子
１４は不要になる。
【００１８】図５は、光源１３を示す。光源１３は、レ
ッド（Ｒ）の光を出射する赤色光源１３０Ｒと、グリー
ン（Ｇ）の光を出射する緑色光源１３０Ｇと、ブルー
（Ｂ）の光を出射する青色光源１３０Ｂと、各光源１３
０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの前段にそれぞれ配置され、
光源１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂからの光を平行光に
整形するコリメータレンズ１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１
Ｂと、赤色光源１３０Ｒからの光を反射し、緑色光源１
３０Ｇおよび青色光源１３０Ｂからの光を透過させるダ
イクロックミラー１３２Ｒと、緑色光源１３０Ｇからの
光を反射し、青色光源１３０Ｂからの光を透過させるダ
イクロックミラー１３２Ｇとを備える。
ッド（Ｒ）の光を出射する赤色光源１３０Ｒと、グリー
ン（Ｇ）の光を出射する緑色光源１３０Ｇと、ブルー
（Ｂ）の光を出射する青色光源１３０Ｂと、各光源１３
０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの前段にそれぞれ配置され、
光源１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂからの光を平行光に
整形するコリメータレンズ１３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１
Ｂと、赤色光源１３０Ｒからの光を反射し、緑色光源１
３０Ｇおよび青色光源１３０Ｂからの光を透過させるダ
イクロックミラー１３２Ｒと、緑色光源１３０Ｇからの
光を反射し、青色光源１３０Ｂからの光を透過させるダ
イクロックミラー１３２Ｇとを備える。
【００１９】ダイクロックミラー１３２Ｒ，１３２Ｇ
は、誘電体多層膜で形成されており、薄膜積層型フィル
ター１１と同様の効果、すなわち狭いスペクトル幅の３
色の光を得ることが可能になっている。
は、誘電体多層膜で形成されており、薄膜積層型フィル
ター１１と同様の効果、すなわち狭いスペクトル幅の３
色の光を得ることが可能になっている。
【００２０】次に、第３の実施の形態の動作を説明す
る。光源１３は、赤色光源１３０Ｒ、緑色光源１３０
Ｇ、および青色光源１３０ＢからのＲ，Ｇ，Ｂの光をダ
イクロックミラー１３２Ｒ，１３２Ｇを用いて合成し、
その合成光を出射する。その合成光は、第１の実施の形
態と同様に、ピンホール４を通過後、微小２次点光源３
となり、球面波となって拡散し、その拡散光は、コリメ
ータレンズ５により平行光となる。この平行光は、透過
型回折素子１４を透過し、画像表示用空間変調器６に照
射され、画像表示用空間変調器６で変調された後、透明
基板７に密着形成された第１の反射型回折素子８Ａに照
射され、第１の反射型回折素子８Ａにより非対称に反射
される。第１の反射型回折素子８Ａで反射された光は、
透明基板７の内面７ａで反射した後、第２の反射型回折
素子８Ｂに照射される。第２の反射型回折素子８Ｂは、
光を非対称に反射すると共に集光し、眼９の瞳９ａの中
心１０に焦点を結ぶ。その結果、網膜９ｂに幾何学像が
投影される。
る。光源１３は、赤色光源１３０Ｒ、緑色光源１３０
Ｇ、および青色光源１３０ＢからのＲ，Ｇ，Ｂの光をダ
イクロックミラー１３２Ｒ，１３２Ｇを用いて合成し、
その合成光を出射する。その合成光は、第１の実施の形
態と同様に、ピンホール４を通過後、微小２次点光源３
となり、球面波となって拡散し、その拡散光は、コリメ
ータレンズ５により平行光となる。この平行光は、透過
型回折素子１４を透過し、画像表示用空間変調器６に照
射され、画像表示用空間変調器６で変調された後、透明
基板７に密着形成された第１の反射型回折素子８Ａに照
射され、第１の反射型回折素子８Ａにより非対称に反射
される。第１の反射型回折素子８Ａで反射された光は、
透明基板７の内面７ａで反射した後、第２の反射型回折
素子８Ｂに照射される。第２の反射型回折素子８Ｂは、
光を非対称に反射すると共に集光し、眼９の瞳９ａの中
心１０に焦点を結ぶ。その結果、網膜９ｂに幾何学像が
投影される。
【００２１】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れず、種々に変形実施が可能である。例えば、第３の実
施の形態において、光源として１つあるいは複数の白色
光源を用い、白色光源からの光を透過型回折素子等によ
って赤，緑，青の中心波長を有する３つのスペクトル幅
に制限してもよい。
れず、種々に変形実施が可能である。例えば、第３の実
施の形態において、光源として１つあるいは複数の白色
光源を用い、白色光源からの光を透過型回折素子等によ
って赤，緑，青の中心波長を有する３つのスペクトル幅
に制限してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の頭部搭載型
映像表示装置によると、部分的コヒーレント照明光を用
い、かつ、回折素子に入射する光のスペクトル半値幅を
狭くしているので、回折光の広がりを小さくすることが
でき、画像を投影した際のボケを抑制して、高解像の画
像表示が可能となる。
映像表示装置によると、部分的コヒーレント照明光を用
い、かつ、回折素子に入射する光のスペクトル半値幅を
狭くしているので、回折光の広がりを小さくすることが
でき、画像を投影した際のボケを抑制して、高解像の画
像表示が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る頭部搭載型映
像表示装置の概略構成図
像表示装置の概略構成図
【図２】第１の実施の形態における解像度とスペクトル
半値幅との関係を示す図
半値幅との関係を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る頭部搭載型映
像表示装置の概略構成図
像表示装置の概略構成図
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る頭部搭載型映
像表示装置の概略構成図
像表示装置の概略構成図
【図５】第３の実施の形態の光源の構成の一例を示す図
【図６】従来の頭部搭載型映像表示装置を示す図
【図７】従来の車載ヘッド・アップ・ディスプレイ（Ｈ
ＵＤ）を示す図
ＵＤ）を示す図
【図８】図７の従来例における情報表示部分を示す図
１ 光源 ２ 集光レンズ ３ 微小２次点光源 ４ ピンホール ５ コリメータレンズ ６ 画像表示用空間変調器 ７ 透明基板 ８Ａ 第１の反射型回折素子 ８Ｂ 第２の反射型回折素子 ９ 眼 ９ａ 瞳 ９ｂ 網膜 １０ 瞳の中心 １１ 薄膜積層型フィルター １２ コリメータレンズ １３ 光源 １４ 透過型回折素子 １３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ 光源 １３１Ｒ，１３１Ｇ，１３１Ｂ コリメータレンズ １３２Ｒ，１３２Ｇ ダイクロックミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 康裕 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 阿部 敬三 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA06 AA25 AA50 AA51 AA64 AA65 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA22
Claims (12)
- 【請求項１】光源からの光を空間フィルタに通過させて
微小２次点光源を形成し、前記微小２次点光源からの光
を平行光にして画像表示用空間変調器に照射し、前記画
像表示用空間変調器によって変調された光を回折素子に
より回折させて目に投影する頭部搭載型映像表示装置に
おいて、 前記回折素子の前段に設けられ、前記光源からの光を所
定のスペクトル幅に制限する制限手段を備えたことを特
徴とする頭部搭載型映像表示装置。 - 【請求項２】前記所定のスペクトル幅は、前記回折素子
の回折効率が最大となる波長が含まれていることを特徴
とする請求項１記載の頭部搭載型映像表示装置。 - 【請求項３】前記制限手段は、前記所定のスペクトル幅
が前記目に投影される映像の必要解像度に対応して設定
されていることを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型
映像表示装置。 - 【請求項４】前記回折素子は、ホログラム光学素子から
なり、 前記スペクトル幅の半値幅Δλは、前記ホログラム光学
素子のホログラム記録波長をλ、ホログラム材料の厚さ
をＴ、ホログラム平均屈折率をｎ、ホログラム記録材料
の垂直方向に対する物体光の入射角を０°としたときの
参照光の入射角をθとするとき、 Δλ＝λ2 ／（Ｔ（ｎ±（ｎ2 −ｓｉｎ2 θ）1/2 ）） 但し、符号−：前記ホログラム光学素子が透過型のとき 符号＋：前記ホログラム光学素子が反射型のとき 以下であることを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型
映像表示装置。 - 【請求項５】前記制限手段は、薄膜積層型フィルターで
あることを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型映像表
示装置。 - 【請求項６】前記制限手段は、回折型光学素子であるこ
とを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型映像表示装
置。 - 【請求項７】前記光源は、１つあるいは複数の白色光源
を備え、 前記制限手段は、前記白色光源からの光を中心波長が互
いに異なる複数の前記スペクトル幅に制限することを特
徴とする請求項１記載の頭部搭載型映像表示装置。 - 【請求項８】前記光源は、中心波長が互いに異なる複数
の光を出射する複数の単色光源を備え、 前記制限手段は、前記複数の単色光源からの前記複数の
光を中心波長が互いに異なる複数の前記スペクトル幅に
制限することを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型映
像表示装置。 - 【請求項９】前記制限手段は、前記光源と前記画像表示
用空間変調器の間に配置されていることを特徴とする請
求項１記載の頭部搭載型映像表示装置。 - 【請求項１０】前記制限手段は、前記画像表示用空間変
調器に照射される前記平行光の光路上に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の頭部搭載型映像表示装
置。 - 【請求項１１】前記光源は、光を発光する発光源と、前
記発光源からの前記光を平行光に整形するコリメータレ
ンズと、前記コリメータレンズからの前記平行光を前記
微小２次点光源の位置に集光する集光レンズとを備え、 前記制限手段は、前記コリメータレンズと前記集光レン
ズの間に配置されたことを特徴とする請求項１記載の頭
部搭載型映像表示装置。 - 【請求項１２】前記画像表示用空間変調器に照射される
前記平行光の光軸は、前記画像表示用空間変調器の光軸
に対して傾斜しており、 前記制限手段は、前記平行光を前記画像表示用空間変調
器の方へ回折するとともに、前記平行光を前記所定のス
ペクトル幅に制限することを特徴とする請求項１記載の
頭部搭載型映像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071904A JP2000267042A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 頭部搭載型映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11071904A JP2000267042A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 頭部搭載型映像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267042A true JP2000267042A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13474003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11071904A Pending JP2000267042A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 頭部搭載型映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000267042A (ja) |
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