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JP2003248194A - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JP2003248194A
JP2003248194A JP2002047411A JP2002047411A JP2003248194A JP 2003248194 A JP2003248194 A JP 2003248194A JP 2002047411 A JP2002047411 A JP 2002047411A JP 2002047411 A JP2002047411 A JP 2002047411A JP 2003248194 A JP2003248194 A JP 2003248194A
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hologram
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light emitting
hologram element
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Takeshi Endo
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一郎 笠井
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像表示素子の照明のために反射型のホログ
ラム素子を備える映像表示装置であって、ホログラム素
子の作製が容易で、波長の異なる光に対するホログラム
素子の回折効率を同等にすることが容易なものを実現す
る。 【解決手段】 異なる波長の照明光を発する複数の発光
素子を、ホログラム素子によって回折反射された光の光
路に対して略垂直な面内に配置するとともに、ホログラ
ム素子を、複数の発光素子側を向く方向に、ホログラム
素子によって回折反射された光の光路に対して傾斜して
配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明光を変調して
映像を表す光とする映像表示素子を備える映像表示装置
に関し、特に、その照明光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】与えられる照明光を変調して映像を表す
光とする液晶表示器と、液晶表示器からの光を眼に導い
て映像の虚像を提供する接眼光学系を備える映像表示装
置が、小型の映像提供手段として多用されている。この
ような映像表示装置では、照明光を射出する光源面と観
察者の眼とを光学的に共役にすることにより、明るい映
像を提供するようにしている。また、カラー映像を提供
する場合は、液晶表示器の個々の画素にカラーフィルタ
を設けて、照明光である白色光を一度に変調する第１の
方法と、波長の異なる照明光を時間をずらして液晶表示
器に与えて、各照明光を個別に変調する第２の方法のい
ずれかを採用するのが一般的である。
【０００３】ここで、第１の方法は、白色光を発する光
源を１つのみ備えればよく、構成が簡素である。ただ
し、各波長の光を変調する画素が映像表示素子の全画素
の一部になるため、解像度は低い。第２の方法は、複数
の光源と各光源からの光を同じ方向から映像表示素子に
導くための光学系を備える必要があり、構成はやや複雑
である。しかし、各波長の光を映像表示素子の全ての画
素で変調するため、解像度が高い。第１の方法で第２の
方法と同じ解像度の映像を提供するためには、画素数の
多い液晶表示器を使用する必要があるが、画素の高密度
化には限界があるため、液晶表示器の大型化が避けられ
ない。また、液晶表示器が大きいと、これを照明するた
めの光学系も大口径化する。したがって、映像表示装置
を小型に保ちつつ提供するカラー映像の解像度を高める
ためには、第２の方法の方が好ましいといえる。
【０００４】第２の方法でカラー映像を提供する場合、
光源面上での輝度むらや色むらが観察瞳面上での輝度む
らや色むらとなるという問題がある。特に、光源面上で
の色むらは、観察者が眼をふったときに顕著に映像品位
を低下させる原因となる。これを避けるためには、光源
面上での色を一様にする（色混ぜを行う）必要があり、
これは一般に、波長の異なる光を発する複数の発光素子
を並べて配置するとともに、これらの発光素子からある
程度離れた位置に拡散板を配置することで実現されてい
る。しかし、この構成では、光の利用効率が低下し、ま
た、光学系の小型化に制約が生じる。
【０００５】そこで、複数の発光素子からの光の光路
を、多層膜ミラーまたは反射型のホログラム素子によっ
て重ね合わせることが提案されている。これらはいずれ
も、透過型の液晶表示器の照明にも、反射型の液晶表示
器の照明にも利用可能であるが、作製工程が多く高価な
多層膜ミラーよりも、作製工程が少なく廉価な反射型の
ホログラム素子の方が、実用に適している。
【０００６】反射型のホログラム素子を備えた映像表示
装置の構成を図１７に示す。この映像表示装置８は、そ
れぞれ赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光を発
する３つの発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ、ホ
ログラム素子８２、透過型の液晶表示器８３、および接
眼光学系８５より成り、発光ダイオード８１Ｒ、８１
Ｇ、８１Ｂからの光をホログラム素子８２によって回折
反射して液晶表示器８３に導く。ホログラム素子８２は
３つの発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂからの光
を同一方向に回折反射し、各回折反射光を平行光束とす
るように設定されている。また、３つの発光ダイオード
８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂは、ホログラム素子８２による
回折反射光Ｌの光路に平行な平面上に、かつ、ホログラ
ム素子８２上の１点を中心とする円弧上に配置されてい
る。
【０００７】ホログラム素子８２の作製に用いるホログ
ラム露光装置の構成を図１８に示す。この装置９は、３
つのレーザ光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ、３つのミラー
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、ビームスプリッタ９３、ビー
ムエキスパンダ９４、２つのミラー９５ａ、９５ｂ、お
よびピンホール９６ａが設けられたピンホール板９６よ
り成る。レーザ光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂはそれぞれ
発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂが発する光の波
長と略等しい波長のレーザ光を発する。
【０００８】ミラー９２ａは光源９１Ｒからのレーザ光
を反射し、ミラー９２ｂは光源９１Ｇからのレーザ光を
反射するとともにミラー９２ａからのレーザ光を透過さ
せ、ミラー９２ｃは光源９１Ｂからのレーザ光を透過さ
せるとともにミラー９２ｂからのレーザ光を反射する。
レーザ光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂからのレーザ光は、
これらのミラー９２ａ、９２ｂ、９２ｃを経て同一方向
に進む。
【０００９】ビームスプリッタ９３はミラー９２ｃから
のレーザ光を透過光と反射光に分岐させ、ビームエキス
パンダ９４はビームスプリッタ９３を透過したレーザ光
の光束径を拡げる。ミラー９５ａはビームスプリッタ９
３によって反射されたレーザ光を反射し、ミラー９５ｂ
はミラー９５ａからのレーザ光をさらに反射して、ビー
ムエキスパンダ９４を透過したレーザ光と交差させる。
ピンホール板９６は、ピンホール９６ａを通過させるこ
とによりミラー９５ｂからのレーザ光を発散光束とす
る。
【００１０】ホログラム感剤を塗着した基板８２ａすな
わちホログラム素子８２の原体は、ビームエキスパンダ
９４からのレーザ光とピンホール板９６からのレーザ光
が交差する位置に配置されて、ホログラム露光される。
このとき、基板８２ａは、自己を透過した後のビームエ
キスパンダ９４からのレーザ光と自己の法線の成す角
が、図１７に示した使用時の回折反射光Ｌとホログラム
素子８２の法線の成す角に等しくなるように、配置され
る。
【００１１】また、ピンホール板９６は可動であり、ピ
ンホール９６ａは、基板８２ａに対して、ホログラム素
子８２に対する３つの発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、
８１Ｂと同じ位置関係となる３つの位置を取り得る。ホ
ログラム露光を行う様子を図１９に示す。ホログラム露
光は、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピンホール
９６ａの位置を変えて３回行い、各回のホログラム露光
では、３つのレーザ光源９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂのう
ち、ピンホール９６ａの位置に対応する発光ダイオード
と略等しい波長のレーザ光を発するものを発光させる。
【００１２】こうして得られるホログラム素子８２は、
発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂからの光を同一
方向に回折反射して色混ぜを行う機能と、回折反射光を
液晶表示器８３の照明に適する平行光束とする機能とを
併せもつものとなる。発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、
８１Ｂはホログラム素子８２の近くに配置することが可
能であり、映像表示装置８は小型化が容易である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、映像表示装
置８では、３つの発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１
Ｂをホログラム素子８２による回折反射光Ｌに平行な平
面上に配置しているため、ホログラム露光装置９が複雑
になり大型化する。この理由について前掲の図１８、図
１９を参照しながら説明する。
【００１４】３回のホログラム露光に際して、ビームエ
キスパンダ９４からのレーザ光に対する基板８２ａの向
きは一定にする必要がある。一方、ビームエキスパンダ
９４からのレーザ光に対するピンホール９６ａからのレ
ーザ光の角度は、各回のホログラム露光ごとに変化させ
る必要がある。つまり、ピンホール板９６を可動とする
ことは必須であり、ピンホール板９６にレーザ光を導く
ミラー９５ａ、９５ｂのうち少なくともミラー９５ｂも
可動としなければならない。このため、ピンホール板９
６とミラー９５ｂを矢印で示した方向に可動に保持する
機構が不可欠となる。
【００１５】しかも、ミラー９５ｂについては、単にピ
ンホール板９６と共に移動させるだけでなく、各回のホ
ログラム露光ごとにミラー９５ａとピンホール板９６に
対する角度を変化させる必要があり、このための機構が
さらに必要となる。これらの機構を備えることで、ホロ
グラム露光装置９は複雑になり大型化する。
【００１６】また、映像表示装置８では、ホログラム素
子８２に対する発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８１Ｂ
からの光の入射角が全て相違し、両端に位置する２つの
発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｂからの光の入射角の差は
大きい。一般に、反射型のホログラム素子の回折効率は
入射角と回折反射角の差が小さいほど高く、入射角が小
さいほど高い。また、一般に小型の発光ダイオードは放
射角度が半値全幅で６０゜以上と広いため、放射光を有
効利用するためには、ホログラム素子へ入射する面積が
大きいほどよい。
【００１７】映像表示装置８では、これを考慮して、ホ
ログラム素子８２を発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８
１Ｂと液晶表示器８３の間を向くように配置している。
しかし、それでも発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｂからの
光の回折効率に差が生じることは避けられず、液晶表示
器８３から最も遠い発光ダイオード８１Ｂからの光の回
折効率は低くなり易い。発光ダイオード８１Ｂの出力を
相対的に高めることで、適正な色合いの映像を提供する
ことは可能であるが、回折効率の低下は光の有効利用の
点で好ましくない。
【００１８】さらに、ホログラム素子８２の回折反射光
Ｌに平行な平面上に発光ダイオード８１Ｒ、８１Ｇ、８
１Ｂを並べると、構成寸法が大きくなるという問題もあ
る。
【００１９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、映像表示素子の照明のために反射型のホロ
グラム素子を備える映像表示装置であって、ホログラム
素子の作製が容易で、波長の異なる光に対するホログラ
ム素子の回折効率を同等にすることが容易な小型の構成
のものを実現することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、与えられる光を変調して映像を表す光
とする映像表示素子と、映像表示素子に与える光を発す
る複数の発光素子と、複数の発光素子からの光に対して
正の光学的パワーを有し、複数の発光素子からの光を略
同一方向に回折反射して映像表示素子に導く反射型のホ
ログラム素子と、映像表示素子からの光が表す映像の拡
大像を形成する拡大光学系とを備える映像表示装置にお
いて、複数の発光素子がホログラム素子によって回折反
射された光の光路に対して略垂直な面内に位置し、ホロ
グラム素子が、複数の発光素子側を向く方向に、ホログ
ラム素子によって回折反射された光の光路に対して傾斜
している構成とする。
【００２１】この映像表示装置では、複数の発光素子が
ホログラム素子によって回折反射された光の光路に対し
て略垂直な面内に位置しているため、ホログラム感剤を
塗着した基板をホログラム露光してホログラム素子を作
製する際に、露光用の２光束の成す角が一定となる。ホ
ログラム露光は、例えば、一方の光束の中心軸の周り
に、複数の発光素子の位置に対応する角度だけ、基板を
回転させて行えばよい。したがって、ホログラム素子の
作製が容易であり、露光用の２光束の成す角を変化させ
る機構をホログラム露光装置に備える必要もない。反射
型のホログラム素子を用いる理由は、透過型のホログラ
ム素子に比べて、高い回折効率が得やすいからである。
【００２２】また、ホログラム素子が、その回折反射光
に対して傾斜して、複数の発光素子側を向いているた
め、複数の発光素子からの光のホログラム素子に対する
入射角と回折反射角との差が小さく、回折効率が高くな
る。しかも、両端の発光素子からの光のホログラム素子
への入射角を等しくすることが可能であり、回折効率の
差を小さくすることができる。
【００２３】ここで、複数の発光素子が同一または近傍
の波長の光を発する構成においては、明るい映像を提供
することができ、観察瞳を拡大することもできる。ま
た、複数の発光素子がそれぞれ視覚される色が異なるよ
うな波長の光を発し、ホログラム素子が複数の発光素子
が発する光の波長それぞれに対して回折反射効率のピー
クを有するようにすることもできる。このようにする
と、明るいカラー映像を提供することが可能である。
【００２４】映像表示素子が光を反射しつつ変調する反
射型であって、ホログラム素子によって回折反射された
光を入射方向に対して角度差のある方向に反射し、ホロ
グラム素子が映像表示素子からの光を透過させて拡大光
学系に導く構成とすることができる。映像表示装置とし
て反射型のものを用いることで、発光素子から拡大光学
系に至る光路長が短くなり、小型の装置とすることが可
能になる。また、映像表示素子として反射型の液晶表示
器を用いれば、透過型の液晶表示器を用いる場合よりも
明るい映像を提供することができる。
【００２５】反射型の映像表示素子を用いる場合、照明
光と映像光の光路を分離して、映像光を発光素子の方向
ではない方向に導く必要がある。ここで、映像表示素子
が入射方向に対して角度差のある方向に反射するように
して、ホログラム素子が映像光を透過させるようにする
ことで、ホログラム素子を映像表示素子の照明と照明光
と映像光の光路の分離とに兼用することが可能になる。
したがって、光路分離のための光学素子を別途備える必
要がなく、小型化も容易になる。
【００２６】所定の偏光成分を透過させ他の偏光成分を
反射する偏光選択素子を複数の発光素子および映像表示
素子とホログラム素子との間に備え、映像表示素子が光
を反射しつつ変調する反射型であって、偏光選択素子を
透過する偏光成分を変調して偏光選択素子により反射さ
れる偏光成分とし、偏光選択素子が、複数の発光素子か
らの光の一部を透過させてホログラム素子に導き、ホロ
グラム素子によって回折反射された光を透過させて映像
表示素子に導き、さらに、映像表示素子からの光を反射
して拡大光学系に導く構成とすることもできる。この構
成では、映像表示素子に照明光を垂直に入射させること
が可能であり、照明光の入射角の範囲に制約があって入
射角をあまり大きくすることができない映像表示素子を
用いる場合にも適する。
【００２７】拡大光学系は映像表示素子からの光が表す
映像の虚像を形成する接眼光学系とすることができる。
この装置は眼前で使用されることになるが、映像表示素
子を照明するための構成が簡素で大きな空間を占めない
ので、小型化が容易であり、眼前での使用に適する。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の映像表示装置のい
くつかの実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。第１の実施形態の映像表示装置１の光学構成を、図
１の斜視図および図２の側面図に模式的に示す。映像表
示装置１は、３つの発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂ、反射型のホログラム素子１２、透過型の液晶表示
器１３、および接眼光学系１５より成る。発光ダイオー
ド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂは、それぞれＲ光、Ｇ光
およびＢ光を発する。発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、
１１Ｂが発する光は発散光束となるが、図１、図２にお
いては各光束の主光線のみを示している。
【００２９】反射型のホログラム素子１２は、３つの発
光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を回折反
射して、液晶表示器１３に導く。発光ダイオード１１
Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂはホログラム素子１２上の１点に向
けて配置されており、各発光ダイオードからの光の主光
線はホログラム素子１２上の１点に角度差をもって入射
する。ホログラム素子１２は角度差をもって入射する３
つの発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を
同一方向に回折反射し、かつ、各回折反射光を平行光束
とするように設定されている。
【００３０】透過型の液晶表示器１３は、ホログラム素
子１２による回折反射光Ｌの光路に対して垂直に配置さ
れており、映像信号に応じて映像を表示する液晶層と、
その両面に設けられた２つの偏光板を備えている（不図
示）。液晶表示器１３は、ホログラム素子１２によって
導かれる発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの
光を、入射側の偏光板によって直線偏光とし、この直線
偏光を液晶層によって変調して偏光方向が直交する２つ
の直線偏光とし、そのうちの一方を出射側の偏光板を透
過させて映像を表す光とする。一般に、反射型のホログ
ラム素子の回折効率はＳ偏光の方が高いため、ホログラ
ム素子１２で回折された光のうちＳ偏光成分を映像表示
に用いるように、液晶表示器１３の偏光板の方向を設定
することが望ましい。
【００３１】接眼光学系１５は、液晶表示器１３からの
光が表す映像の拡大虚像を形成して使用者に提供する。
発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの発光は時間を
ずらして行われ、液晶表示器１３には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ
光がそれぞれ異なる時間に導かれる。また、液晶表示器
１３の各画素にはカラーフィルタは設けられておらず、
全ての画素がカラー映像のうちのＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成
分の表示要素となる。各発光ダイオード１１Ｒ、１１
Ｇ、１１Ｂの発光と液晶表示器１３の各色成分の表示は
同期をとって繰り返し行われ、これにより使用者にカラ
ー映像が提供される。
【００３２】３つの発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂは、ホログラム素子１２による回折反射光Ｌの光路
に対して垂直な平面Ｖ上に、かつ、回折反射光Ｌの中心
軸（主光線）から等距離に、また、互いに等間隔に配置
されている。なお、ここではＧ光を発する発光ダイオー
ド１１Ｇが中央となるように３つの発光ダイオード１１
Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを配置しているが、これらの配列順
序は任意である。
【００３３】ホログラム素子１２に向かう光の主光線と
ホログラム素子１２による回折反射光Ｌの成す角は、３
つの発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂについて等
しい。したがって、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂからの光は高い回折効率で回折反射され、回折効率
にはほとんど差がない。このため、発光ダイオード１１
Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光はいずれも効率よく液晶表
示器１３の照明に利用され、提供するカラー映像の色合
いを適正にするために、回折効率を考慮して発光ダイオ
ード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力強度を調整する必要
はない。
【００３４】反射型のホログラム素子１２の作製に用い
るホログラム露光装置７の構成を図３に模式的に示す。
この装置７は、３つのレーザ光源７１Ｒ、７１Ｇ、７１
Ｂ、３つのミラー７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、ビームスプ
リッタ７３、ビームエキスパンダ７４、２つのミラー７
５ａ、７５ｂ、およびピンホール７６ａが設けられたピ
ンホール板７６より成る。レーザ光源７１Ｒ、７１Ｇ、
７１Ｂはそれぞれ発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１
Ｂが発する光の波長と略等しい波長のレーザ光を発す
る。ミラー７２ａは光源７１Ｒからのレーザ光を反射
し、ミラー７２ｂは光源７１Ｇからのレーザ光を反射す
るとともにミラー７２ａからのレーザ光を透過させ、ミ
ラー７２ｃは光源７１Ｂからのレーザ光を透過させると
ともにミラー７２ｂからのレーザ光を反射する。
【００３５】レーザ光源７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂからの
レーザ光は、これらのミラー７２ａ、７２ｂ、７２ｃを
経て同一方向に進む。なお、レーザ光源７１Ｒ、７１
Ｇ、７１Ｂの配列順序は任意であり、光源７１Ｒ、７１
Ｇ、７１Ｂからのレーザ光を同一方向に進行させ得る限
り、ミラー７２ａ、７２ｂ、７２ｃの透過と反射も自由
に設定してかまわない。
【００３６】ビームスプリッタ７３はミラー７２ｃから
のレーザ光を透過光と反射光に分岐させ、ビームエキス
パンダ７４はビームスプリッタ７３を透過したレーザ光
の光束径を拡げる。ミラー７５ａはビームスプリッタ７
３によって反射されたレーザ光を反射し、ミラー７５ｂ
はミラー７５ａからのレーザ光をさらに反射して、ビー
ムエキスパンダ７４を透過したレーザ光と交差させる。
ピンホール板７６は、ピンホール７６ａを通過させるこ
とによりミラー７５ｂからのレーザ光を発散光束とす
る。
【００３７】なお、ビームエキスパンダ７４は、レーザ
光をある一定の径をもつ平行光に変換するものとしてい
るが、ホログラム再生時に組み合わせる光学系との兼ね
合いによっては、ある一定の径をもつ収束光または発散
光に変換するものとしてもよい。また、ピンホール板７
６に代えて、レンズ、またはピンホール板とレンズを組
み合わせたものを使用することもできる。
【００３８】ホログラム感剤を塗着した基板１２ａすな
わちホログラム素子１２の原体は、ビームエキスパンダ
７４からのレーザ光とピンホール７６ａからのレーザ光
が交差する位置に配置されて、ホログラム露光される。
このとき、基板１２ａは、自己を透過した後のビームエ
キスパンダ７４からのレーザ光と自己の法線の成す角
が、図１、図２に示した使用時の回折反射光Ｌとホログ
ラム素子１２の法線の成す角に等しくなるように配置す
る。
【００３９】ピンホール板７６は固定であり、ピンホー
ル７６ａからの光はビームエキスパンダ７４を透過した
光に対して常に一定の角度を成す。ピンホール７６ａの
位置は、使用時の中央の発光ダイオード１１Ｇの位置と
同じである。一方、基板１２ａは、ビームエキスパンダ
７４を透過した光の中心軸（主光線）を中心として回動
可能に保持されている。ホログラム露光を行う様子を図
４に示す。図４は、ビームエキスパンダ７４を透過した
光の方向から見た正面図である。ホログラム露光は、図
４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ビームエキスパンダ７
４からの光の主光線の周りに基板１２ａを回動させて３
回行い、各回のホログラム露光では、３つのレーザ光源
７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂのうち、基板１２ａの向きに対
応する発光ダイオードと略等しい波長のレーザ光を発す
るものを発光させる。
【００４０】ホログラム露光装置７は、基板１２ａを回
動可能に保持する機構のみを備えればよく、ピンホール
板７６やミラー７５ｂを可動に保持する機構は全く不要
であり、きわめて簡素な構成となる。また、各回のホロ
グラム露光においては、基板１２ａの回動角のみを厳密
に設定すればよく、装置７の制御も容易である。
【００４１】基板１２ａに塗着するホログラム感剤とし
ては、光源７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂが発するレーザ光の
波長全てに対して感度を有する単一のもの、または、光
源７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂが発するレーザ光の波長のい
ずれか対して感度を有する２以上のものを組み合わせて
用いることができる。いずれの場合も、発光ダイオード
１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を最も効率よく回折反
射することができるように、光源７１Ｒ、７１Ｇ、７１
Ｂが発するレーザ光の波長に対して高い吸収率（感度）
を有するホログラム感剤を使用する。
【００４２】ホログラム感剤としては、銀塩、重クロム
ゼラチン等でもよいが、ドライプロセスで使用できるフ
ォトポリマーが最も好ましい。また、塗着する代わり
に、感剤をシート上にコートしたものを基板に貼り合わ
せてもよい。基板は露光に使用するレーザ光を透過させ
るものであれば何でもよく、また、露光時のノイズ光を
低減するために、反射防止膜をコートしておくのが望ま
しい。
【００４３】Ｒ光に感度を有する感剤と、Ｇ光およびＢ
光に感度を有する感剤とを使用してホログラム素子１２
を作製するときの、レーザ光の波長と各感剤の吸収率の
関係を図５に示し、これにより得られるホログラム素子
１２における波長と回折効率の関係を図６に示す。得ら
れるホログラム素子１２は、例えば図７に示す２層構成
となる。
【００４４】ホログラム素子１２は、基板１２ａを回動
させる上記の方法のほか、基板１２ａを平行移動させる
方法によっても作製することができる。この方法でホロ
グラム露光を行う様子を図８に示す。図８は、ビームエ
キスパンダ７４を透過した光の方向から見た正面図であ
る。ホログラム露光は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、ビームエキスパンダ７４からの光の主光線に対して
垂直な方向（両端の発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｂを結
ぶ方向）に、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの
配列間隔に等しい距離だけ基板１２ａを移動させて３回
行い、各回のホログラム露光では、３つのレーザ光源７
１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂのうち、基板１２ａの位置に対応
する発光ダイオードと略等しい波長のレーザ光を発する
ものを発光させる。
【００４５】基板１２ａのうち３回のホログラム露光を
受けた部分（図８（ｃ）に斜線を付した部分）は、３つ
の発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光を同
一方向に回折反射する領域となり、この部分の回折反射
光を液晶表示器１３の照明に用いる。この方法でも、ホ
ログラム露光装置７は、基板１２ａを一方向に移動可能
に保持する機構のみを備えればよく、ピンホール板７６
やミラー７５ｂを可動に保持する機構は全く不要であ
り、きわめて簡素な構成となる。また、各回のホログラ
ム露光においては、基板１２ａの移動距離のみを厳密に
設定すればよく、装置７の制御も容易である。
【００４６】なお、この方法で作製したホログラム素子
１２を使用する場合、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、
１１Ｂは、主光線が互いに平行になるように向きを設定
する。各発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの
光の回折効率を最大にするためである。光の利用効率の
面では、基板１２ａを回動させてホログラム露光を行う
方法の方が優れているが、発光ダイオード１１Ｒ、１１
Ｇ、１１Ｂの配設の容易さの面では、このように基板１
２ａを平行移動させてホログラム露光を行う方法の方が
優るといえる。
【００４７】映像表示装置１においてはホログラム素子
１２を平面としているが、曲面のホログラム素子を備え
る構成とすることも可能である。１例を図９の側面図に
示す。これは、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ
側を凹面としたホログラム素子１２’を備えたものであ
る。発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光は
発散光束であるため、平面のホログラム素子１２への入
射角には光束の部位ごとに差が生じるが、このように凹
面のホログラム素子１２’を用いると、入射角の差を小
さくすることが可能になり、回折効率を一層高めること
ができる。なお、このような曲面のホログラム素子１
２’は、ホログラム感剤を塗着した曲面の基板を用い
て、図４または図８に示した方法で作製する。
【００４８】第２の実施形態の映像表示装置２の光学構
成を図１０の側面図に示す。この映像表示装置２は、第
１の実施形態の映像表示装置１を修飾し、透過型の液晶
表示器１３に代えて、反射型の液晶表示器１４を備えた
ものである。映像表示装置１では透過型の液晶表示器１
３が２つの偏光板を内蔵する構成としていたが、映像表
示装置２では、これらに相当する偏光板１６、１７を液
晶表示器１４から分離して、発光ダイオード１１Ｒ、１
１Ｇ、１１Ｂとホログラム素子１２の間と、ホログラム
素子１２と接眼光学系１５の間に配置している。
【００４９】発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂか
らの光は、偏光板１６によって直線偏光とされ、反射型
のホログラム素子１２によって回折反射されて液晶表示
器１４に導かれる。液晶表示器１４は、その液晶層に関
してホログラム素子１２の反対側に反射板を有しており
（不図示）、反射板による反射の前後２回にわたる液晶
層の透過の間に、導かれた光を変調する。液晶表示器１
４によって反射され変調された光はホログラム素子１２
を透過し、偏光板１７によって映像光のみとされて、接
眼光学系１５に入射する。
【００５０】反射型のホログラム素子１２に対する発光
ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの位置および向き、
ならびに発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの
光に対するホログラム素子１２の回折反射の条件は、映
像表示装置１と同様に設定されている。ただし、液晶表
示器１４は、ホログラム素子１２による回折反射光に対
して少し傾けて配置されており、したがって、液晶表示
器１４は、ホログラム素子１２からの光を、入射方向に
対してやや角度差のある方向に反射し、液晶表示器１４
からの光は、ホログラム素子１２に回折反射光Ｌとは異
なる方向から入射する。ホログラム素子１２に対する回
折反射光Ｌの角度をθ１で、ホログラム素子１２に対す
る液晶表示器１４からの光の入射の角度をθ２で図１０
に示す。θ１＞θ２である。
【００５１】一般に、反射型のホログラム素子は高い入
射角選択性を有しており、回折反射した方向に対してあ
る程度角度差を有する方向から入射する光を、波長が同
じであっても、回折反射することなくほとんど全て透過
させることができる。映像表示装置２は、反射型のホロ
グラム素子のこのような特性を利用したものであり、発
光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの光をホログ
ラム素子１２により回折反射して液晶表示器１４に導き
つつ、液晶表示器１４からの光がホログラム素子１２を
透過するようにして、接眼光学系１５に導くようにした
ものである。
【００５２】映像表示装置２のホログラム素子１２にお
ける入射角と回折反射効率の関係を図１１に模式的に示
す。ホログラム素子１２は、発光ダイオード１１Ｒ、１
１Ｇ、１１Ｂからの光の入射角θ１が回折効率の最大付
近になり、液晶表示器１４からの光の入射角θ２が略０
の回折効率となるように、発光ダイオード１１Ｒ、１１
Ｇ、１１Ｂおよび液晶表示器１４に対する向きを設定さ
れている。
【００５３】反射型の液晶表示器は、変調対象の光が往
復で２回液晶層を通るため、液晶層の厚さが透過型の液
晶表示器の半分程度となり、高速で液晶層の状態を切り
替えることができる。また、液晶層の状態切り替えの制
御のための薄膜トランジスタを各画素の反射板側に配置
することが可能であり、開口の周囲に制御用トランジス
タを配置する必要のある透過型の液晶表示器のように、
各画素の開口率が低下することもない。したがって、反
射型の液晶表示器１４を用いる映像表示装置２では、表
示する映像を速やかに切り替えることが可能であり、ま
た、明るい映像を提供することができる。
【００５４】第３の実施形態の映像表示装置３の光学構
成を図１２の側面図に示す。この映像表示装置３は、第
２の実施形態の映像表示装置２を修飾して、ホログラム
素子１２と液晶表示器１４の間にプリズム１８を配置し
たものである。プリズム１８は、発光ダイオード１１
Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに近い部位ほど薄いくさび型であ
り、ホログラム素子１２による回折反射光Ｌと液晶表示
器１４からの映像光に一層大きな角度差をもたらす。
【００５５】一般に、液晶表示器では光の入射角が大き
くなるほど透過光または反射光の量が低下し、表示映像
のコントラストも低下するが、このようにプリズム１８
によってホログラム素子１２の回折反射光と液晶表示器
１４からの光の角度差を増すことにより、液晶表示器１
４への光の入射角を小さくすることが可能になって、一
層明るい映像を提供することができるようになる。
【００５６】なお、第２、第３の実施形態の映像表示装
置２、３では、３つの発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、
１１Ｂからの光を異なる時間に液晶表示器１４に導くよ
うにしているが、反射型のホログラム素子の入射角選択
性を利用して、光源からの光を回折反射して映像表示素
子に導き、映像表示素子からの光を回折反射することな
く透過させるようにすることは、広い波長範囲（例えば
白色光全体にわたる波長）の光を発する単一の光源を備
えて、その波長範囲の光を映像表示素子（例えばカラー
フィルタを画素ごとに設けた液晶表示器）によって同時
に変調する映像表示装置にも適用可能である。
【００５７】第４の実施形態の映像表示装置４の光学構
成を図１３の側面図に示す。この映像表示装置４は、第
２の実施形態の映像表示装置２を修飾して、２つの偏光
板１６、１７に代えて偏光選択素子１９を備えたもので
ある。偏光選択素子１９は、反射型のホログラム素子１
２に近接して配置されており、発光ダイオード１１Ｒ、
１１Ｇ、１１Ｂおよび液晶表示器１４とホログラム素子
１２との間に位置する。偏光選択素子１９は、偏光面が
直交する２つの直線偏光の一方を透過させ他方を反射す
る特性を有する。このような偏光選択素子１９として
は、例えばＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Fi
lm、３Ｍ社製）がある。
【００５８】ホログラム素子１２は、３つの発光ダイオ
ード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂに向けて配置されており、
より具体的には、中央の発光ダイオード１１Ｇからの光
の主光線が垂直に入射するように配置されている。接眼
光学系１５は、映像表示装置２とは異なり、ホログラム
素子１２に関して、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂおよび液晶表示器１４と同じ側に配置されている。
また、液晶表示器１４は、ホログラム素子１２からの回
折反射光Ｌに対して垂直に配置されている。
【００５９】発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂか
らの光は偏光選択素子１９に入射して、これを透過する
直線偏光と反射される直線偏光とに分離する。偏光選択
素子１９によって反射された直線偏光は、発光ダイオー
ド１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの方向に向かい、液晶表示器
１４に入射することなく捨てられる。偏光選択素子１９
を透過した直線偏光は、ホログラム素子１２によって回
折反射され、全て偏光選択素子１９を透過して、液晶表
示器１４に入射する。
【００６０】液晶表示器１４に入射した光は反射され変
調されて、偏光選択素子１９を透過する直線偏光と偏光
選択素子１９により反射される直線偏光となる。液晶表
示器１４からの光は、偏光選択素子１９に再度入射し、
透過する直線偏光と反射される直線偏光に分離される。
偏光選択素子１９によって反射された直線偏光は映像を
表す光として接眼光学系１５に導かれ、偏光選択素子１
９を透過した直線偏光は、ホログラム素子１２によって
回折反射され、再び偏光選択素子１９を透過して、発光
ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの方向に向かい、捨
てられる。
【００６１】映像表示装置４は、２つの偏光板１６、１
７を備える映像表示装置２よりも簡素な構成となり、一
層の小型化が可能である。
【００６２】上記の各実施形態の映像表示装置１〜４
は、接眼光学系１５を備えており、眼前で使用される
が、小型であるため、手持ち式と頭部装着式のいずれに
も適する。映像表示装置１〜４を眼鏡型の頭部装着式と
した第５の実施形態の映像表示装置５の外観を図１４に
示す。眼鏡のレンズに相当する透明板５１の上縁に、発
光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、ホログラム素子
１２等を収容した筐体５２が取り付けられており、透明
板５１の中央部に接眼光学系１５が設けられている。ま
た、筐体５２には、不図示のコントローラから映像信
号、制御信号等を与えるためのケーブル５３が接続され
ている。
【００６３】第１の実施形態の映像表示装置１のよう
に、透過型の液晶表示器１３を用いる場合を例にとっ
て、映像表示装置５の光学構成を図１５に模式的に示
す。透明板５１の上端部は断面をくさび形とされてお
り、筐体５２には、発光ダイオード１１Ｒ、１１Ｇ、１
１Ｂ、ホログラム素子１２および液晶表示器１３が、液
晶表示器１３からの映像光が透明板５１の端面に斜め入
射するように配置されている。端面より透明板５１の内
部に入った液晶表示器１３からの光は、透明板の２つの
表面で全反射されながら下方に向かう。
【００６４】透明板５１の中央部には、表面に対して傾
斜するように、反射型のホログラム素子５４が埋設され
ており、ホログラム素子５４は、液晶表示器１３からの
光を回折反射して透明板５１の表面より出射させ、使用
者の眼Ｅに導く。ホログラム素子５４は、液晶表示器１
３からの光が表す映像の拡大虚像を形成するように設定
されており、接眼光学系１５として機能する。また、ホ
ログラム素子５４は、反射型のホログラム素子の特長で
ある波長選択性を利用して、映像光以外の波長の外部か
らの光を透過させるように設定されており、映像の拡大
虚像を外界の像に重ねて提供する。
【００６５】映像表示装置１〜４の接眼光学系１５に代
えて投影光学系を備え、スクリーンに拡大実像を形成す
る投影型の映像表示装置とすることもできる。第６の実
施形態である投影型の映像表示装置６の外観を図１６の
側面図に示す。映像表示装置６は、折り畳み式のスクリ
ーン６１と筐体６２より成る。筐体６２には、発光ダイ
オード１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、ホログラム素子１２、
液晶表示器１３または１４等、上記の各実施形態で説明
した構成要素と、投影光学系が収容される。スクリーン
６１としては、拡散板、反射型のホログラム素子等を用
いることができる。
【００６６】なお、上記の各実施形態の映像表示装置１
〜６においては光源として発光ダイオードを用いている
が、レーザダイオード等の他の発光素子を光源として用
いることもできる。また、発光素子を反射型のホログラ
ム素子の近傍に配置して発光素子からの光をホログラム
素子に直接入射させることに代えて、発光素子とホログ
ラム素子の間に光ファイバ、光導波路等の導光素子を配
置し、発光素子からの光を導光素子を介してホログラム
素子に導くようにしてもよい。
【００６７】照明光を変調して映像を表す光とする映像
表示素子としても、液晶表示器以外のものを使用するこ
とができる。例えば、方向可変の微小なミラー素片を２
次元に多数配列し、映像信号に応じて各ミラー素片の向
きを変えることにより、照明光の一部を映像を表す光と
して所定の方向に反射し、照明光の残りを映像を表さな
い光として他の方向に反射するようにしたミラー素子
も、反射型の映像表示素子として採用可能である。
【００６８】
【発明の効果】与えられる光を変調して映像を表す光と
する映像表示素子と、映像表示素子に与える光を発する
複数の発光素子と、複数の発光素子からの光に対して正
の光学的パワーを有し、複数の発光素子からの光を略同
一方向に回折反射して映像表示素子に導く反射型のホロ
グラム素子と、映像表示素子からの光が表す映像の拡大
像を形成する拡大光学系とを備える映像表示装置におい
て、本発明のように、複数の発光素子がホログラム素子
によって回折反射された光の光路に対して略垂直な面内
に位置し、ホログラム素子が、複数の発光素子側を向く
方向に、ホログラム素子によって回折反射された光の光
路に対して傾斜している構成とすると、ホログラム露光
によりホログラム素子を作製する際に、ホログラム感剤
を塗着した基板を、露光用の２光束の一方の中心軸の周
りに回転させるだけでよくなり、ホログラム素子の作製
が容易である。ホログラム露光装置も簡素化、小型化す
る。また、複数の発光素子からの光に対するホログラム
素子の回折効率が高く、回折効率の差を小さくすること
もできるので、発光素子からの光を映像表示素子の照明
に有効に利用することが可能である。
【００６９】複数の発光素子がそれぞれ波長の異なる光
を発し、ホログラム素子が複数の発光素子が発する光の
波長それぞれに対して回折反射効率のピークを有するよ
うにすると、明るいカラー映像を提供することができ
る。
【００７０】映像表示素子が光を反射しつつ変調する反
射型であって、ホログラム素子によって回折反射された
光を入射方向に対して角度差のある方向に反射し、ホロ
グラム素子が映像表示素子からの光を透過させて拡大光
学系に導く構成とすると、発光素子から拡大光学系に至
る光路長が短くなり、小型の装置とすることが可能にな
る。しかも、映像表示素子の照明と照明光と映像光の光
路の分離とにホログラム素子を兼用することになって、
容易に小型化を達成することができる。
【００７１】所定の偏光成分を透過させ他の偏光成分を
反射する偏光選択素子を複数の発光素子および映像表示
素子とホログラム素子との間に備え、映像表示素子が光
を反射しつつ変調する反射型であって、偏光選択素子を
透過する偏光成分を変調して偏光選択素子により反射さ
れる偏光成分とし、偏光選択素子が、複数の発光素子か
らの光の一部を透過させてホログラム素子に導き、ホロ
グラム素子によって回折反射された光を透過させて映像
表示素子に導き、さらに、映像表示素子からの光を反射
して拡大光学系に導く構成とすると、映像表示素子に照
明光を垂直に入射させることが可能になり、照明光の入
射角をあまり大きくすることができない映像表示素子を
用いる場合にも適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の映像表示装置の光学構成を
模式的に示す斜視図。
【図２】 第１の実施形態の映像表示装置の光学構成を
模式的に示す側面図。
【図３】 各実施形態の映像表示装置に備える反射型ホ
ログラム素子の作製に用いるホログラム露光装置の構成
を模式的に示す側面図。
【図４】 図３のホログラム露光装置によりホログラム
露光を行う様子を模式的に示す正面図。
【図５】 ２種のホログラム感剤を用いる場合の露光用
レーザ光の波長とホログラム感剤の吸収率の関係の例を
模式的に示す図。
【図６】 図５の関係で作製したホログラム素子におけ
る波長と回折効率の関係を模式的に示す図。
【図７】 ２種のホログラム感剤を用いて作製したホロ
グラム素子の構成の例を模式的に示す側面図。
【図８】 図３のホログラム露光装置により別の方法で
ホログラム露光を行う様子を模式的に示す正面図。
【図９】 第１の実施形態の映像表示装置の変形例の光
学構成を模式的に示す側面図。
【図１０】 第２の実施形態の映像表示装置の光学構成
を模式的に示す側面図。
【図１１】 第２の実施形態の映像表示装置に備えるホ
ログラム素子における入射角と回折反射効率の関係を模
式的に示す図。
【図１２】 第３の実施形態の映像表示装置の光学構成
を模式的に示す側面図。
【図１３】 第４の実施形態の映像表示装置の光学構成
を模式的に示す側面図。
【図１４】 第５の実施形態の映像表示装置の外観を示
す斜視図。
【図１５】 第５の実施形態の映像表示装置の光学構成
を模式的に示す断面図。
【図１６】 第６の実施形態の映像表示装置の外観を示
す模式的に示す側面図。
【図１７】 従来の映像表示装置の光学構成を模式的に
示す側面図。
【図１８】 従来の映像表示装置に備える反射型ホログ
ラム素子の作製に用いるホログラム露光装置の構成を模
式的に示す側面図。
【図１９】 図１８のホログラム露光装置によりホログ
ラム露光を行う様子を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
１〜６ 映像表示装置 ７ ホログラム露光装置 １１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ 発光ダイオード １２、１２’ 反射型ホログラム素子 １２ａ 基板 １３ 透過型液晶表示器 １４ 反射型液晶表示器 １５ 接眼光学系 １６、１７ 偏光板 １８ プリズム １９ 偏光選択素子 ５１ 透明板 ５２ 筐体 ５３ ケーブル ５４ 反射型ホログラム素子 ６１ スクリーン ６２ 筐体 ７１Ｒ、７１Ｇ、７１Ｂ レーザ光源 ７２ａ ミラー ７２ｂ、７２ｃ ハーフミラー ７３ ビームスプリッタ ７４ ビームエキスパンダ ７５ａ、７５ｂ ミラー ７６ ピンホール板 ７６ａ ピンホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/64 ５０１ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５０１Ａ 5/66 １０２ 5/66 １０２Ｚ 5/74 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA15 HA11 HA18 HA24 HA28 MA06 MA20 2H091 FA08X FA08Z FA19Z FA26X FA45Z FD23 LA11 LA16 2H099 AA12 BA09 BA17 CA02 CA11 5C058 AA06 AA13 BA25 EA05 EA11 EA13 EA26 EA51

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 与えられる光を変調して映像を表す光と
    する映像表示素子と、映像表示素子に与える光を発する
    複数の発光素子と、複数の発光素子からの光に対して正
    の光学的パワーを有し、複数の発光素子からの光を略同
    一方向に回折反射して映像表示素子に導く反射型のホロ
    グラム素子と、映像表示素子からの光が表す映像の拡大
    像を形成する拡大光学系とを備える映像表示装置におい
    て、 複数の発光素子がホログラム素子によって回折反射され
    た光の光路に対して略垂直な面内に位置し、 ホログラム素子が、複数の発光素子側を向く方向に、ホ
    ログラム素子によって回折反射された光の光路に対して
    傾斜していることを特徴とする映像表示装置。
  2. 【請求項２】 複数の発光素子がそれぞれ波長の異なる
    光を発し、 ホログラム素子が複数の発光素子が発する光の波長それ
    ぞれに対して回折反射効率のピークを有することを特徴
    とする請求項１に記載の映像表示装置。
  3. 【請求項３】 映像表示素子が光を反射しつつ変調する
    反射型であって、ホログラム素子によって回折反射され
    た光を入射方向に対して角度差のある方向に反射し、 ホログラム素子が映像表示素子からの光を透過させて拡
    大光学系に導くことを特徴とする請求項１または請求項
    ２に記載の映像表示装置。
  4. 【請求項４】 所定の偏光成分を透過させ他の偏光成分
    を反射する偏光選択素子を複数の発光素子および映像表
    示素子とホログラム素子との間に備え、 映像表示素子が光を反射しつつ変調する反射型であっ
    て、偏光選択素子を透過する偏光成分を変調して偏光選
    択素子により反射される偏光成分とし、 偏光選択素子が、複数の発光素子からの光の一部を透過
    させてホログラム素子に導き、ホログラム素子によって
    回折反射された光を透過させて映像表示素子に導き、さ
    らに、映像表示素子からの光を反射して拡大光学系に導
    くことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映
    像表示装置。
  5. 【請求項５】 拡大光学系が映像表示素子からの光が表
    す映像の虚像を形成する接眼光学系であることを特徴と
    する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の映
    像表示装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208997A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Konica Minolta Photo Imaging Inc 映像表示装置及び映像表示システム
US7199934B2 (en) 2004-05-06 2007-04-03 Olympus Corporation Head-mounted display apparatus
CN100461843C (zh) * 2004-07-20 2009-02-11 奥林巴斯株式会社 信息显示系统
JP2009134087A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Konica Minolta Holdings Inc 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
US7593757B2 (en) 2004-07-20 2009-09-22 Olympus Corporation Mobile information apparatus
JP2010072153A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Konica Minolta Holdings Inc 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
US9039188B2 (en) 2010-09-08 2015-05-26 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Illumination device, projection device, and projection-type image display device
WO2017047528A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 コニカミノルタ株式会社 画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004038012A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Minolta Co Ltd 映像表示装置
EP1748305A4 (en) * 2004-05-17 2009-01-14 Nikon Corp OPTICAL ELEMENT, COMBINER OPTICAL SYSTEM, AND IMAGE DISPLAY UNIT
DE202004019513U1 (de) * 2004-12-15 2005-02-17 Tesa Scribos Gmbh Vorrichtung zum Auslesen eines Hologramms
US20060268197A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Valliath George T Combination full color and monochrome reflective display
US7898502B2 (en) * 2006-01-30 2011-03-01 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head-mounted display
JP2008070604A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Canon Inc 画像表示装置
JP2008191527A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Konica Minolta Holdings Inc ホログラム光学素子およびその製造方法と、映像表示装置
US10180572B2 (en) 2010-02-28 2019-01-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and user action control of external applications
US9129295B2 (en) 2010-02-28 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear
US9097890B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Grating in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US9285589B2 (en) 2010-02-28 2016-03-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered control of AR eyepiece applications
US8477425B2 (en) 2010-02-28 2013-07-02 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a partially reflective, partially transmitting optical element
US9097891B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including an auto-brightness control for the display brightness based on the brightness in the environment
US9759917B2 (en) 2010-02-28 2017-09-12 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered AR eyepiece interface to external devices
US9366862B2 (en) 2010-02-28 2016-06-14 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for delivering content to a group of see-through near eye display eyepieces
US9128281B2 (en) 2010-09-14 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Eyepiece with uniformly illuminated reflective display
US8488246B2 (en) 2010-02-28 2013-07-16 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a curved polarizing film in the image source, a partially reflective, partially transmitting optical element and an optically flat film
WO2011106797A1 (en) 2010-02-28 2011-09-01 Osterhout Group, Inc. Projection triggering through an external marker in an augmented reality eyepiece
US9223134B2 (en) 2010-02-28 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical imperfections in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US9091851B2 (en) 2010-02-28 2015-07-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Light control in head mounted displays
US20150309316A1 (en) 2011-04-06 2015-10-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Ar glasses with predictive control of external device based on event input
US8482859B2 (en) 2010-02-28 2013-07-09 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film
US9341843B2 (en) 2010-02-28 2016-05-17 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a small scale image source
US8467133B2 (en) 2010-02-28 2013-06-18 Osterhout Group, Inc. See-through display with an optical assembly including a wedge-shaped illumination system
US20120249797A1 (en) 2010-02-28 2012-10-04 Osterhout Group, Inc. Head-worn adaptive display
US9182596B2 (en) 2010-02-28 2015-11-10 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with the optical assembly including absorptive polarizers or anti-reflective coatings to reduce stray light
US9134534B2 (en) 2010-02-28 2015-09-15 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including a modular image source
US8472120B2 (en) 2010-02-28 2013-06-25 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses with a small scale image source
US9229227B2 (en) 2010-02-28 2016-01-05 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a light transmissive wedge shaped illumination system
DE102011075884A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-22 Robert Bosch Gmbh HUD mit holographischen optischen Elementen
US10977815B1 (en) * 2018-07-02 2021-04-13 Facebook Technologies, Llc Structured light eye-tracking
CN111007670A (zh) * 2019-12-06 2020-04-14 维沃移动通信有限公司 一种光学组件及电子设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04118620A (ja) 1990-08-21 1992-04-20 Asahi Glass Co Ltd 自動車用ヘッドアップディスプレイ装置
JPH06227284A (ja) * 1993-02-09 1994-08-16 Asahi Glass Co Ltd ヘッドアップディスプレイ
JPH07212680A (ja) 1993-12-29 1995-08-11 Texas Instr Inc <Ti> 画像表示装置
US5999282A (en) * 1995-11-08 1999-12-07 Victor Company Of Japan, Ltd. Color filter and color image display apparatus employing the filter
JP3215346B2 (ja) 1997-03-28 2001-10-02 シャープ株式会社 前方照明装置およびこれを備えた反射型液晶表示装置
JP2000039582A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Xerox Co Ltd 映像投影装置
JP2000122589A (ja) 1998-10-13 2000-04-28 Fuji Xerox Co Ltd 映像表示装置
JP4389283B2 (ja) 1999-01-13 2009-12-24 凸版印刷株式会社 表示装置
JP2000267042A (ja) 1999-03-17 2000-09-29 Fuji Xerox Co Ltd 頭部搭載型映像表示装置
JP4691744B2 (ja) * 1999-06-11 2011-06-01 コニカミノルタホールディングス株式会社 映像表示装置
JP2001004956A (ja) 1999-06-22 2001-01-12 Fuji Xerox Co Ltd 頭部搭載型映像表示装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199934B2 (en) 2004-05-06 2007-04-03 Olympus Corporation Head-mounted display apparatus
CN100461843C (zh) * 2004-07-20 2009-02-11 奥林巴斯株式会社 信息显示系统
US7593757B2 (en) 2004-07-20 2009-09-22 Olympus Corporation Mobile information apparatus
JP2006208997A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Konica Minolta Photo Imaging Inc 映像表示装置及び映像表示システム
JP2009134087A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Konica Minolta Holdings Inc 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP2010072153A (ja) * 2008-09-17 2010-04-02 Konica Minolta Holdings Inc 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
US9039188B2 (en) 2010-09-08 2015-05-26 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Illumination device, projection device, and projection-type image display device
JP5737633B2 (ja) * 2010-09-08 2015-06-17 大日本印刷株式会社 照明装置、投射装置および投射型映像表示装置
WO2017047528A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 コニカミノルタ株式会社 画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JPWO2017047528A1 (ja) * 2015-09-16 2018-07-26 コニカミノルタ株式会社 画像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
EP3351996A4 (en) * 2015-09-16 2018-11-14 Konica Minolta, Inc. Image display device and head mounted display

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