DE69834234T2

DE69834234T2 - Zusammengesetzte Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69834234T2
Application number: DE69834234T
Authority: DE
Inventors: Mixed Reality Sys. Lab. Inc. Shoichi Yokohama-shi Yamazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2018-08-29
Also published as: EP0922985B1; EP0922985A1; DE69834234D1; JP3338837B2; JPH11174367A; US6094241A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein zusammengesetztes Anzeigegerät, das durch ein Klein-Gestalten des gesamten Gerätes mit einem optischen Bildaufnahmesystem für ein Einfangen von Licht von einer Bildinformation der Außenseite zum Ausbilden eines Bildes einer Bildaufnahmevorrichtung und einem optischen Anzeigesystem zum Betrachten einer Bildinformation erzielt wird, die an einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung bei einem Gerät, das eine am Kopf montierte Anzeige (HMD) genannt wird, und bei einer Anzeige der Brillenart geeignet anwendbar.
Zugehöriger Stand der Technik
In der Vergangenheit ist ein Gerät vorgeschlagen worden, bei dem eine kleine CCD-Kamera an der HMD montiert worden ist und das so eingerichtet ist, dass eine Bildinformation, die durch die kleine CCD-Kamera an der HMD so erhalten wird, wie sie ist, und ein Gerät zum Verarbeiten der Bildinformation, die durch die kleine CCD-Kamera erhalten wird, um die Information in irgendeine Bildinformation umzuwandeln, um diese an der HMD anzuzeigen. Des Weiteren ist eine Vielfalt an Vorschlägen bislang unter den HMDs bis hin zu einer HMD der Durchsichtsart gemacht worden (die eine HMD mit einem solchen Aufbau ist, der zu einem direkten Betrachten von Licht von der Außenseite bei einer Winkelvergrößerung 1 in der Lage ist).
Die HMD von dieser Art wird eine Parallaxe haben, wenn es einen Unterschied zwischen der optischen Pupillenachse von dem optischen Anzeigesystem für die Betrachtung der an der Anzeigevorrichtung der HMD angezeigten Bildinformation und der optischen Achse der CCD-Kamera (das optische Bildaufnahmesystem) für das Abbilden der Information von der Außenseite an der CCD-Fläche gibt. Vorrichtungen mit sowohl dem optischen Bildaufnahmesystem als auch dem optischen Anzeigesystem ohne eine Parallaxe sind in den Druckschriften JP-A-4-22 358 und JP-A-5-303 053 vorgeschlagen worden.
Bei dem optischen Anzeigesystem, das in der Druckschrift JP-A-4-22 358 vorgeschlagen worden ist, läuft Licht, das von einer kleinen Flüssigkristallanzeige ausgegeben wird, über einen flachen Halbspiegel, um zu der Pupille durch ein Okular geführt zu werden. Andererseits ist das optische Bildaufnahmesystem so eingerichtet, dass das Licht von der Außenseite über den flachen Halbspiegel läuft, um an der kleinen Kamera fokussiert zu werden. Da dieser flache Halbspiegel bei 45° angeordnet war, neigte das Gerät dazu, groß zu werden. Außerdem kann, da das Okular vor der Pupille vorhanden ist, das optische Durchsichtssystem nicht verwirklicht werden.
Die Druckschrift JP-A-5-303 053 offenbart einen Aufbau, der dazu in der Lage ist, das optische Durchsichtssystem zu verwirklichen, jedoch gab es eine derartige Neigung dahingehend, dass das optische System komplex war und das Gerät sehr groß wurde.
Die Parallaxe ergibt sich, wenn eine Differenz zwischen der optischen Pupillenachse von dem optischen Anzeigesystem für das Betrachten von der Bildinformation, die an der Anzeigevorrichtung der HMD angezeigt wird, und der optischen Bildaufnahmeachse von dem optischen Bildaufnahmesystem (CCD-Kamera) für ein Fokussieren der Bildinformation von der Außenseite an der CCD-Fläche vorhanden ist. Wenn der Halbspiegel verwendet wird, um die optischen Achsen von sowohl dem optischen Bildaufnahmesystem als auch dem optischen Anzeigesystem miteinander auszurichten, um diese Parallaxe zu beseitigen, tritt ein Teil von dem Licht von der Anzeigevorrichtung durch den Halbspiegel, um an der CCD-Fläche von dem optischen Bildaufnahmesystem in einigen Fällen einzufallen. Das Licht von der Anzeigevorrichtung wird, wenn es mit der Bildinformation von der Außenseite, die an der CCD-Fläche ausgebildet ist, vermischt wird, zu einem Störlicht oder Flackerlicht (zu einer Störung), womit es zu einer Ursache im Hinblick auf eine Verschlechterung der Qualität der Bildinformation von der Außenseite wird.
Es gibt die folgenden Anforderungen bei dem zusammengesetzten Anzeigegerät wie beispielsweise die HMD, wie sie vorstehend beschrieben ist; d.h. das gesamte Gerät soll derart kompakt sein und soll ein derart geringes Gewicht haben, dass es an dem Kopfteil eines Betrachters montiert wird, die Qualität der Bilder durch das optische Anzeigesystem und das optische Bildaufnahmesystem soll ausreichend hoch sein, es soll keine Parallaxe auftreten und das optische Durchsichtssystem soll verwirklicht werden können.
Die Druckschrift US-A-S 106 179 offenbart ein zusammengesetztes Anzeigegerät, das ein optisches Anzeigesystem hat, das so eingerichtet ist, dass es ein Lichtstrahlbündel von einer Anzeigeeinrichtung, die eine Bildinformation anzeigt, zu der Pupille eines Betrachters führt. Ein optisches Bildaufnahmesystem fokussiert ein Lichtstrahlbündel von der Außenseite an einer Bildaufnahmevorrichtung. Eine Optikbahntrenneinrichtung trennt die optische Bahn von der Anzeigeeinrichtung und die optische Bahn von dem optischen Bildaufnahmesystem. Eine optische Abschirmeinrichtung verhindert, dass Licht von der Anzeigeeinrichtung an der Bildaufnahmevorrichtung eintritt. Die optische Abschirmeinrichtung hat Spiegel, die nicht gestatten, dass der Betrachter direkt die Umgebung sehen kann. Der Betrachter von dem zusammengesetzten Anzeigegerät kann lediglich die Bilder von jeder Anzeigeeinrichtung sehen.
Die Druckschrift WO 94/01 798 A bezieht sich auf ein zusammengesetztes Anzeigegerät, das ein optisches Anzeigesystem hat, das so eingerichtet ist, dass es ein Lichtstrahlbündel von einer Anzeigeeinrichtung, die eine Bildinformation anzeigt, zu der Pupille eines Betrachters führt. Ein optisches Durchsichtssystem weist ein Teil von dem optischen Anzeigesystem auf.
Die Druckschrift JP 62 258 574 A offenbart ein zusammengesetztes Anzeigegerät, das eine Anzeigeeinrichtung und eine Bildaufnahmevorrichtung aufweist. Die Bildaufnahmevorrichtung wird dann angehalten, wenn die Anzeigeeinrichtung die Bildaufnahmevorrichtung abtastet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zusammengesetztes Anzeigegerät zu schaffen, das dazu in der Lage ist, zu verhindern, dass ein Lichtstrahlbündel von einer Anzeigevorrichtung bei dem optischen Bildaufnahmesystem einfällt, während das ganze Gerät klein gestaltet ist, und es dazu in der Lage ist, von den beiden optischen Systemen in einem guten Zustand ohne eine Parallaxe zu betrachten und zu erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Aufgabe durch ein zusammengesetztes Anzeigegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat der Aufbau von dem optischen Anzeigesystem vorzugsweise eine Vielzahl an exzentrischen reflektierenden Flächen, um das Lichtstrahlbündel von der Anzeigevorrichtung zu der Pupille eines Betrachters zu führen, und der Aufbau von dem optischen Bildaufnahmesystem fokussiert ein Lichtstrahlbündel von der Außenseite zu der Fläche einer Bildaufnahmevorrichtung wie beispielsweise eine CCD.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines hauptsächlichen Teils von dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine erläuternde Darstellung zum Erläutern der Spektralverteilung von einem Farbfilter bei den Ausführungsbeispielen 3 und 4 der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine schematische Darstellung von einem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine erläuternde Darstellung für eine Erläuterung eines Anzeigeverfahrens von der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine erläuternde Darstellung für eine Erläuterung einer Art und Weise einer Anzeige an der Bildaufnahmevorrichtungsfläche bei der CCD gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 11A, 11B und 11C zeigen erläuternde Darstellungen für eine Erläuterung eines Anzeigeverfahrens von der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 12A, 12B und 12C zeigen erläuternde Darstellungen für eine Erläuterung einer Art und Weise einer Anzeige an der Bildaufnahmevorrichtungsfläche bei der CCD gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt eine schematische Darstellung von einem hauptsächlichen Teil des Ausführungsbeispiels 1 von dem zusammengesetzten Anzeigegerät gemäß der vorliegenden Erfindung. In der gleichen Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 101 ein optisches Anzeigesystem (ein optisches LCD-Anzeigesystem) bezeichnet, das eine Vielzahl an exzentrischen reflektierenden Flächen hat, die jeweilige exzentrische Krümmungen haben, und das eine Bildinformation, die an einer Flüssigkristallanzeige (LCD) 2 als eine Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, zu der Pupille 1 des Beobachters oder Betrachters führt. Mit dem Bezugszeichen 101a ist die optische Achse von dem optischen Anzeigesystem 101 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 102 ist ein optisches Bildaufnahmesystem (ein optisches CCD-Abbildungssystem) bezeichnet, das eine Vielzahl an exzentrischen reflektierenden Flächen hat, die jeweilige exzentrische Krümmungen haben, und das die Bildinformation von der Außenseite von einer Bildaufnahmevorrichtung (CCD) 3 abbildet. Mit dem Bezugszeichen 102a ist die optische Achse von dem optischen Bildaufnahmesystem bezeichnet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl das optische Anzeigesystem 101 als auch das optische Bildaufnahmesystem 102 aus einem Prismenkörper 9a, 9c gestaltet, der eine Vielzahl an inneren Reflexionen nutzt. Die beiden Prismenkörper 9a, 9c sind miteinander an einem nachstehend beschriebenen Optikbahn-Separator (Optikbahn- Trenneinrichtung) 4 gebondet bzw. verbunden. Der Optikbahn-Separator oder die Optikbahn-Trenneinrichtung 4 besteht aus einer reflektierenden Fläche mit einer exzentrischen Krümmung, wobei diese eine Fläche ist, die dazu dient, die optische Bahn von dem optischen Anzeigesystem 101 von der optischen Bahn von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 zu trennen. Der Optikbahn-Separator 4 besteht aus der exzentrischen reflektierenden Fläche, wobei das optische Anzeigesystem 101 die reflektierende Fläche an einer Seite verwendet, während das optische Bildaufnahmesystem 102 die reflektierende Fläche an der anderen Seite verwendet.
Licht von der Bildinformation, die an der LCD 2 angezeigt wird, geht in der Form von linear polarisiertem Licht heraus. Mit PP ist eine Polarisierplatte bezeichnet, wobei eine Polarisationsachse von ihr in einer Richtung eingestellt ist, die senkrecht zu der Polarisationsachse von dem linear polarisierten Licht ist, das von der LCD 2 ausgegeben wird. Dadurch wird verhindert, dass von der LCD 2 durch den Optikbahn-Separator 4 und den Prismenkörper 9c kommendes linear polarisiertes Licht in die CCD 3 über ein optisches System 6 eintritt. Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Blende bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 6 ist ein optisches System bezeichnet, das das Bild von der Außenseite, das an dem Prismenkörper 9c einfällt, an der Fläche der CCD 3 abbildet.
Um ebenfalls ein optisches Durchsichtssystem 103 zu verwirklichen, das dazu dient, die Bildinformation von der Außenseite zu der Pupille 1 zu führen, um dem Betrachter zu ermöglichen, dieses als überlagert an der Bildinformation zu betrachten, die an der Anzeige 2 angezeigt ist, oder dazu dient, dem Betrachter zu ermöglichen, dass er lediglich die Bildinformation von der Außenseite betrachtet, besteht die reflektierende Fläche von dem Optikbahn-Separator 4 aus einem Halbspiegel (der Halbspiegel bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein beliebiges Verhältnis aus Transmittanz und Reflektanz haben, inklusive das Verhältnis von Transmittanz 50% und Reflektanz 50%), und die Materialien für die Prismenkörper 9a, 9c der beiden optischen Systeme 101, 102 haben einen gemeinsamen Brechungsindex. Mit dem Symbol 1c ist die optische Achse von dem optischen Durchsichtssystem 103 bezeichnet (die optische Außenachse).
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel treffen sich die optische Achse 101a von dem optischen Anzeigesystem 101, die optische Achse 102a von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 und die optische Achse 1c von dem optischen Durchsichtssystem 103 an dem Optikbahn-Separator 4, und sie sind mit der optischen Achse 1a der Pupille ausgerichtet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Elemente so eingestellt, wie dies vorstehend beschrieben ist, wodurch ein kompaktes optisches System erhalten wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die exzentrischen reflektierenden Flächen daran angepasst, dass sie ihre Brechungsleistungen haben, die in Abhängigkeit von den Azimut-Winkeln um die Vertex von jeder Fläche variieren, um so eine gute optische Leistung zu erhalten.
Jedes der Elemente aus 1 ist nachstehend beschrieben. Das optische Anzeigesystem 101 ist so aufgebaut, dass das Licht von der LCD (Anzeigevorrichtung) 2 an einer Eingangsfläche E1 von dem Prismenkörper 9a einfällt, durch eine reflektierende Fläche 8a reflektiert wird, bei einem Einfallwinkel von nicht weniger als der kritische Winkel einer total reflektierenden Fläche 7a einfällt, um total reflektiert zu werden, dann durch den Optikbahn-Separator 4 reflektiert wird, bei einem Einfallwinkel von nicht mehr als dem kritischen Winkel an der total reflektierenden Fläche 7a einfällt, um durch eine Übertragungsfläche (Transmissionsfläche) E2 zu treten, und zu der Pupille 1 geführt wird. Wie dies beschrieben ist, reflektiert das optische Anzeigesystem das Lichtstrahlbündel von der LCD 2 zweimal oder dreimal und führt es zu der Pupille 1 ohne ein Abbilden. Dies ermöglicht dem Betrachter, die auf der LCD 2 angezeigte Bildinformation zu betrachten.
Das optische Bildaufnahmesystem 102 ist so aufgebaut, dass das Licht von der Außenseite in eine Eingangsfläche E3 von dem Prismenkörper 9c (ein Teil einer total reflektierenden Fläche 7c) einfällt, dann durch den Optikbahn-Separator 4 reflektiert wird, bei einem Einfallwinkel von nicht weniger als der kritische Winkel einfällt, um total reflektiert zu werden, von einer Ausgangsfläche E4 des Prismenkörpers 9c herausgeht, und danach durch die Blende 5 und das optische System 6 tritt, um ein Bild an der Bildaufnahmevorrichtung (CCD) 3 auszubilden. Dies ermöglicht, dass die Vorrichtung die Bildinformation von der Außenseite aufzeichnet.
Das optische Durchsichtssystem 103 von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut, dass das Licht von der Außenseite an der Eingangsfläche E3 von dem Prismenkörper 9c von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 einfällt, durch den Optikbahn-Separator 4 (Halbspiegel) tritt, bei einem Einfallwinkel von nicht mehr als dem kritischen Winkel an der Ausgangsfläche E2 von dem Prismenkörper 9a von dem optischen Anzeigesystem 101 einfällt, um durch die Ausgangsfläche E2 zu treten, und dann zu der Pupille 1 geführt wird. Dies ermöglicht dem Betrachter, die Bildinformation von der Außenseite zu betrachten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Polarisierplatte PP in der Nähe von der Position der Blende 5 von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 angeordnet, d. h. in der Nähe von der Position der Pupille. Die Polarisationsachse von dieser Polarisierplatte PP ist so eingerichtet, dass sie senkrecht zu der Polarisationsachse von dem linear polarisierten Licht von der LCD 2 ist.
Dadurch wird verhindert, dass von der LCD 2 ausgegebenes und durch den Optikbahn-Separator 4 und durch den Prismenkörper 9c tretendes Licht an der Fläche der CCD 3 über das optische System 6 einfällt und wiederum ein Störlicht oder Flackerlicht (eine Störung) bewirkt, wodurch die optischen Eigenschaften der Bildinformation von der Außenseite, die durch die CCD 3 erhalten wird, in guter Ordnung beibehalten werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die total reflektierende Fläche 7a und die Ausgangsfläche E2 von dem Prismenkörper 9a aus einer gemeinsamen gekrümmten Fläche aufgebaut, die in den verschiedenen Weisen in Abhängigkeit von dem Einfallzustand des Lichtstrahlbündels verwendet wird. Des Weiteren sind die Eingangsfläche E3 und die total reflektierende Fläche 7c von dem Prismenkörper 9c außerdem aus einer gemeinsamen gekrümmten Fläche aufgebaut, die in den verschiedenen Weisen in Abhängigkeit von den Einfallzuständen des Lichtstrahlbündels verwendet wird, wie bei dem Prismenkörper 9a. Das Gleiche ist auch bei jedem der nachstehend erörterten Ausführungsbeispiele angewendet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen sich das optische Anzeigesystem 101 und das optische Bildaufnahmesystem 102 einander an dem Optikbahn-Separator 4 gegenüber, so dass die optische Außenseitenachse 1c (die optische Achse 102a von dem optischen Bildaufnahmesystem 102) von dem Lichtstrahlbündel, das von der Außenseite zu dem optischen Bildaufnahmesystem 102 einfällt, im Wesentlichen mit der optischen Pupillenachse 1a von dem Lichtstrahlbündel übereinstimmt, das an der Pupille 1 einfällt, oder mit der virtuellen optischen Pupillenachse 1b als eine Verlängerung der optischen Pupillenachse 1a; wobei dies eine gleichzeitige Beobachtung und Bildaufnahme ohne Parallaxe ermöglicht, wobei eine Betrachtung der an der LCD 2 angezeigten Bildinformation, ein Abbilden der Bildinformation von der Außenseite an der Fläche der Bildaufnahmevorrichtung (CCD) 3 und eine Betrachtung der Bildinformation von der Außenseite (durch das optische Durchsichtssystem) umfasst sind.
Die Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind nachstehend beschrieben. Das optische Anzeigesystem 101 und das optische Bildaufnahmesystem 102 haben beide die Vielzahl an reflektierenden Flächen, und die Vielzahl an reflektierenden Flächen reflektiert das Licht von der LCD 2 und das Licht von der Außenseite, um abwechselnd das Licht in den entgegengesetzten Richtungen entlang der Richtung der optischen Pupillenachse 1c zu klappen (fold) und es zu der Pupille 1 und zu der Bildaufnahmevorrichtung 3 zu führen, wodurch die Dicke von dem optischen System, das sowohl das optische Anzeigesystem 101 als auch das optische Bildaufnahmesystem 102 hat, abnimmt.
Zum Beseitigen der Parallaxe werden die optische Außenseitenachse 1c von der Außenseite und die optische Pupillenachse 1a im Wesentlichen auf eine gerade Linie gesetzt, wodurch in dem Fall des Betrachtens der Information von der Bildaufnahmevorrichtung 3, die an der LCD 2 von dem optischen Anzeigesystem 101 angezeigt wird, der Betrachter das Bild ohne Parallaxe in der Richtung betrachten kann, in die der Betrachter nunmehr gewandt ist.
Des Weiteren wird mit dem optischen Durchsichtssystem 103, das dazu dient, das Licht von der Außenseite durch den Optikbahn-Separator 4 zu der Pupille 1 so zu führen, dass dem Betrachter ermöglicht wird, dass er die Außenseite betrachtet, eine Information in Übereinstimmung mit den Umständen der Außenseite durch das optische Anzeigesystem 101 bei dem Bild der Außenseite angezeigt, wodurch die übereinander gelagerte Information (überlagerte Information) ohne Parallaxe so erscheint, als wäre sie in der realen Welt.
Die Vielzahl an reflektierenden Flächen von dem vorliegenden optischen System (dem optischen Anzeigesystem und dem optischen Bildaufnahmesystem) sind reflektierende Flächen, die exzentrisch sind und jeweilige Krümmungen haben, und ein Aufbau von den reflektierenden Flächen wird durch eine Dezentrierung der Vielzahl an reflektierenden Flächen frei, wodurch das vorliegende optische System dünner gestaltet werden kann. Wenn die reflektierenden Flächen nicht flach, sondern gekrümmt sind, wird es möglich, eine unnötig reflektierende Fläche oder Linse zu beseitigen.
Die Vielzahl an reflektierenden Flächen, die exzentrisch sind und jeweilige Krümmungen haben, sind Flächen mit Brechungsleistungen, die in Abhängigkeit von den Azimutwinkeln um die Vertex der Fläche variieren (wobei diese als freie gekrümmte Flächen bezeichnet sind, wobei jede freie gekrümmte Fläche durch eine funktionale Gleichung definiert ist und die Vertex der Fläche an dem Ursprung der Funktion definiert ist). Eine reflektierende Fläche, die exzentrisch ist und eine Krümmung hat, liefert eine drehasymmetrische Dezentrationsaberration, und diese Dezentrationsaberration kann nicht durch die normalen drehsymmetrischen, sphärischen oder asphärischen Flächen unterdrückt werden. Dann wird die Dezentrationsaberration durch die freien gekrümmten Flächen (drehasymmetrische Flächen) mit den Brechungsleistungen (Brechungskräften) unterdrückt, die sich in Abhängigkeit von den Azimutwinkeln um die Vertex der Fläche unterscheiden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fällt das Licht von der LCD 2 bei dem optischen Anzeigesystem 101 ein, wird es danach zweimal oder dreimal reflektiert, um von dem optischen Anzeigesystem 101 auszutreten, und es wird zu der Pupille ohne ein Abbilden geführt, wodurch eine kleine Gestaltung des optischen Systems erzielt wird.
Außerdem ist sowohl das optische Anzeigesystem 101 als auch das optische Bildaufnahmesystem 102 aus dem Prismenkörper gestaltet, der drei oder mehr unterschiedliche optische Flächen hat, wobei die total reflektierende Fläche umfasst ist, die die kritische Bedingung erfüllt. Wenn diese gesamt reflektierende Fläche ebenfalls als eine übertragende Ausgangsfläche des Prismenkörpers dient, überträgt oder reflektiert (total reflektiert) die Fläche Licht in Abhängigkeit von dem Einfallwinkel zu der Fläche. Ein Halbspiegel wird normalerweise verwendet, um eine Fläche mit sowohl den Wirkungen einer Übertragung (Transmission) als auch einer Reflexion vorzusehen, jedoch nimmt die Lichtmenge dabei ab. Im Gegensatz dazu wendet das vorliegende Ausführungsbeispiel die total reflektierende Fläche an, so dass das sich ergebende Bild hell ist, ohne dass überhaupt Verluste bei der Lichtmenge auftreten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Optikbahn-Separator 4 eine reflektierende Fläche auf, die exzentrisch ist und eine Krümmung hat, wobei das optische Anzeigesystem die reflektierende Fläche an einer Seite von der vorstehend erwähnten reflektierenden Fläche hat, und das optische Bildaufnahmesystem hat die reflektierende Fläche an der anderen Seite von der vorstehend erwähnten reflektierenden Fläche. Da der Optikbahn-Separator 4 die exzentrische Fläche aufweist, die nicht flach, sondern gekrümmt ist, schließen die beiden optischen Systeme die unnötige reflektierende Fläche oder Linse aus, und außerdem werden die optischen Bahnen durch die einzelne Fläche getrennt, wobei daher das optische Gerät bei dem Gesamtaufbau klein gestaltet wird.
Die reflektierende Fläche von dem Optikbahn-Separator 4 ist die Fläche mit den Brechkräften (Brechleistungen), die in Abhängigkeit von den Azimutwinkeln um die Vertex der Fläche variieren, wodurch die Dezentrationsaberration korrigiert wird, die durch die beiden optischen Systeme entstand.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das optische Bildaufnahmesystem 102 für ein Fokussieren des Lichtes von der Außenseite an der Bildaufnahmevorrichtung 3 die Vielzahl an reflektierenden Flächen auf, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben, wodurch das Licht von der Außenseite abwechselnd in der Richtung der optischen Außenseitenachse 1c und der entgegengesetzten Richtung geklappt (fold) wird, wobei es danach durch die Blende 5 von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 tritt und danach durch die Polarisierplatte PP und das optische System 6 zu der Bildaufnahmevorrichtung 3 geführt wird. Diese Anwendung der Vielzahl an reflektierenden Flächen, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben, ermöglicht es, dass das System die unnötige reflektierende Fläche und Linse ausschließt und die Strahlen abwechselnd klappt (fold), wodurch das optische Bildaufnahmesystem dünner gestaltet wird.
Es sind die Blende 5, die Polarisierplatte PP und das optische System 6 vorhanden, das in dem letzten Teil von dem optischen Bildaufnahmesystem angeordnet ist, wodurch ein besseres Gleichgewicht im Hinblick auf die Größe zwischen dem Vorderteil des optischen Systems, das die Vielzahl an reflektierenden Flächen hat, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben, und dem optischen System 6 erzielt wird. Des Weiteren ist der Durchmesser von der Blende verringert, indem eine positive Brechkraft dem optischen System des Vorderteils verliehen wird, das die Vielzahl an reflektierenden Flächen hat, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben.
Des Weiteren ist, indem der Prismenkörper 9c angewendet wird, der die drei oder mehreren unterschiedlichen optischen Flächen hat, die die Vielzahl an reflektierenden Flächen einschließen, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben, die Blende 5 in der Nähe der Ausgangsebene von dem Prismenkörper 9c angeordnet. Wenn die Vielzahl an reflektierenden Flächen, die exzentrisch sind und die die jeweiligen Krümmungen haben, die Flächen von dem Prisma sind, kann die Vielzahl an reflektierenden Flächen einstückig gestaltet werden und sie können leichter hergestellt werden. Außerdem ist der Prismenkörper 9c klein gestaltet, indem die Blende 5 in der Nähe der Ausgangsebene von dem Prismenkörper 9c angeordnet wird.
Die Fokuseinstellung von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 wird durch das optische System 6 nach der Blendenfläche 5 erreicht. Dadurch wird die Fokuseinstellung durch die Anwendung des kleinen optischen Systems 6 nach der Blendenfläche 5 leichter gestaltet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Vergrößerung von einem Bild, das direkt an der Retina von der Pupille von der Außenseite erzeugt wird, ungefähr gleich einer Vergrößerung von einem Bild, das an der Retina ausgebildet oder erzeugt wird, indem die Information von der Außenseite durch die CCD 3 eingefangen wird und diese an der LCD 2 angezeigt wird. Dadurch wird ermöglicht, dass das optische Gerät ohne das Durchsichtssystem ein derartiges Empfinden verbessert, dass der Betrachter die Information von der Außenseite so betrachtet, als würde er die Außenseite sehen, obgleich er tatsächlich nicht die Außenseite sieht. In dem Fall der Durchsicht kann, da die Anzeige an der LCD in der gleichen Größe mit der Information der Außenseite durch das Durchsichtssystem überlagert werden kann, beispielsweise wenn angenommen wird, dass die Information, die durch die CCD eingefangen wird, eine Information aus infrarotem Licht ist, der Betrachter es so empfinden, als würde er die Information ebenfalls sehen, die tatsächlich nicht durch das Durchsichtssystem zu sehen ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann außerdem abgewandelt werden, indem eine elektrische Prozessorschaltung in einer derartigen Weise angewendet wird, dass die Polarisierplatte PP entfernt wird, die an der LCD 2 angezeigte Bildinformation in Zeitteilung (beispielsweise innerhalb der Nachbildzeit des Auges, 1/60 bis 1/30 Sek.) angezeigt wird, wobei die Aufzeichnungszeit von der Bildinformation von der Außenseite, die durch die Bildaufnahmevorrichtung 3 aufgezeichnet wird, von der Anzeigezeit der LCD 2 versetzt wird, und das Signal von der Bildaufnahmevorrichtung 3 lediglich zu dem Zeitpunkt verwendet wird, bei dem das Lichtstrahlbündel von der LCD 2 nicht bei der Bildaufnahmevorrichtung 3 einfällt. Dadurch kann außerdem der gleiche Effekt wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Der Betrachter kann ein dynamisches Bild durch den Nachbildeffekt in einer derartigen Weise betrachten, dass das optische Gerät mit dem optischen Anzeigesystem in einem solchen Aufbau aufgebaut ist, dass beispielsweise der TN-Flüssigkristall angewendet wird, und dieser durch ein Weiß-Hintergrundlicht beleuchtet wird, und aus dem optischen Bildaufnahmesystem zum Erzeugen des Bildes von der Außenseite an der CCD-Fläche aufgebaut ist, wobei ein Bildschirm abgetastet wird und in der Zeit von 1/60 Sek. an der Fläche der LCD 2 ausgebildet wird, die als das optische Anzeigesystem in 9 gezeigt ist, wobei dann die Bildinformation von der Außenseite in der Zeit von 1/60 Sek. an der CCD 3 aufgenommen wird, die als das optische Bildaufnahmesystem in 10 gezeigt ist, und Bilder in Zeitteilung in der Zeitspanne von 1/30 Sek. an der Anzeigevorrichtung 2 angezeigt werden. Die Betrachtung kann geschehen durch ein aufeinander folgendes Wiederholen der Schritte, die vorstehend beschrieben sind.
Nachstehend ist ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem verhindert wird, dass das Lichtstrahlbündel von der Anzeigevorrichtung 2 in die CCD 3 eintritt, wobei dies durch den Optikbahn-Separator 4 der vorliegenden Erfindung geschieht.
2 zeigt eine schematische Darstellung von einem hauptsächlichen Teil des Ausführungsbeispiels 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel 1 aus 1 dahingehend:
dass eine CRT oder dergleichen zum Ausgeben von Licht in einem nicht polarisierten Zustand als eine Anzeigevorrichtung 21 anstelle der Flüssigkristallanzeige LCD für ein Ausgeben des Lichtes in einem polarisierten Zustand verwendet wird; und
dass eine Polarisierplatte 22 zwischen der Anzeigevorrichtung 21 und dem Prismenkörper 9a so angeordnet ist, dass ihre Polarisationsachse senkrecht zu der Polarisationsachse der Polarisierplatte PP ist.
Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1. Auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Aufbaus erzielt das vorliegende Ausführungsbeispiel den gleichen Effekt wie das Ausführungsbeispiel 1.
3 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel 1 von 1 dahingehend:
dass eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeige, FLCD, als die Anzeigevorrichtung 2 verwendet wird, um eine Farbbildinformation in Zeitteilung anzuzeigen, und drei Lichtquellen 31R, 31G, 31B für ein Ausgeben von Lichtstrahlbündeln in jeweiliger Farbe beleuchten in Aufeinanderfolge die Anzeigevorrichtung in Zeitteilung synchron zu den Farbbildanzeigen auf der Grundlage der jeweiligen Farblichtstrahlbündel; und
dass die Bilder R, G, B, die an der Anzeigevorrichtung 2 angezeigt werden, innerhalb von 1/60 bis 1/30 Sek. insgesamt angezeigt werden unter Ausnutzung des Nachbildeffektes von dem Auge.
Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1. Die Lichtquellen 31R, 31G, 31B können durch eine Kombination aus einer Weiß-Lichtquelle mit einem Farbfilter ersetzt werden.
Nachstehend ist ein Beispiel erläutert, bei dem die FLCD als die Anzeigevorrichtung 2 verwendet wird und Farbbilder (R, G, B) aus drei Tönen in 1/60 Sek. angezeigt werden.
Wie dies in den 11A bis 11C gezeigt ist, werden farbige Bilder R, G, B mit dem ersten Ton in Aufeinanderfolge in Zeitteilung jeweils in 1/600 Sek. an der FLCD-Fläche angezeigt, um ein farbiges Bild mit einem Ton in 3/600 Sek. anzuzeigen.
Dann werden farbige Bilder R, G, B mit dem zweiten Ton und dem dritten Ton jeweils in 3/600 Sek. an der FLCD-Fläche in der gleichen Art und Weise wie die Anzeige von dem farbigen Bild mit dem ersten Ton angezeigt.
Somit werden die farbigen Bilder mit den drei Tönen in 3/600 × 3 ≅ 1/67 Sek. insgesamt angezeigt. Bei diesem Beispiel wird die Zeit von (1/60–1/67) Sek. als eine Einstellzeit für den Übergang zu dem nächsten Schritt verwendet.
Bei dem optischen Bildaufnahmesystem nimmt die CCD 3 dann die Bildinformation von der Außenseite in 1/60 Sek. auf. Das Gerät kann so angepasst werden, dass eine derartige Anzeige von farbigen Bildern durch das optische Anzeigesystem und die Bildaufnahme durch das optische Bildaufnahmesystem in Aufeinanderfolge in Zeitteilung ausgeführt werden.
Da dieses Beispiel die Pixel (Bildpunkte) für jeweils R, G, B anwendet, ist die Dichte heller und höher und ist somit die Auflösung höher als in dem Fall, bei dem der Farbfilter angewendet wird, wobei drei Farbpixel ein Pixel ausbilden.
In dem Fall, bei dem ein antiferroelektrischer Flüssigkristall als der Flüssigkristall angewendet wird, der bei der Anzeigevorrichtung 2 verwendet wird, und bei dem ein farbiges Bild mit einem Ton angezeigt wird, werden die farbigen Bilder R, G und B in Zeitteilung jeweils in 1/600 Sek. angezeigt, wie dies in den 12A bis 12C gezeigt ist, so dass ein farbiges Bild in 3/600 = 1/200 Sek. angezeigt wird.
Dann nimmt die CCD 3 von dem optischen Bildaufnahmesystem die Bildinformation von der Außenseite in 1/60 Sek. auf. Das Gerät kann derart angepasst sein, dass eine derartige Anzeige von dem farbigen Bild durch das optische Anzeigesystem und eine derartige Bildaufnahme durch das optische Bildaufnahmesystem in Aufeinanderfolge in Zeitteilung ausgeführt wird.
Die Zeit von der Differenz zwischen 1/200 Sek. für die Anzeige an der Anzeigevorrichtung 2 und 1/60 Sek., (1/60 – 1/200) Sek., wird als eine Einstellzeit für einen Übergang von der Anzeige an der Anzeigevorrichtung 2 zu der Bildaufnahme durch die CCD 3 oder für den umgekehrten Übergang verwendet.
Dies ermöglicht, dass das an der Anzeigevorrichtung 2 angezeigte farbige Bild in einem hellen Zustand betrachtet wird und die Bildinformation von der Außenseite an der CCD 3 abgebildet wird. Des Weiteren wird das optische Durchsichtssystem 103 verwendet, um die Bildinformation von der Außenseite in einer übereinander geordneten Weise (überlagerten Art und Weise) an der Bildinformation, die an der Anzeigevorrichtung 2 angezeigt wird, zu betrachten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können drei Lichtemittierdioden (LEDs) für das Ausgeben von jeweiligen Farblichtstrahlbündeln aus R, G und B als die drei Lichtquellen 31R, 31G bzw. 31B verwendet werden, um die Flüssigkristallanzeige (LCD) 2 durch Lichtstrahlbündel von den LEDs zu beleuchten, und ein Farbfilter CF mit der Spektralverteilung, wie sie in 5 gezeigt ist, kann anstelle der Polarisierplatte PP verwendet werden.
In 5 sind die Wellenlängen λB, λG, λR Wellenlängen mit einem Emissionsspektrum der jeweiligen Lichtemittierdioden 31B, 31G bzw. 31R.
Der Farbfilter CF hat eine derartige Spektralverteilung, dass die Lichtstrahlbündel mit vorbestimmten Wellenlängenbändern um diese Wellenlänge λB, λG bzw. λR herum versperrt oder abgefangen werden und dass Lichtstrahlbündel mit Wellenlängenbändern um die anderen Wellenlängen λ1, λ2 bzw. λ3 herum übertragen werden.
Dieser Farbfilter CF ist beispielsweise aus einer Vielzahl an dichroitischen Filtern aufgebaut. Dieser Farbfilter CF verhindert, dass die jeweiligen Farblichtstrahlbündel von der LCD 2 in die CCD 3 eintreten.
Der Farbfilter CF versperrt bzw. behindert außerdem einen Teil von dem farbigen Licht von der Bildinformation von der Außenseite, das zu der CCD 3 läuft, um so die Farbbalance der Bildinformation zu ändern, wobei diese jedoch durch eine (nicht dargestellte) anschließende Signalverarbeitungsschaltung ausgeglichen wird, um ein vorbestimmtes farbiges Bild zu erhalten.
4 zeigt eine schematische Darstellung von dem hauptsächlichen Teil von dem Ausführungsbeispiel 4 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel 1 von 1 dahingehend:
dass eine Farbflüssigkristallanzeige (Farb-LCD) 40 für ein Anzeigen eines farbigen Bildes als eine Anzeigevorrichtung verwendet wird; und
dass die Farb-LCD 40 durch ein Hintergrundlicht 46 beleuchtet wird.
Der restliche Aufbau ist der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel 1.
In 4 hat die Farb-LCD 40 eine Polarisierplatte 41, ein Abdeckglas 42, einen Farbfilter 43, bei dem kleine Filter für R, G und B zweidimensional bei einer vorbestimmten Teilung angeordnet sind, eine Flüssigkristallvorrichtung 44 und eine Polarisierplatte 45.
Die Farbbildinformation (Pixel), die bei der Flüssigkristallanzeige 44 angezeigt wird, wird durch die Polarisierplatte 45 durch das Lichtstrahlbündel (weißes Licht) von dem Hintergrundlicht 46 beleuchtet, wodurch ein Lichtstrahlbündel von jedem Bildpunkt dazu gebracht wird, dass es durch den Farbfilter 43 und die Polarisierplatte 41 hinausgeht.
Hierbei ist die Polarisationsachse von dem polarisierten Licht, das von der Farb-LCD 40 hinausgeht, senkrecht zu derjenigen von der Polarisierplatte PP. Dadurch wird ermöglicht, dass das vorliegende Ausführungsbeispiel den gleichen Effekt wie das Ausführungsbeispiel 1 erzielt.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann so abgewandelt werden, dass die Polarisierplatte PP durch den Farbfilter CF ersetzt wird, der die in 5 gezeigte Spektralverteilung hat.
In 5 sind die Wellenlängen λB, λG bzw. λR Übertragungsmittelwellenlängen von dem Farbfilter 43. Der Farbfilter CF, der anstelle der Polarisierplatte PP verwendet wird, hat eine derartige Spektralverteilung, dass die Lichtstrahlbündel mit den vorbestimmten Wellenlängenbändern um diese Wellenlängen λB, λG bzw. λR herum versperrt oder abgefangen werden und die Lichtstrahlbündel mit den Wellenlängenbändern um die anderen Wellenlängen λ1, λ2 bzw. λ3 übertragen werden.
Dieser Farbfilter CF ist beispielsweise aus einer Vielzahl an dichroitischen Filtern aufgebaut. Dieser Farbfilter CF verhindert, dass die jeweiligen Farblichtstrahlbündel von der Farb-LCD 40 in der CCD 3 einfallen.
Der Farbfilter CF behindert bzw. versperrt außerdem einen Teil von dem Farblicht von der Bildinformation der Außenseite, die zu der CCD 3 läuft, um so die Farbbalance von der Bildinformation zu ändern, wobei diese jedoch durch eine (nicht dargestellte) anschließende Signalverarbeitungsschaltung ausgeglichen wird, um ein vorbestimmtes farbiges Bild zu erhalten.
Nachstehend sind andere Ausführungsbeispiele von dem optischen Anzeigesysteme 101, dem optischen Bildaufnahmesystem 102 und dem optischen Durchsichtssystem 103 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die 6 bis 8 zeigen schematische Darstellungen von dem hauptsächlichen Teil der Ausführungsbeispiele 5 bis 7 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau von der Polarisierplatte PP, dem Farbfilter CF, der Anzeigevorrichtung 2, etc., die in den 2 bis 5 gezeigt sind, kann auch in ähnlicher Weise bei jedem Ausführungsbeispiel 5 bis 7 angewendet werden.
In den 6 bis 8 sind die gleichen Elemente wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Jedes Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
Bei dem Ausführungsbeispiel 5 von 6 fällt das Licht von der Flüssigkristallanzeige (LCD) 2 von dem optischen Anzeigesystem 101 durch ein optisches System 6a in die Eingangsfläche E1 von dem Prismenkörper 9a ein, wobei es danach durch die total reflektierende Fläche 7a total reflektiert wird, durch den Optikbahn-Separator 4 reflektiert wird, aus der Ausgangsfläche E2 von dem Prismenkörper 9a herausgeht und dann an der Pupille 1 einfällt. Bei dem optischen Bildaufnahmesystem 102 fällt das Licht von der Außenseite in Eingangsfläche E3 von dem Prismenkörper 9c ein, wobei es danach durch den Optikbahn-Separator 4 reflektiert wird, es durch die total reflektierende Fläche 7c total reflektiert wird, aus der Ausgangsfläche E4 des Prismenkörpers 9c hinausgeht, durch die Blende 5 und die Polarisierplatte PP tritt und dann an der Fläche der CCD 3 durch das optische System 6 fokussiert wird. Die Bahn von dem Licht durch das optische Durchsichtssystem ist an der gleichen Route wie in 1 angeordnet.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann ohne das optische System 6a, das zwischen der LCD 2 und dem Prismenkörper 9a angeordnet ist, aufgebaut sein.
Das Ausführungsbeispiel 6 von 7 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 der 1 bis 4 und 6, die vorstehend beschrieben sind, dahingehend, dass, obwohl jedes optische Anzeigesystem 101 und jedes optische Bildaufnahmesystem 102 aus einem Prismenkörper aufgebaut ist, die beiden optischen Systeme jeweilige Optikbahn-Separatoren (8a, 4) unabhängig voneinander haben. Der restliche grundsätzliche Aufbau bei dem Ausführungsbeispiel 6 ist der gleiche wie bei den anderen Ausführungsbeispielen. Das Ausführungsbeispiel 6 verwendet die optischen Systeme unabhängig voneinander, um eine gute optische Leistung mit einer geringeren Anzahl an optischen Flächen bei jedem System zu erzielen.
Bei dem Ausführungsbeispiel 6 von 7 sind die Lichtbahnen durch das optische Anzeigesystem 101 und durch das optische Bildaufnahmesystem 102 die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel 5 von 6. Das Ausführungsbeispiel 6 unterscheidet sich jedoch dahingehend, dass ein Verbindungselement 10 zwischen den Prismenkörpern 9a und 9c der beiden optischen Systeme 101 und 102 vorgesehen ist. Das Verbindungselement 10 besteht aus einem Haftmittel oder einer Verbindungslinse (verbundene Linse) oder dergleichen. In diesem Fall kann das optische Durchsichtssystem verwirklicht werden, indem die Brechungsindizes der Materialien für die beiden Prismenkörper 9a und 9c und für das Verbindungselement 10 miteinander übereinstimmend gestaltet werden und der Optikbahn-Separator 4 von dem optischen Bildaufnahmesystem 102 und die reflektierende Fläche 8a von dem optischen Anzeigesystem 101 jeweils aus einem Halbspiegel gestaltet sind. Die optische Bahn von dem optischen Durchsichtssystem ist derart eingerichtet, dass das Licht von der Außenseite an der Eingangsfläche E3 von dem Prismenkörper 9c einfällt, durch den Optikbahn-Separator 4 (Halbspiegel) tritt, durch das Verbindungselement 10 und durch die reflektierende Fläche 8a von dem Prismenkörper 9a von dem optischen Anzeigesysteme 101 tritt, bei einem Einfallwinkel von nicht mehr als dem kritischen Winkel in die Ausgangsfläche E2 einfällt und dann in die Pupille 1 einfällt.
Bei dem Ausführungsbeispiel 7 von 8 ist jedes optische Element aus einer dünnen reflektierenden Platte 12-1 bis 12-3 mit einer Krümmung aufgebaut. In diesem Fall zeigt das optische Durchsichtssystem eine geringfügige Verschlechterung der optischen Leistung, womit eine gute optische Leistung erzielt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel 7 von 8 ist eine Fläche von dem Optikbahn-Separator 4 eine reflektierende Fläche, wobei das optische Anzeigesystem 101 die reflektierende Fläche 4 an einer Seite verwendet, und das Licht durch das optische Bildaufnahmesystem 102 durch die reflektierende Fläche an der anderen Seite reflektiert wird. Um außerdem das optische Durchsichtssystem zu verwirklichen, ist die reflektierende Fläche von dem Optikbahn-Separator 4 aus einem Halbspiegel aufgebaut.
Das Licht von der LCD 2 von dem optischen Anzeigesystem 101 tritt durch die Linse 6a, wird durch die reflektierende Fläche 8a der reflektierenden Platte 12-1 reflektiert, wird durch den Optikbahn-Separator 4 der reflektierenden Platte 12-2 reflektiert und tritt durch die reflektierende Platte 12-1, um in die Pupille 1 einzutreten. Das Licht von der Außenseite von dem optischen Bildaufnahmesystem 101 tritt durch die reflektierende Platte 12-3, wird dann durch den Optikbahn-Separator 4 der reflektierenden Platte 12-2 reflektiert, wird durch die reflektierende Fläche 8c der reflektierenden Platte 12-3 reflektiert, tritt durch die Blende 5 und die Polarisierplatte PP und wird dann an der CCD 3 durch das optische System 6 fokussiert. Das Licht durch das optische Durchsichtssystem tritt durch die reflektierende Platte 12-3 von dem optischen Bildaufnahmesystem 102, tritt durch den Optikbahn-Separator 4 (Halbspiegel) und tritt durch die reflektierende Platte 12-1 von dem optischen Anzeigesystem 101, um zu der Pupille 1 geführt zu werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, erzielt die vorliegende Erfindung das zusammengesetzte Anzeigegerät, das es dem Betrachter ermöglicht, die Bildinformation von den beiden optischen Systemen in einem guten Zustand zu betrachten, während es bei dem gesamten Gerät klein gestaltet ist, indem der Aufbau von dem optischen Anzeigesystem in geeigneter Weise eingestellt wird, das den Prismenkörper mit der Vielzahl an exzentrischen reflektierenden Flächen für ein Führen des Lichtstrahlbündels von der Anzeigevorrichtung zu der Pupille des Betrachters in dem Fall der Betrachtung der Bildinformation, die an der Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise die Flüssigkristallanzeige, angezeigt wird, und den Aufbau von dem optischen Bildaufnahmesystem für das Abbilden der Bildinformation von der Außenseite an der Fläche von der Bildaufnahmevorrichtung, wie beispielsweise die CCD, hat.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes zusammengesetztes Anzeigegerät, das dazu in der Lage ist, gleichzeitig ein optisches Anzeigesystem und ein optisches Bildaufnahmesystem oder ein optisches Durchsichtssystem ohne Parallaxe zu verwirklichen, das den folgenden Aufbau hat. Das Gerät hat ein optisches Anzeigesystem für ein Führen eines Lichtstrahlbündels von einer Anzeigevorrichtung, die eine Bildinformation anzeigt, zu einer Pupille eines Betrachters, und ein optisches Bildaufnahmesystem für ein Fokussieren eines Lichtstrahlbündels von der Außenseite an einer Bildaufnahmevorrichtung, wobei ein Optikbahn-Separator, der in einer optischen Bahn vorgesehen ist, so eingerichtet ist, dass er im Wesentlichen eine optische Pupillenachse von dem Lichtstrahlbündel, das von dem optischen Anzeigesystem zu der Pupille des Betrachters einfällt oder eine virtuelle optische Pupillenachse als eine Verlängerung an der Außenseite von der optischen Pupillenachse mit einer optischen Außenseitenachse (Außenachse) von dem Lichtstrahlbündel, das von der Außenseite des optischen Bildaufnahmesystems einfällt, ausrichtet, wobei das Gerät eine Abschirmvorrichtung hat, die verhindert, dass das Lichtstrahlbündel von der Anzeigevorrichtung in die Bildaufnahmevorrichtung von dem optischen Bildaufnahmesystem eintritt.

Claims

Zusammengesetztes Anzeigegerät mit: einem optischen Anzeigesystem (101), das eingerichtet ist zum Führen eines Lichtstrahlbündels von einer Anzeigeeinrichtung (2; 21; 40), das eine Bildinformation anzeigt, zu der Pupille (1) eines Betrachters; einem optischen Bildaufnahmesystem (102), das eingerichtet ist für ein Fokussieren eines Lichtstrahlbündels von der Außenseite zu einer Bildaufnahmevorrichtung (3); einem optischen Durchsichtsystem (103), das ein Teil von dem optischen Anzeigesystem (101) und ein Teil von dem optischen Bildaufnahmesystem (102) aufweist; einer Optikbahntrenneinrichtung (4), die die optische Bahn von dem optischen Anzeigesystem (101) und die optische Bahn von dem optischen Bildaufnahmesystem (102) trennt und so eingerichtet ist, dass im Wesentlichen die optischen Achsen von dem optischen Anzeigesystem (101) und dem optischen Durchsichtsystem (103) mit einer virtuellen Achse der Pupille (1) von dem Betrachter ausgerichtet sind; und einer optischen Abschirmeinrichtung (PP; CF), die verhindert, dass das Lichtstrahlbündel von der Anzeigeeinrichtung (2; 21; 40) in die Bildaufnahmevorrichtung 3 eintritt, und die ermöglicht, dass das Lichtstrahlbündel von außen eintritt, wobei das System so aufgebaut ist, dass ein gleichzeitiges Betrachten der Bildinformation, die an der Anzeigeeinrichtung (2; 21; 40) angezeigt wird, die eine Bildinformation von der Außenseite der Bildaufnahmevorrichtung (3) abbildet, und eine Betrachtung von der Bildinformation der Außenseite durch das optische Durchsichtsystem (103) möglich ist.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1, wobei das optische Anzeigesystem (101) eine Vielzahl an reflektierenden Flächen hat, und das optische Bildaufnahmesystem (102) eine Vielzahl an reflektierenden Flächen hat.
Zusammengesetzes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Optikbahntrenneinrichtung (4) eine reflektierende Fläche oder eine Halbspiegelfläche aufweist, die dezentriert ist und eine Krümmung hat.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigeeinrichtung (2; 40) eine Flüssigkristallanzeige aufweist und wobei die optische Abschirmeinrichtung (PP) eine Polarisierplatte aufweist, die vor der Bildaufnahmevorrichtung (3) vorgesehen ist.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigeeinrichtung (21) eine Farbbildinformation anzeigt und die Anzeigeeinrichtung (21) auf der Grundlage einer Zeitteilbasis durch eine Vielzahl an Farblichtstrahlbündeln von jeweiligen Lichtquellen (31) beleuchtet wird.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 5, wobei die Abschirmeinrichtung (CF) einen Farbfilter aufweist, der die Vielzahl an Farblichtstrahlbündeln von den jeweiligen Lichtquellen (31) nicht überträgt sondern andere Farblichtstrahlbündel überträgt.
Zusammengesetzes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzeigeeinrichtung (40) eine Farbflüssigkristallanzeige (LCD) aufweist und die Farbflüssigkristallanzeige durch Schwarzweißlicht. beleuchtet wird.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 7, wobei die Abschirmeinrichtung (CF) einen Farbfilter aufweist, der eine Vielzahl an Farblichtstrahlbündeln von der Farbflüssigkristallanzeige (40) nicht überträgt sondern andere Farblichtstrahlbündel überträgt.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das optische Bildaufnahmesystem (102) und das optische Anzeigesystem (101) Systeme sind, deren optische Bahnen in entgegengesetzten Richtungen getrennt sind durch die Optikbahntrenneinrichtung (4), wobei das optische Anzeigesystem (101) eine reflektierende Fläche an einer Seite von einer reflektierenden Fläche der Optikbahntrenneinrichtung (4) aufweist, und das optische Bildaufnahmesystem (102) eine reflektierende Fläche an der anderen Seite von der reflektierenden Fläche der Optikbahntrenneinrichtung (4) aufweist.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Optikbahntrenneinrichtung (4) eine Fläche aufweist, die eine Übertragungswirkung und eine reflektierende Wirkung hat.
Zusammengesetztes Anzeigegerät gemäß Anspruch 1, 3, 5, 9 oder 10, wobei die Anzeigeeinrichtung die Bildinformation auf der Grundlage einer Zeitteilbasis (2; 21; 40) anzeigt und die Bildaufnahmevorrichtung (3) eine Bildinformation von außen lediglich während einer Zeitspanne aufzeichnet, in der die Anzeigeeinrichtung (2; 21; 40) nicht die Bildinformation anzeigt.