JP2001013450A - Video display device - Google Patents

Video display device

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JP2001013450A
JP2001013450A JP11184652A JP18465299A JP2001013450A JP 2001013450 A JP2001013450 A JP 2001013450A JP 11184652 A JP11184652 A JP 11184652A JP 18465299 A JP18465299 A JP 18465299A JP 2001013450 A JP2001013450 A JP 2001013450A
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JP
Japan
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light
image
optical system
display device
projection optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP11184652A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Kasai
一郎 笠井
Yasushi Tanijiri
靖 谷尻
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a video display device that projected light is recursively reflected and guided to an observer's eye by providing a 1st recursive reflection surface receiving one part of light from a projection optical system and a 2nd recursive reflection surface receiving the light from the projection optical system before reaching the extension of the 1st recursive reflection surface. SOLUTION: The light made incident on the 1st recursive reflection surface 33 is reflected and goes toward the projection optical system 32, and the light made incident on the 2nd recursive reflection surface 34 is also reflected and goes toward the system 32. The reflected light projects the entire displayed video. The light reflected by the surfaces 33 and 34 is mostly made incident on the system 32 again but the surfaces 33 and 34 have some diffusivity, so that the light is also made incident on the observer's eye E positioned near the system 32. Therefore, the observer can observe the video on an image- formation surface M1. The video display device 1 can provide field wider than the size of the surface 33.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、広視野の映像を表
示する映像表示装置に関し、バーチャルリアリティをは
じめとする映像提供の分野で利用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device for displaying an image with a wide field of view, and is used in the field of providing images such as virtual reality.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、仮想の現実を臨場感豊かに提供す
るバーチャルリアリティがめざましく普及しつつあり、
広視野の映像を提供するために、種々の方式の映像表示
装置が開発されている。中でも、表示器に表示した映像
を接眼光学系によって拡大して観察者の眼に導く装置
と、表示器に表示した映像を投射光学系によって拡大し
てスクリーンに投射する装置が一般的である。
2. Description of the Related Art In recent years, virtual reality that provides virtual reality with a sense of realism has been remarkably spreading.
In order to provide a wide-field image, various types of image display devices have been developed. Above all, a device that enlarges an image displayed on a display by an eyepiece optical system and guides the image to an observer's eye and a device that enlarges an image displayed on the display by a projection optical system and projects the image on a screen are common.

【0003】前者は、全体を小型化することが容易であ
り、観察者が手で保持しあるいは頭部に装着して使用す
る形態に適する。ただし、視野の広さに上限があり、例
えば180゜を超える視野角とするのは難しい。後者
も、手持ち式または頭部装着式とすることができるが、
前者に比べて大型になる。その反面、球面のスクリーン
を用いることで、きわめて視野の広い映像を提供するこ
とができる。
[0003] The former is easy to reduce the size as a whole, and is suitable for a form that is used by an observer by holding it by hand or wearing it on the head. However, there is an upper limit to the field of view, and it is difficult to set the field of view to more than 180 °, for example. The latter can also be hand-held or head-mounted,
Larger than the former. On the other hand, by using a spherical screen, an image with an extremely wide field of view can be provided.

【0004】スクリーンに映像を投射表示する装置で
は、スクリーンの全ての部位から光を観察者に与える必
要があり、このために、光拡散性を有するスクリーンが
使用される。しかしながら、光の拡散の度合いはスクリ
ーンへの光の入射角に依存するため、スクリーンの各部
位から観察者に向かう光の量に差が生じて、提供される
映像の明るさが不均一になり易い。また、投射された光
はスクリーンからあらゆる方向に進むことになり、観察
者に与えられる光が少なくなって、観察される映像の明
るさの低下が避けられない。
In an apparatus for projecting and displaying an image on a screen, it is necessary to supply light from all parts of the screen to an observer. For this purpose, a screen having a light diffusing property is used. However, since the degree of light diffusion depends on the angle of incidence of light on the screen, there is a difference in the amount of light traveling from each part of the screen to the viewer, resulting in uneven brightness of the provided image. easy. Further, the projected light travels in all directions from the screen, so that the light given to the observer decreases, and it is inevitable that the brightness of the observed image decreases.

【0005】このような不都合を避けるため、到来した
方向に光の大部分を反射する再帰反射性を有するスクリ
ーンを用いるとともに、観察者の近傍から光を投射する
ことが提案されている。例えば、米国特許USP320
0702号には、再帰反射性を有する固定設置のスクリ
ーンと、投射光学系からの光を反射してスクリーンに導
くとともに、その反射光を透過させて観察者の眼に導く
コンバイナとを備えた装置が開示されている。また、U
SP5606458号やUSP5621572号には、
再帰反射性のスクリーンとコンバイナのほかに接眼光学
系も備えて、スクリーンに投射された映像を接眼光学系
でさらに拡大して提供するようにした頭部装着型の装置
が開示されている。
In order to avoid such inconvenience, it has been proposed to use a screen having a retroreflective property for reflecting most of the light in the direction of arrival and to project light from near the observer. For example, US Pat.
No. 0702 discloses a device having a fixedly installed screen having a retroreflective property, and a combiner that reflects light from a projection optical system to guide the screen and transmits the reflected light to an observer's eye. Is disclosed. Also, U
SP5606458 and USP5621572 include:
There is disclosed a head-mounted device that includes an eyepiece optical system in addition to a retroreflective screen and a combiner so that an image projected on the screen is further enlarged and provided by the eyepiece optical system.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、再帰反射性
のスクリーンを備える従来の映像表示装置は、投射光学
系からの光あるいはコンバイナを経た投射光学系からの
光の全てを、スクリーンに直接導くようにしている。こ
のため、提供する映像の視野の広さに対応する大きさの
スクリーンが不可欠であり、装置の大型化が避けられな
かった。これは、手持ち式や頭部装着式の装置とする場
合はその使用形態の長所を損ない、固定設置の装置とす
る場合も設置に大きな空間が必要になるという、著しい
不都合を招く。
However, the conventional image display device having a retroreflective screen is designed to direct all the light from the projection optical system or the light from the projection optical system via the combiner directly to the screen. I have to. For this reason, a screen having a size corresponding to the wide field of view of an image to be provided is indispensable, and an increase in the size of the apparatus has been inevitable. This impairs the advantages of its use form in the case of a hand-held or head-mounted device, and causes a significant inconvenience in that a large space is required for installation in the case of a fixed installation device.

【0007】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、表示した映像の光を投射し、投射光を再帰
反射させて観察者の眼に導く映像表示装置の小型化を図
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and aims at miniaturizing an image display device that projects light of a displayed image and retroreflects the projected light to guide the light to an observer's eyes. The purpose is to:

【0008】[0008]

【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、映像を表示する映像表示器と、映像表
示器に表示された映像の光を投射する投射光学系と、投
射光学系からの光の一部を受ける第1の再帰反射面と、
第1の再帰反射面の外に向かう投射光学系からの光を第
1の再帰反射面の延長上に達する前に受ける第2の再帰
反射面とで、映像表示装置を構成する。
According to the present invention, there is provided a video display for displaying an image, a projection optical system for projecting light of the video displayed on the video display, and a projection optical system. A first retroreflective surface for receiving a portion of light from the system;
The second retroreflective surface receives the light from the projection optical system that goes outside the first retroreflective surface before reaching the extension of the first retroreflective surface.

【0009】この映像表示装置は、映像表示器に表示さ
れた映像の光を投射し、投射光を再帰反射して観察者の
眼に導くものであるが、投射光全体を単一の再帰反射面
で反射するのではなく、第1の再帰反射面と第2の再帰
反射面とで反射する。観察者は、投射光の方向またはこ
れに近い方向から第1および第2の再帰反射面を含む範
囲を見ることにより、映像の全ての部分を観察すること
ができる。
This image display device projects the light of the image displayed on the image display device and retroreflects the projection light to the observer's eye. The entire projection light is reflected by a single retroreflection. Instead of reflecting at the surface, the light is reflected at the first retroreflective surface and the second retroreflective surface. The observer can observe all parts of the image by looking at the range including the first and second retroreflective surfaces from the direction of the projection light or a direction close thereto.

【0010】第2の再帰反射面は第1の再帰反射面の延
長上ではなく、投射光の光路上の投射光学系に近い側に
配置される。したがって、第2の再帰反射面が投射光を
受け得る範囲は広く、視野の広い映像を提供し得る装置
でありながら、投射光に対して垂直方向に小さな構成と
することができる。しかも、第2の再帰反射面を第1の
再帰反射面に対して傾けて配置することが可能であり、
これにより、装置を一層小型にすることができる。
The second retroreflective surface is arranged not on the extension of the first retroreflective surface but on the side closer to the projection optical system on the optical path of the projection light. Therefore, the range in which the second retroreflective surface can receive the projection light is wide, and the device can provide an image with a wide field of view, but can be configured to be small in the direction perpendicular to the projection light. In addition, it is possible to arrange the second retroreflective surface at an angle to the first retroreflective surface,
Thereby, the device can be further downsized.

【0011】第1、第2の再帰反射面は平面でもよいし
曲面でもよい。また、第2の再帰反射面を複数備えるこ
とも可能である。投射光学系は、投射光を第1、第2の
再帰反射面に結像させるものでもよく、投射光を平行光
として、第1、第2の再帰反射面に結像させないもので
もよい。観察者は、前者の場合は再帰反射面上の映像を
観察し、後者の場合は映像表示器上の映像を観察するこ
とになる。
The first and second retroreflective surfaces may be flat or curved. It is also possible to provide a plurality of second retroreflective surfaces. The projection optical system may be one that forms the projection light on the first and second retroreflection surfaces, or one that does not form the projection light on the first and second retroreflection surfaces as parallel light. The observer observes the image on the retroreflective surface in the former case, and observes the image on the image display in the latter case.

【0012】上記の映像表示装置に、投射光学系からの
光を第1および第2の再帰反射面に導き、第1および第
2の再帰反射面からの光を観察者の眼に導くコンバイナ
を備えるようにしてもよい。投射光学系からの投射光の
光路と再帰反射面からの反射光の光路のいずれか一方を
折り返すことになり、観察者の眼を投射光学系と等価な
位置またはそのごく近傍に位置させることができる。
In the above-mentioned image display device, a combiner for guiding light from the projection optical system to the first and second retroreflective surfaces and guiding light from the first and second retroreflective surfaces to the eyes of the observer is provided. It may be provided. Either the optical path of the projected light from the projection optical system or the optical path of the reflected light from the retroreflective surface will be turned back, and the eye of the observer will be located at a position equivalent to or very close to the projection optical system. it can.

【0013】これにより、投射光学系の射出瞳が小さく
ても映像の観察が可能になり、投射光学系も小型化する
ことができる。しかも、射出瞳の小径化により映像の深
度が深まり、投射光学系からの光に対する再帰反射面の
位置や向きの自由度が増す。また、再帰性がきわめて高
い、すなわち散乱性のほとんどない再帰反射面を用い
て、きわめて明るい映像を提供することもできる。
Thus, even if the exit pupil of the projection optical system is small, an image can be observed, and the projection optical system can be downsized. In addition, the depth of the image is increased by reducing the diameter of the exit pupil, and the degree of freedom of the position and direction of the retroreflective surface with respect to the light from the projection optical system is increased. Also, an extremely bright image can be provided by using a retroreflective surface having extremely high recursiveness, that is, almost no scattering.

【0014】上記目的を達成するために、本発明ではま
た、映像を表示する映像表示器と、映像表示器に表示さ
れた映像の光を投射する投射光学系と、縦横の曲率が異
なる曲面形状を有し、投射光学系からの光を受ける再帰
反射面と、投射光学系からの光を再帰反射面に導き、再
帰反射面からの光を観察者の眼に導くコンバイナとで、
映像表示装置を構成する。
In order to achieve the above object, the present invention also provides an image display for displaying an image, a projection optical system for projecting light of the image displayed on the image display, and a curved surface shape having different vertical and horizontal curvatures. Having a retroreflective surface that receives light from the projection optical system, and a combiner that guides light from the projection optical system to the retroreflective surface and guides light from the retroreflective surface to the eyes of the observer.
An image display device is configured.

【0015】この映像表示装置は、映像表示器に表示さ
れた映像の光をコンバイナを介して曲面の再帰反射面に
投射し、その反射光をコンバイナを介して観察者の眼に
導くものである。コンバイナを備えることで、上述のよ
うに、投射光学系を小型化し、再帰反射面の位置や向き
の自由度を向上させ、また、提供する映像の明るさを増
すことができる上、再帰反射面を曲面としたことで、再
帰反射面を小さくして装置を一層小型化することができ
る。しかも、再帰反射面の曲率が縦方向と横方向で異な
るため、コンバイナを曲面である再帰反射面に近接して
配置することが容易になって、装置のさらなる小型化を
達成することができる。
This image display device projects the light of the image displayed on the image display onto a curved retroreflective surface via a combiner, and guides the reflected light to the observer's eyes via the combiner. . By providing the combiner, as described above, the size of the projection optical system can be reduced, the degree of freedom of the position and orientation of the retroreflective surface can be improved, and the brightness of the provided image can be increased. Is a curved surface, the retroreflective surface can be reduced, and the device can be further miniaturized. In addition, since the curvature of the retroreflective surface differs in the vertical and horizontal directions, it is easy to arrange the combiner close to the retroreflective surface that is a curved surface, and further downsizing of the device can be achieved.

【0016】上記の各映像表示装置に、投射光学系によ
って投射された光が表す映像の虚像を観察者に与えるた
めの接眼光学系を備えるようにしてもよい。表示した映
像を接眼光学系によってさらに拡大することが可能にな
り、提供する映像の視野を一層広くし、また、装置をよ
り小型にすることができる。
Each of the above image display devices may be provided with an eyepiece optical system for giving the observer a virtual image of the image represented by the light projected by the projection optical system. The displayed image can be further enlarged by the eyepiece optical system, so that the field of view of the provided image can be further widened and the device can be made smaller.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の映像表示装置の実
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の構成と映像提供の原理を図1
に示す。図1は映像表示装置1の側方からの透視図であ
る。映像表示装置1は、液晶表示器31、投射光学系3
2、第1の再帰反射面33、および第2の再帰反射面3
4を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the video display device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a video display device 1 according to the first embodiment and the principle of video provision.
Shown in FIG. 1 is a perspective view of the image display device 1 from the side. The image display device 1 includes a liquid crystal display 31, a projection optical system 3,
2, the first retroreflective surface 33, and the second retroreflective surface 3
4 is provided.

【0018】液晶表示器31は透過型であり、表示パネ
ル上に2次元の映像を表示して、表示した映像によりバ
ックライト光源からの光を変調して射出する。投射光学
系32は、液晶表示器31から射出された光を面M1に
向けて投射する。投射光学系32は投射光を面M1上に
結像させるように設定されており、面M1は結像面とな
る。結像面M1は投射光学系32の光軸に対して垂直な
平面である。結像面M1に形成される映像は、液晶表示
器31に表示された映像を拡大したもので、広い範囲に
わたる。
The liquid crystal display 31 is of a transmission type, displays a two-dimensional image on a display panel, and modulates and emits light from a backlight light source according to the displayed image. The projection optical system 32 projects the light emitted from the liquid crystal display 31 toward the surface M1. The projection optical system 32 is set to form an image of the projection light on the surface M1, and the surface M1 is an imaging surface. The imaging plane M1 is a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 32. The image formed on the image plane M1 is an enlarged image of the image displayed on the liquid crystal display 31, and covers a wide range.

【0019】第1、第2の再帰反射面33、34は、1
0μm程度またはそれ以下のごく微小なガラスビーズあ
るいはコーナーキューブを、板状部材または膜状部材の
表面に設けて作製されている。第1、第2の再帰反射面
33、34の再帰反射性は特に高く設定されておらず、
再帰反射面33、34はいずれも若干の拡散反射性を有
する。
The first and second retroreflective surfaces 33, 34
It is manufactured by providing very small glass beads or corner cubes of about 0 μm or less on the surface of a plate-like member or a film-like member. The retroreflectivity of the first and second retroreflective surfaces 33 and 34 is not set particularly high.
Each of the retroreflective surfaces 33 and 34 has a slight diffuse reflectivity.

【0020】第1の再帰反射面33は平面で、結像面M
1上に配置されており、したがって、スクリーンとして
機能する。再帰反射面33は、投射光学系32からの光
束の一部分のみを受ける大きさであり、結像面M1に形
成される映像の一部範囲に対応する。
The first retroreflective surface 33 is a flat surface, and the image forming surface M
1 and thus functions as a screen. The retroreflective surface 33 has a size that receives only a part of the light beam from the projection optical system 32, and corresponds to a partial range of an image formed on the image forming surface M1.

【0021】第2の再帰反射面34は、図1に示した上
下の2片と、不図示の左右の2片より成る。再帰反射面
34も平面である。第2の再帰反射面34は、投射光学
系32と第1の再帰反射面33との間に、投射光学系3
2の光軸に対して平行に、したがって再帰反射面33に
対して垂直に配置されている。第2の再帰反射面34の
端は第1の再帰反射面33の縁に達しており、第1の再
帰反射面33は第2の再帰反射面34によって上下左右
から挟まれた状態となっている。
The second retroreflective surface 34 includes two upper and lower pieces shown in FIG. 1 and two left and right pieces (not shown). The retroreflective surface 34 is also a plane. The second retroreflective surface 34 is provided between the projection optical system 32 and the first retroreflective surface 33.
The two optical axes are arranged parallel to each other, and thus perpendicular to the retroreflective surface 33. The end of the second retroreflective surface 34 reaches the edge of the first retroreflective surface 33, and the first retroreflective surface 33 is sandwiched by the second retroreflective surface 34 from above, below, left, and right. I have.

【0022】観察者は、眼Eを投射光学系32の近傍に
位置させて、第1の再帰反射面33を含む結像面M1を
見る。
The observer positions the eye E near the projection optical system 32 and looks at the image forming surface M1 including the first retroreflective surface 33.

【0023】投射光学系32によって投射された光の一
部は第1の再帰反射面33に入射し、液晶表示器31に
表示された映像の一部分を再帰反射面33上に形成す
る。投射光学系32によって投射された光の残りは第1
の再帰反射面33の外に向かって進み、結像面M1より
も手前で第2の再帰反射面34に入射して、液晶表示器
31に表示された映像の残りの部分を再帰反射面34上
に形成する。
A part of the light projected by the projection optical system 32 enters the first retroreflective surface 33 and forms a part of the image displayed on the liquid crystal display 31 on the retroreflective surface 33. The rest of the light projected by the projection optics 32 is the first
Proceeds toward the outside of the retroreflective surface 33, enters the second retroreflective surface 34 before the image forming surface M1, and converts the remaining portion of the image displayed on the liquid crystal display 31 to the retroreflective surface 34. Form on top.

【0024】第1の再帰反射面33に入射した光は反射
されて投射光学系32の方向に進み、第2の再帰反射面
34に入射した光も反射されて投射光学系32の方向に
進む。これらの反射光は表示された映像の全体を表す。
再帰反射面33、34によって反射された光は、その多
くが投射光学系32に再入射することになるが、再帰反
射面33、34が若干の拡散性を有するため、投射光学
系32の近傍に位置する観察者の眼Eにも入射する。し
たがって、観察者は結像面M1上の映像を観察すること
ができる。
Light incident on the first retroreflective surface 33 is reflected and proceeds toward the projection optical system 32, and light incident on the second retroreflective surface 34 is also reflected and proceeds toward the projection optical system 32. . These reflected lights represent the entire displayed image.
Most of the light reflected by the retroreflective surfaces 33 and 34 re-enters the projection optical system 32. However, since the retroreflective surfaces 33 and 34 have some diffusion properties, Is also incident on the eye E of the observer located at. Therefore, the observer can observe the image on the imaging plane M1.

【0025】このように、映像表示装置1は、第1の再
帰反射面33の大きさよりも広い視野の映像を提供する
ことが可能である。また、第2の再帰反射面34は、投
射光学系32と第1の再帰反射面33の間の空間に配置
されているため、映像表示装置1の大型化を招かない。
したがって、映像表示装置1は、従来の装置のように、
第2の再帰反射面34を備えず、第1の再帰反射面33
を結像面M1に投射される光束全体を受け得る大きさと
する場合に比べて、小型になる。
As described above, the image display device 1 can provide an image having a field of view wider than the size of the first retroreflective surface 33. Further, since the second retroreflective surface 34 is disposed in the space between the projection optical system 32 and the first retroreflective surface 33, the size of the video display device 1 does not increase.
Therefore, the video display device 1 is, like a conventional device,
The first retroreflective surface 33 without the second retroreflective surface 34
Is smaller than the case where is set to a size capable of receiving the entire luminous flux projected on the imaging plane M1.

【0026】なお、第2の再帰反射面34に入射する光
は、結像面M1に近い部位にのみ鮮明な像を形成し、結
像面M1から遠い部位ではややぼけた像を形成すること
になるが、再帰反射面34上での像のぼけは、投射光学
系32の射出瞳を小さくしてF値を大きくし、投射光が
表す映像の深度を深くすることで抑えることができる。
また、再帰反射面34の結像面M1から遠い部位に形成
される像は、液晶表示器31に表示された像の周辺部の
ものであり、主たる観察対象ではないから、この部分に
多少のぼけが生じても、それが観察者に明確に認識され
ることはなく、臨場感が損なわれることはない。
The light incident on the second retroreflective surface 34 forms a clear image only at a portion near the image forming surface M1, and forms a slightly blurred image at a portion far from the image forming surface M1. However, blurring of the image on the retroreflective surface 34 can be suppressed by reducing the exit pupil of the projection optical system 32 to increase the F value and increasing the depth of the image represented by the projection light.
Further, the image formed at a portion of the retroreflective surface 34 far from the image forming surface M1 is a peripheral portion of the image displayed on the liquid crystal display 31 and is not a main observation target. Even if the blur occurs, it is not clearly recognized by the observer, and the sense of reality is not impaired.

【0027】液晶表示器31、投射光学系32、および
第1、第2の再帰反射面33、34は一体化することが
可能であり、映像表示装置1は、手持ち式や頭部装着式
の装置とすることも、固定設置の装置とすることもでき
る。手持ち式あるいは頭部装着式とするときは、観察者
の頭部の向きを検出する方向検出器37を備えて、検出
した頭部の向きに応じた映像を液晶表示器31に表示す
るとよい。提供される映像が観察者の向きに追随するこ
とになり、高い臨場感が得られる。また、映像の視野が
さらに広がる。なお、投射光学系32は第1の再帰反射
面33のいずれかの部位に対向していればよく、再帰反
射面33の中心に対向して配置する必要はない。
The liquid crystal display 31, the projection optical system 32, and the first and second retroreflective surfaces 33 and 34 can be integrated, and the image display device 1 is a hand-held type or a head-mounted type. It can be a device or a fixed installation device. In the case of a hand-held type or a head-mounted type, a direction detector 37 for detecting the direction of the observer's head may be provided, and an image corresponding to the detected direction of the head may be displayed on the liquid crystal display 31. The provided image follows the direction of the observer, and a high sense of reality is obtained. Also, the visual field of the image is further expanded. Note that the projection optical system 32 only needs to face any part of the first retroreflective surface 33, and does not need to be disposed facing the center of the retroreflective surface 33.

【0028】以下、本発明の他の実施形態について説明
するが、既述の構成要素と同一または類似の構成要素に
は同一の符号を付して、重複する説明は省略する。ま
た、同じ要素を左右1対備える構成も示すが、対を成す
構成要素は符号の末尾にLまたはRを付して区別する。
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. The same or similar components as those described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In addition, a configuration in which the same element is provided in a pair of right and left is also shown.

【0029】第2の実施形態の映像表示装置2の構成と
映像提供の原理を図2に示す。図2は映像表示装置2の
上方からの透視図である。映像表示装置2は、2つの液
晶表示器31L、31R、2つの投射光学系32L、3
2R、第1の再帰反射面33、第2の再帰反射面34、
および2つの接眼光学系35L、35Rを備えている。
FIG. 2 shows the configuration of the video display device 2 of the second embodiment and the principle of providing video. FIG. 2 is a perspective view of the image display device 2 from above. The image display device 2 includes two liquid crystal displays 31L, 31R, two projection optical systems 32L, 3L.
2R, a first retroreflective surface 33, a second retroreflective surface 34,
And two eyepiece optical systems 35L and 35R.

【0030】液晶表示器31L、31Rはそれぞれ観察
者の左眼ELと右眼ERに提供する映像を表示し、投射
光学系32L、32Rはそれぞれ液晶表示器31L、3
1Rが射出する光を投射して面M1に結像させる。投射
光学系32L、32Rは、観察者の左右の眼EL、ER
の近傍に位置し得るように配置されており、両者の光軸
は平行である。第1、第2の再帰反射面33、34は第
1の実施形態の映像表示装置1のものと同様の設定であ
る。液晶表示器31L、31Rが視差のある映像を表示
することで、観察者に立体映像を提供することができ
る。
The liquid crystal displays 31L and 31R display images provided to the left eye EL and the right eye ER of the observer, respectively, and the projection optical systems 32L and 32R display the liquid crystal displays 31L and 31R, respectively.
The light emitted from the 1R is projected to form an image on the surface M1. The projection optical systems 32L and 32R are provided for the left and right eyes EL and ER of the observer.
Are arranged so that they can be located in the vicinity of, and the optical axes of both are parallel. The settings of the first and second retroreflective surfaces 33 and 34 are the same as those of the image display device 1 of the first embodiment. Since the liquid crystal displays 31L and 31R display images with parallax, stereoscopic images can be provided to the observer.

【0031】接眼光学系35L、35Rはそれぞれ、再
帰反射面33、34によって反射された投射光学系32
L、32Rからの光を左右の眼EL、ERに導く。接眼
光学系35L、35Rの正のパワーにより、眼EL、E
Rに導かれる光は結像面M1よりも遠方の面M2から到
来する光と等価になり、観察者は面M2上に位置する虚
像を観察することになる。
The eyepiece optical systems 35L and 35R are respectively a projection optical system 32 reflected by the retroreflective surfaces 33 and 34.
The light from L, 32R is guided to the left and right eyes EL, ER. With the positive power of the eyepiece optical systems 35L and 35R, the eyes EL and E
The light guided to R becomes equivalent to the light coming from the surface M2 farther than the imaging surface M1, and the observer observes the virtual image located on the surface M2.

【0032】映像表示装置2では、接眼光学系35L、
35Rを備えて、結像面M1に形成される映像を拡大す
るようにしたことにより、提供する映像の視野を映像表
示装置1よりも広くすることができる。また、映像の視
野を映像表示装置1と同じにするときは、投射光学系3
2L、32Rから第1の再帰反射面33までの距離を短
くすることができるから、一層小型の装置となる。その
場合、第2の再帰反射面34への光の入射位置が結像面
M1に近づくことになり、再帰反射面34上の像のぼけ
も少なくなる。
In the image display device 2, the eyepiece optical system 35L,
By providing the 35R and enlarging the image formed on the image plane M1, the field of view of the provided image can be made wider than that of the image display device 1. When the visual field of an image is the same as that of the image display device 1, the projection optical system 3
Since the distance from the 2L, 32R to the first retroreflective surface 33 can be shortened, the device becomes smaller. In this case, the incident position of the light on the second retroreflective surface 34 approaches the image forming surface M1, and the blur on the image on the retroreflective surface 34 is reduced.

【0033】投射光学系32L、32Rによって投射さ
れる左右の映像の光は再帰反射面33上で重なり合う
が、再帰反射面33によって反射された左右の映像の光
は分離する。投射光学系32L、32Rの近傍の観察者
の眼EL、ERに光が入射するように、再帰反射面33
は拡散反射性を若干もつように設定されているが、その
拡散性の程度はあまり高くなく、左眼用の映像の光が右
眼ERに入射したり、右眼用の映像の光が左眼ELに入
射したりすることはない。なお、ここでは投射光学系3
2L、32Rの光軸を平行にしたが、両者の光軸を非平
行としてもよい。
The light of the left and right images projected by the projection optical systems 32L and 32R overlaps on the retroreflective surface 33, but the light of the left and right images reflected by the retroreflective surface 33 is separated. The retroreflective surface 33 is provided so that light is incident on the observer's eyes EL and ER near the projection optical systems 32L and 32R.
Is set to have a slight diffuse reflectance, but the degree of the diffusivity is not so high, and the light of the image for the left eye is incident on the right eye ER, and the light of the image for the right eye is It does not enter the eye EL. Here, the projection optical system 3
Although the optical axes of 2L and 32R are parallel, the optical axes of both may be non-parallel.

【0034】第3の実施形態の映像表示装置3の構成と
映像提供の原理を図3に示す。図3は映像表示装置3の
側方からの透視図である。映像表示装置3は、液晶表示
器31、投射光学系32、第1の再帰反射面33、第2
の再帰反射面34、およびコンバイナとしてのハーフミ
ラー36を備えている。
FIG. 3 shows the configuration of the video display device 3 of the third embodiment and the principle of providing video. FIG. 3 is a perspective view of the image display device 3 from the side. The image display device 3 includes a liquid crystal display 31, a projection optical system 32, a first retroreflective surface 33, a second
And a half mirror 36 as a combiner.

【0035】投射光学系32は液晶表示器31からの光
を下方に向けて投射するように配置されており、ハーフ
ミラー36は投射光学系32によって投射された光を、
結像面M1に向けて反射するように配置されている。ハ
ーフミラー36によって反射された投射光学系32から
の光の一部は第1の再帰反射面33に入射し、残りは第
2の再帰反射面34に入射する。再帰反射面33、34
で反射された光はハーフミラー36に入射し、これを透
過して観察者の眼Eに入射する。
The projection optical system 32 is disposed so as to project the light from the liquid crystal display 31 downward, and the half mirror 36 emits the light projected by the projection optical system 32.
It is arranged so as to reflect toward the image forming plane M1. Part of the light from the projection optical system 32 reflected by the half mirror 36 is incident on the first retroreflective surface 33, and the rest is incident on the second retroreflective surface 34. Retroreflective surfaces 33, 34
Is reflected by the half mirror 36, passes through the half mirror 36, and enters the eye E of the observer.

【0036】投射光学系32は観察者の眼Eと光学的に
等価な位置に配置されている。したがって、再帰反射面
33、34によって反射された光のうち、強度の高い部
分が眼Eに導かれることになり、明るい映像を提供する
ことができる。また、再帰反射面33、34の再帰反射
性を高くして、拡散性を低く抑えることも可能であり、
これによっても、提供する映像の明るさを高めることが
できる。
The projection optical system 32 is arranged at a position optically equivalent to the eye E of the observer. Therefore, of the light reflected by the retroreflective surfaces 33 and 34, a portion having a high intensity is guided to the eye E, and a bright image can be provided. It is also possible to increase the retroreflectivity of the retroreflective surfaces 33 and 34 and suppress the diffusivity low.
This can also increase the brightness of the provided image.

【0037】観察者の眼Eの位置での光束径は、等価な
位置にある投射光学系32の射出瞳の径と等しい。した
がって、投射光学系32の射出瞳を大きくしておけば、
観察者の眼Eの位置の自由度が大きくなり、映像の観察
がし易くなる。この設定は、再帰反射面33、34の再
帰反射性を高くする場合に特に有効である。
The diameter of the light beam at the position of the eye E of the observer is equal to the diameter of the exit pupil of the projection optical system 32 at an equivalent position. Therefore, if the exit pupil of the projection optical system 32 is increased,
The degree of freedom of the position of the eye E of the observer is increased, and the image is easily observed. This setting is particularly effective when increasing the retroreflectivity of the retroreflective surfaces 33 and 34.

【0038】なお、ここでは、投射光学系32からの投
射光をハーフミラー36で反射して再帰反射面33、3
4に導き、再帰反射面33、34からの反射光をハーフ
ミラー36を透過させて眼Eに導く設定としているが、
配置を変えて、ハーフミラー36が投射光を透過させて
再帰反射面33、34に導き、反射光を反射して眼Eに
導くようにしてもよい。また、投射光学系32は光を下
方に向けて投射する設定としたが、投射光学系32の向
きは自由に設定してよい。
In this case, the projection light from the projection optical system 32 is reflected by the half mirror 36 and is reflected by the retroreflective surfaces 33, 3
4, the reflected light from the retroreflective surfaces 33 and 34 is transmitted through the half mirror 36 and guided to the eye E.
By changing the arrangement, the half mirror 36 may transmit the projection light and guide it to the retroreflective surfaces 33 and 34, and may reflect the reflected light to the eye E. Further, the projection optical system 32 is set to project light downward, but the direction of the projection optical system 32 may be set freely.

【0039】第4の実施形態の映像表示装置4の構成と
映像提供の原理を図4に示す。図4は映像表示装置4の
側方からの透視図である。映像表示装置4は、第2の再
帰反射面34のうち第1の再帰反射面33側の部分34
bを投射光学系32の光軸に非平行にするとともに、第
1の再帰反射面33を小さくしたものである。他の構成
は第3の実施形態の映像表示装置3と同じであり、第2
の再帰反射面34のハーフミラー36側の部分34aは
投射光学系32の光軸に平行である。このように、第2
の再帰反射面34の一部分と他の部分とで第1の再帰反
射面33に対する傾きを変えることも可能であり、これ
により装置をさらに小型化することができる。
FIG. 4 shows the structure of the image display device 4 of the fourth embodiment and the principle of providing images. FIG. 4 is a perspective view of the image display device 4 from the side. The image display device 4 includes a portion 34 of the second retroreflective surface 34 on the first retroreflective surface 33 side.
b is made non-parallel to the optical axis of the projection optical system 32 and the first retroreflective surface 33 is made smaller. Other configurations are the same as those of the video display device 3 of the third embodiment.
The portion 34 a of the retroreflective surface 34 on the half mirror 36 side is parallel to the optical axis of the projection optical system 32. Thus, the second
It is also possible to change the inclination with respect to the first retroreflective surface 33 between a portion of the retroreflective surface 34 and the other portion, thereby further reducing the size of the device.

【0040】第5の実施形態の映像表示装置5の構成と
映像提供の原理を図5に示す。図5は映像表示装置5の
側方からの透視図である。この映像表示装置5は、液晶
表示器31、投射光学系32、第1の再帰反射面33、
第2の再帰反射面34およびハーフミラー36を全て一
体化して、全体を観察者が手で保持または頭部に装着す
るようにしたものである。
FIG. 5 shows the configuration of the video display device 5 of the fifth embodiment and the principle of providing video. FIG. 5 is a perspective view of the image display device 5 from the side. The image display device 5 includes a liquid crystal display 31, a projection optical system 32, a first retroreflective surface 33,
The second retroreflective surface 34 and the half mirror 36 are all integrated, and the whole is held by the observer by hand or worn on the head.

【0041】液晶表示器31が方向検出器37によって
検出された頭部の向きに応じた映像を表示することで、
きわめて視野の広い映像を提供することができる。ま
た、観察者の姿勢に対する制約は皆無であり、どの方向
を向いても、どのような姿勢でも映像を観察することが
可能である。
The liquid crystal display 31 displays an image corresponding to the direction of the head detected by the direction detector 37,
An image with an extremely wide field of view can be provided. Further, there is no restriction on the posture of the observer, and it is possible to observe a video image in any posture regardless of the direction.

【0042】第6の実施形態の映像表示装置6の構成と
映像提供の原理を図6〜図8に示す。これらの図はそれ
ぞれ、映像表示装置6の側方、上方および正面からの透
視図である。この映像表示装置6は、第5の実施形態の
映像表示装置5に接眼光学系35(35L、35R)を
備えたものである。接眼光学系35の正のパワーによ
り、眼Eに導かれる光は結像面M1よりも遠方の面M2
から到来する光と等価になり、観察者は面M2上に位置
する虚像を観察することになる。
FIGS. 6 to 8 show the structure of the image display device 6 according to the sixth embodiment and the principle of providing images. These figures are perspective views from the side, above, and front of the image display device 6, respectively. This video display device 6 is provided with the eyepiece optical system 35 (35L, 35R) in the video display device 5 of the fifth embodiment. Due to the positive power of the eyepiece optical system 35, light guided to the eye E is converted to a surface M2 farther than the image forming surface M1.
And the observer observes a virtual image located on the surface M2.

【0043】映像表示装置6では、接眼光学系35によ
り、結像面M1に形成される映像が拡大されるため、提
供する映像の視野を映像表示装置5よりも広くすること
ができる。映像の視野を映像表示装置5と同じにすると
きは、投射光学系32(32L、32R)から再帰反射
面33までの距離を短くすることができるから、一層小
型の装置となる。
In the image display device 6, the image formed on the image plane M1 is enlarged by the eyepiece optical system 35, so that the field of view of the image to be provided can be made wider than that of the image display device 5. When the visual field of an image is the same as that of the image display device 5, the distance from the projection optical system 32 (32L, 32R) to the retroreflective surface 33 can be shortened, so that the device becomes smaller.

【0044】第7の実施形態の映像表示装置7の構成と
映像提供の原理を図9に示す。図9は映像表示装置7の
側方からの透視図である。この映像表示装置7は、液晶
表示器31、投射光学系32、第1の再帰反射面33、
第2の再帰反射面34、接眼光学系35、およびハーフ
ミラー36を備えている。
FIG. 9 shows the configuration of the video display device 7 of the seventh embodiment and the principle of providing video. FIG. 9 is a perspective view of the image display device 7 from the side. The image display device 7 includes a liquid crystal display 31, a projection optical system 32, a first retroreflective surface 33,
A second retroreflective surface 34, an eyepiece optical system 35, and a half mirror 36 are provided.

【0045】第1の再帰反射面33は凹面である。した
がって、平面よりも小さな面積で同じ範囲の光を反射し
得る上、像面湾曲の補正が容易である。投射光学系32
は再帰反射面33上に、すなわち凹面上に投射光を結像
させるように設定されている。
The first retroreflective surface 33 is a concave surface. Therefore, the same range of light can be reflected with an area smaller than the plane, and the field curvature can be easily corrected. Projection optical system 32
Is set so that the projected light is imaged on the retroreflective surface 33, that is, on the concave surface.

【0046】第2の再帰反射面34は平面であり、ハー
フミラー36と第1の再帰反射面33との中間付近に、
ハーフミラー36で折り返された投射光学系32の光軸
に対して垂直に近い向きに配置されている。第2の再帰
反射面34は、ハーフミラー36からの光を受けないよ
うに設けられた支持部材38によって、第1の再帰反射
面33に固定されている。また、ハーフミラー36は直
接第1の再帰反射面33に固定されており、再帰反射面
33から接眼光学系35までの距離は、第6の実施形態
の映像表示装置6よりもやや短く設定されている。
The second retroreflective surface 34 is a flat surface, and is located near the middle between the half mirror 36 and the first retroreflective surface 33.
The projection mirror 32 is disposed in a direction nearly perpendicular to the optical axis of the projection optical system 32 turned back by the half mirror 36. The second retroreflective surface 34 is fixed to the first retroreflective surface 33 by a support member 38 provided so as not to receive light from the half mirror 36. Further, the half mirror 36 is directly fixed to the first retroreflective surface 33, and the distance from the retroreflective surface 33 to the eyepiece optical system 35 is set slightly shorter than that of the image display device 6 of the sixth embodiment. ing.

【0047】投射光学系32のF値は大きく設定されて
おり、投射光が表す映像の深度は深い。これにより、結
像面である第1の再帰反射面33から距離のある第2の
再帰反射面34に形成される像にぼけが生じるのが抑え
られている。
The F value of the projection optical system 32 is set large, and the depth of the image represented by the projection light is deep. This suppresses blurring of the image formed on the second retroreflective surface 34, which is at a distance from the first retroreflective surface 33, which is the image forming surface.

【0048】第2の再帰反射面34を投射光学系32の
光軸に対して略垂直に配置したことにより、投射光学系
32の光軸に対して平行に配置する場合の数分の1の大
きさで、同じ範囲の光を反射することが可能になってい
る。また、再帰反射面の再帰反射効率は光の入射角に依
存するが、上記配置により、再帰反射面34のどの部位
においても反射効率を高く保つことができる。
By arranging the second retroreflective surface 34 substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system 32, the second retroreflective surface 34 is reduced by a fraction With the size, it is possible to reflect the same range of light. Although the retroreflection efficiency of the retroreflection surface depends on the incident angle of light, the above arrangement can keep the reflection efficiency high at any part of the retroreflection surface.

【0049】再帰反射面への光の入射角と反射光の強度
の関係を図16に模式的に示す。図16において、横軸
は光の入射角を、縦軸は入射光の強度に対する入射方向
への反射光の強度の比を表している。再帰反射面によっ
て再帰反射される光の強度は、入射角が0゜からある程
度の角θ1までは1であり、入射角がθ1を超えると次
第に低下していき、角θ2以上ではきわめて小さくな
る。指向性をもたない通常の再帰反射面、すなわち、ど
の方向から入射する光に対しても全く同じ再帰反射性を
有する再帰反射面の場合、角θ1は40゜程度、角θ2
は60゜程度となる。
FIG. 16 schematically shows the relationship between the incident angle of light on the retroreflective surface and the intensity of the reflected light. In FIG. 16, the horizontal axis represents the incident angle of light, and the vertical axis represents the ratio of the intensity of the reflected light in the incident direction to the intensity of the incident light. The intensity of the light retroreflected by the retroreflective surface is 1 from an incident angle of 0 ° to a certain angle θ1, gradually decreases when the incident angle exceeds θ1, and becomes extremely small when the angle of incidence exceeds θ2. In the case of a normal retroreflective surface having no directivity, that is, a retroreflective surface having exactly the same retroreflectivity for light incident from any direction, the angle θ1 is about 40 ° and the angle θ2 is
Is about 60 °.

【0050】したがって、通常の再帰反射面で明るい映
像を提供するためには、再帰反射面34への光の入射角
は40゜を大きく超えないように設定するのが好まし
く、映像表示装置7ではこの設定がきわめて容易であ
る。なお、入射角が50゜であっても反射光の強度は
0.5以上であり、入射角55゜程度までは実用に供し
得る範囲内である。
Therefore, in order to provide a bright image on a normal retroreflective surface, it is preferable to set the angle of incidence of light on the retroreflective surface 34 so as not to greatly exceed 40 °. This setting is very easy. Even if the incident angle is 50 °, the intensity of the reflected light is 0.5 or more, and the incident angle is about 55 °, which is within a range that can be practically used.

【0051】再帰反射面に指向性をもたせるようにすれ
ば、反射強度の低下が始まる角θ1を一方向に大きく
し、逆方向に小さくすることもできる。本発明の映像表
示装置のように、投射光に対する再帰反射面34の位置
が定まっており、逆方向から再帰反射面34に投射光を
入射させる可能性がない場合は、再帰反射面34に指向
性をもたせても不都合は生じない。したがって、例えば
第5の実施形態の映像表示装置5のように、第2の再帰
反射面34を投射光学系32の光軸に対して平行に配置
する構成では、指向性をもたせて反射強度の低下が始ま
る角θ1を大きくしたものを、第2の再帰反射面34と
して用いるようにしてもよい。
If the retroreflective surface is provided with directivity, the angle θ1 at which the reflection intensity starts to decrease can be increased in one direction and reduced in the opposite direction. As in the image display device of the present invention, the position of the retroreflective surface 34 with respect to the projected light is fixed, and if there is no possibility that the projected light is incident on the retroreflective surface 34 from the opposite direction, the light is directed toward the retroreflective surface 34. There is no inconvenience even if it has the property. Therefore, for example, in the configuration in which the second retroreflective surface 34 is arranged parallel to the optical axis of the projection optical system 32 as in the video display device 5 of the fifth embodiment, the directivity is given and the reflection intensity is increased. An increased angle θ1 at which the decrease starts may be used as the second retroreflective surface 34.

【0052】第8の実施形態の映像表示装置8の構成と
映像提供の原理を図10に示す。図10は映像表示装置
8の側方からの透視図である。この映像表示装置8は、
第2の再帰反射面34を、ハーフミラー36によって折
り返された投射光学系32の光軸に対して垂直に近い向
きに配置した複数片で構成したものである。再帰反射面
34をなす各片は、支持部材38によって相互にまたは
第1の再帰反射面33に固定されている。他の構成は第
5の実施形態の映像表示装置5と同様である。
FIG. 10 shows the configuration of the video display device 8 of the eighth embodiment and the principle of providing video. FIG. 10 is a perspective view of the image display device 8 from the side. This video display device 8
The second retroreflective surface 34 is constituted by a plurality of pieces arranged in a direction almost perpendicular to the optical axis of the projection optical system 32 turned back by the half mirror 36. The pieces forming the retroreflective surface 34 are fixed to each other or to the first retroreflective surface 33 by a support member 38. Other configurations are the same as those of the video display device 5 of the fifth embodiment.

【0053】第9の実施形態の映像表示装置9の構成と
映像提供の原理を図11に示す。図11は映像表示装置
9の側方からの透視図である。この映像表示装置9は、
液晶表示器31上の各部位からの光を平行光として射出
する投射光学系32’を備えている。したがって、第1
の再帰反射面33を含む面M1’上に映像が形成される
ことはなく、第1の再帰反射面33はスクリーンとして
は機能しない。観察者は面M1’より遠方の面M2’上
の虚像を観察することになる。他の構成は、映像表示装
置5と同様である。
FIG. 11 shows the configuration of the video display device 9 of the ninth embodiment and the principle of providing video. FIG. 11 is a perspective view of the image display device 9 from the side. This video display device 9
The liquid crystal display 31 includes a projection optical system 32 ′ that emits light from each part on the liquid crystal display 31 as parallel light. Therefore, the first
No image is formed on the surface M1 'including the retroreflective surface 33, and the first retroreflective surface 33 does not function as a screen. The observer observes a virtual image on a plane M2 'farther than the plane M1'. Other configurations are the same as those of the video display device 5.

【0054】投射光学系32’から投射される光を平行
光としたことにより、投射光学系32’から再帰反射面
33までの距離を短くすることができ、映像表示装置5
よりもさらに小型の装置となる。投射光学系32’の射
出瞳を大きくすることで、眼Eの位置の自由度の確保も
容易である。
By making the light projected from the projection optical system 32 'parallel light, the distance from the projection optical system 32' to the retroreflective surface 33 can be shortened.
The device becomes even smaller than that. By increasing the exit pupil of the projection optical system 32 ', it is easy to secure the degree of freedom of the position of the eye E.

【0055】第10の実施形態の映像表示装置10の構
成と映像提供の原理を図12、図13に示す。これらの
図はそれぞれ、映像表示装置10の側方および上方から
の透視図である。この映像表示装置10は、液晶表示器
31、投射光学系32(32L、32R)、再帰反射面
33、接眼光学系35(35L、35R)、およびハー
フミラー36を備えている。再帰反射面33は横(水
平)方向の曲率半径が縦(垂直)方向の曲率半径よりも
大きい曲面であり、ハーフミラー36は再帰反射面33
に固定されている。
FIGS. 12 and 13 show the configuration of the video display apparatus 10 according to the tenth embodiment and the principle of providing video. These figures are perspective views of the image display device 10 from the side and from above, respectively. The image display device 10 includes a liquid crystal display 31, a projection optical system 32 (32L, 32R), a retroreflective surface 33, an eyepiece optical system 35 (35L, 35R), and a half mirror 36. The retroreflective surface 33 is a curved surface having a radius of curvature in the horizontal (horizontal) direction larger than the radius of curvature in the vertical (vertical) direction.
It is fixed to.

【0056】再帰反射面33を曲面としたことにより、
広い視野を確保しながら装置を小型にすることが容易に
なっている。ここで、再帰反射面33を球面としても装
置の小型化は可能であるが、その場合、横方向の両端部
(左右の端部)における映像の縦方向の視野が中央部に
おける縦方向の視野よりも大幅に狭くなってしまう。左
右両端部の縦方向の視野を広くするためには、図13に
破線で示すように、球面の再帰反射面とハーフミラー3
6との距離を長くする必要があり、これは装置の前後方
向への大型化を招くことになる。本実施形態のように、
再帰反射面33の曲率半径を縦方向よりも横方向に大き
くすると、縦方向の視野を左右両端部においてもあまり
狭くすることなく、装置を前後方向にも小さくすること
ができる。
By making the retroreflective surface 33 a curved surface,
It is easy to reduce the size of the device while ensuring a wide field of view. Here, it is possible to reduce the size of the device even if the retroreflective surface 33 is a spherical surface. It becomes much narrower than that. In order to widen the vertical field of view at both left and right ends, as shown by a broken line in FIG.
It is necessary to increase the distance to the device 6, which leads to an increase in the size of the device in the front-rear direction. As in this embodiment,
If the radius of curvature of the retroreflective surface 33 is made greater in the horizontal direction than in the vertical direction, the field of view in the vertical direction can be made smaller in the front-rear direction without making the left and right ends too narrow.

【0057】再帰反射面33の横方向の曲率中心は観察
者の眼EL、ERよりも後方に位置するように、また、
左右の投射光学系32L、32Rの光軸と左右の接眼光
学系35L、35Rの光軸は、全てこの曲率中心を通る
ように設定されている。これにより、再帰反射面33上
の像に非対称な歪みが生じるのを抑えることが容易にな
り、左右の接眼光学系35L、35Rをぶつかり合わな
いように配置することも容易になっている。
The center of curvature of the retroreflective surface 33 in the horizontal direction is located behind the eyes EL and ER of the observer.
The optical axes of the left and right projection optical systems 32L, 32R and the left and right eyepiece optical systems 35L, 35R are all set so as to pass through the center of curvature. Thereby, it is easy to suppress the generation of asymmetric distortion in the image on the retroreflective surface 33, and it is also easy to arrange the left and right eyepiece optical systems 35L and 35R so as not to collide with each other.

【0058】なお、ハーフミラー36を再帰反射面33
に直接固定する必要はなく、両者が近接する構成として
もよい。また、映像表示装置10では、単一の再帰反射
面33できわめて広視野の映像を提供することができる
ため、第2の再帰反射面は備えられていないが、他の実
施形態で説明した第2の再帰反射面34を加えて、視野
をさらに広くするようにしてもよい。
The half mirror 36 is connected to the retroreflective surface 33.
It is not necessary to directly fix to both, and it is good also as composition which both adjoin. In addition, the image display device 10 can provide an image with a very wide field of view with the single retroreflective surface 33, and thus does not include the second retroreflective surface. Two retroreflective surfaces 34 may be added to further widen the field of view.

【0059】第11の実施形態の映像表示装置11の構
成と映像提供の原理を図14に示す。図14は映像表示
装置11の上方からの透視図である。この映像表示装置
11は映像表示装置10と類似の構成であるが、再帰反
射面33として回転楕円面を用いたものである。再帰反
射面33は、その2つの焦点を結ぶ方向が、観察者の左
右の眼EL、ERを結ぶ方向に平行になるように設定さ
れている。左右の投射光学系32L、32Rの光軸は非
平行であり、左右の接眼光学系35L、35Rの光軸も
非平行である。
FIG. 14 shows the configuration of the image display device 11 of the eleventh embodiment and the principle of providing images. FIG. 14 is a perspective view from above of the video display device 11. The image display device 11 has a configuration similar to that of the image display device 10, but uses a spheroidal surface as the retroreflective surface 33. The retroreflective surface 33 is set so that the direction connecting the two focal points is parallel to the direction connecting the left and right eyes EL and ER of the observer. The optical axes of the left and right projection optical systems 32L and 32R are non-parallel, and the optical axes of the left and right eyepiece optical systems 35L and 35R are also non-parallel.

【0060】図14において、破線は、楕円面である再
帰反射面33の中央部と同等の曲率を有する球面を表し
たものである。これから、再帰反射面33を楕円面とし
た映像表示装置11は水平方向の曲率が一定の映像表示
装置10よりも小型になることがわかる。なお、再帰反
射面33の周辺部の像にぼけが生じることは、投射光学
系32の射出瞳を小さくしてF値を大きくし、映像の深
度を深くすることで容易に抑えることができる。
In FIG. 14, the broken line represents a spherical surface having the same curvature as the central portion of the retroreflective surface 33 which is an elliptical surface. From this, it can be seen that the image display device 11 having the retroreflective surface 33 as an elliptical surface is smaller than the image display device 10 having a constant horizontal curvature. The occurrence of blurring in the image around the retroreflective surface 33 can be easily suppressed by reducing the exit pupil of the projection optical system 32 to increase the F value and increasing the depth of the image.

【0061】第12の実施形態の映像表示装置12の構
成と映像提供の原理を図15に示す。図15は映像表示
装置12の上方からの透視図である。この映像表示装置
12は、第10の実施形態の投射表示装置10と同様な
構成に、両面を再帰反射面とされた平板34cを加えた
ものである。平板34cの両面は第2の再帰反射面34
となる。平板34cは垂直方向に配置されており、映像
表示装置12は平板34cに関して左右対称である。
FIG. 15 shows the structure of the image display device 12 of the twelfth embodiment and the principle of providing images. FIG. 15 is a perspective view of the image display device 12 from above. This image display device 12 has a configuration similar to that of the projection display device 10 of the tenth embodiment, with the addition of a flat plate 34c having both surfaces as retroreflective surfaces. Both surfaces of the flat plate 34c are the second retroreflective surfaces 34
Becomes The flat plate 34c is arranged in the vertical direction, and the image display device 12 is symmetric with respect to the flat plate 34c.

【0062】左の投射光学系32Lによって投射された
光のうち第1の再帰反射面33の右半分に向かって進む
光は、第2の再帰反射面34の一方で反射され、右の投
射光学系32Rによって投射された光のうち第1の再帰
反射面33の左半分に向かって進む光は、第2の再帰反
射面34の他方で反射される。したがって、左眼用の映
像の光が右眼ERに入射したり右眼用の映像の光が左眼
ELに入射したりことは皆無となり、クロストークを完
全に防止することができる。
Of the light projected by the left projection optical system 32L, the light traveling toward the right half of the first retroreflective surface 33 is reflected on one side of the second retroreflective surface 34, and is reflected by the right projection optical system. Of the light projected by the system 32R, light traveling toward the left half of the first retroreflective surface 33 is reflected by the other of the second retroreflective surfaces 34. Therefore, the light of the image for the left eye does not enter the right eye ER or the light of the image for the right eye enters the left eye EL, and crosstalk can be completely prevented.

【0063】平板34cの位置に単なる遮光板を配置す
ることでもクロストークは防止できるが、その構成では
映像の視野が半分程度に狭まってしまう。映像表示装置
12では、両面ともに再帰反射性を有する平板34cを
備えたことで、広い視野を確保することができる。
Although the crosstalk can be prevented by simply arranging a light shielding plate at the position of the flat plate 34c, the field of view of the image is reduced to about half in this configuration. Since the image display device 12 includes the flat plate 34c having retroreflective properties on both surfaces, a wide field of view can be secured.

【0064】[0064]

【発明の効果】第1の再帰反射面の外に向かう投射光を
第1の再帰反射面の延長上よりも手前で反射する第2の
再帰反射面を備える本発明の映像表示装置は、広視野の
映像の提供が可能でありながら、投射光に対して垂直方
向に小さい構成とすることができる。したがって、観察
者が手で保持してあるいは頭部に装着して使用する形態
に適する装置となり、固定設置して使用する形態でも設
置のために大きな空間を必要としない装置となる。
According to the present invention, there is provided an image display apparatus having a second retroreflective surface which reflects projection light directed outside of the first retroreflective surface before the first retroreflective surface is extended. It is possible to provide a configuration that is small in the direction perpendicular to the projection light while providing a visual field image. Therefore, the device is suitable for use by the observer while holding it by hand or wearing it on the head, and does not require a large space for installation even when used in a fixed installation.

【0065】さらにコンバイナを備える構成では、投射
光学系と観察者の眼を等価な位置関係とすることができ
ため、投射光学系の射出瞳の小径化が可能になる。これ
により、投射光学系を小型化し、再帰反射面の位置や向
きの自由度を増すことが容易になる。また、再帰性のき
わめて高い再帰反射面を用いて、非常に明るい映像を提
供することも可能になる。
Further, in the configuration including the combiner, since the projection optical system and the observer's eye can be in an equivalent positional relationship, the diameter of the exit pupil of the projection optical system can be reduced. This makes it easy to reduce the size of the projection optical system and increase the degree of freedom in the position and orientation of the retroreflective surface. In addition, it is possible to provide a very bright image by using a retroreflective surface having extremely high recursiveness.

【0066】投射光をコンバイナによって再帰反射面に
導くとともに、再帰反射面を縦横の曲率が異なる曲面形
状とした映像表示装置では、コンバイナによる上記の効
果が得られる上、再帰反射面を曲面としたことにより、
広視野の映像の提供が可能でありながら、小型の構成と
することができる。また、再帰反射面の曲率が方向によ
って異なるため、コンバイナと再帰反射面を近接して配
置することが容易になり、装置の一層の小型化が可能で
ある。
In a video display device in which the projected light is guided to the retroreflective surface by the combiner, and the retroreflective surface has a curved surface shape having different vertical and horizontal curvatures, the above-described effect of the combiner is obtained, and the retroreflective surface is a curved surface. By doing
It is possible to provide a wide field of view while providing a compact configuration. In addition, since the curvature of the retroreflective surface differs depending on the direction, it is easy to arrange the combiner and the retroreflective surface close to each other, and it is possible to further reduce the size of the device.

【0067】接眼光学系を備える構成では、投射光が表
す映像を接眼光学系によってさらに拡大することが可能
になり、提供する映像の視野を一層広くすることができ
る。また、投射光学系から再帰反射面までの距離を短く
して、装置を一層小型にすることができる。
In the configuration including the eyepiece optical system, the image represented by the projection light can be further enlarged by the eyepiece optical system, and the field of view of the provided image can be further widened. Further, the distance from the projection optical system to the retroreflective surface can be shortened, so that the device can be further downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 第1の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 1 is a perspective side view showing the configuration of an image display device according to a first embodiment and the principle of image provision.

【図2】 第2の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視上面図。
FIG. 2 is a transparent top view illustrating the configuration of an image display device according to a second embodiment and the principle of providing images.

【図3】 第3の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 3 is a perspective side view showing the configuration of a video display device according to a third embodiment and the principle of providing video.

【図4】 第4の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 4 is a perspective side view showing the configuration of a video display device according to a fourth embodiment and the principle of providing video.

【図5】 第5の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 5 is a perspective side view showing the configuration of a video display device according to a fifth embodiment and the principle of providing video.

【図6】 第6の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 6 is a perspective side view showing the configuration of a video display device according to a sixth embodiment and the principle of providing video.

【図7】 第6の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視上面図。
FIG. 7 is a transparent top view showing the configuration of a video display device according to a sixth embodiment and the principle of providing video.

【図8】 第6の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視正面図。
FIG. 8 is a transparent front view showing the configuration of an image display device according to a sixth embodiment and the principle of image provision.

【図9】 第7の実施形態の映像表示装置の構成と映像
提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 9 is a perspective side view showing the configuration of an image display device according to a seventh embodiment and the principle of image provision.

【図10】 第8の実施形態の映像表示装置の構成と映
像提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 10 is a transparent side view showing the configuration of an image display device according to an eighth embodiment and the principle of providing an image.

【図11】 第9の実施形態の映像表示装置の構成と映
像提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 11 is a perspective side view showing the configuration of a video display device according to a ninth embodiment and the principle of providing video.

【図12】 第10の実施形態の映像表示装置の構成と
映像提供の原理を示す透視側面図。
FIG. 12 is a perspective side view showing the configuration of the video display device according to the tenth embodiment and the principle of providing video.

【図13】 第10の実施形態の映像表示装置の構成と
映像提供の原理を示す透視上面図。
FIG. 13 is a transparent top view showing the configuration of the video display device of the tenth embodiment and the principle of providing video.

【図14】 第11の実施形態の映像表示装置の構成と
映像提供の原理を示す透視上面図。
FIG. 14 is a transparent top view showing the configuration of the video display device according to the eleventh embodiment and the principle of providing video.

【図15】 第12の実施形態の映像表示装置の構成と
映像提供の原理を示す透視上面図。
FIG. 15 is a transparent top view showing the configuration of the video display device of the twelfth embodiment and the principle of providing video.

【図16】 再帰反射面の入射角と反射強度の関係を模
式的に示す図。
FIG. 16 is a diagram schematically showing a relationship between an incident angle of a retroreflective surface and a reflection intensity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜12 映像表示装置 31、31L、31R 液晶表示器 32、32L、32R 投射光学系 33 第1の再帰反射面 34 第2の再帰反射面 34c 平板 35、35L、35R 接眼光学系 36 ハーフミラー 37 方向検出器 38 支持部材 E、EL、ER 眼 1-12 Image display device 31, 31L, 31R Liquid crystal display 32, 32L, 32R Projection optical system 33 First retroreflective surface 34 Second retroreflective surface 34c Flat plate 35, 35L, 35R Eyepiece optical system 36 Half mirror 37 Direction detector 38 Support member E, EL, ER Eye

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 映像を表示する映像表示器と、 前記映像表示器に表示された映像の光を投射する投射光
学系と、 前記投射光学系からの光の一部を受ける第1の再帰反射
面と、 前記第1の再帰反射面の外に向かう前記投射光学系から
の光を、前記第1の再帰反射面の延長上に達する前に受
ける第2の再帰反射面とを備えることを特徴とする映像
表示装置。
An image display for displaying an image, a projection optical system for projecting light of the image displayed on the image display, and a first retroreflection receiving a part of the light from the projection optical system And a second retroreflective surface that receives light from the projection optical system going out of the first retroreflective surface before reaching an extension of the first retroreflective surface. Video display device.
【請求項2】 前記投射光学系からの光を前記第1およ
び前記第2の再帰反射面に導き、前記第1および第2の
再帰反射面からの光を観察者の眼に導くコンバイナを備
えることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。
2. A combiner that guides light from the projection optical system to the first and second retroreflective surfaces and guides light from the first and second retroreflective surfaces to an observer's eye. The video display device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 映像を表示する映像表示器と、 前記映像表示器に表示された映像の光を投射する投射光
学系と、 縦横の曲率が異なる曲面形状を有し、前記投射光学系か
らの光を受ける再帰反射面と、 前記投射光学系からの光を前記再帰反射面に導き、前記
再帰反射面からの光を観察者の眼に導くコンバイナとを
備えることを特徴とする映像表示装置。
3. An image display for displaying an image, a projection optical system for projecting light of the image displayed on the image display, and a curved surface shape having different vertical and horizontal curvatures. An image display device comprising: a retroreflective surface that receives light; and a combiner that guides light from the projection optical system to the retroreflective surface and guides light from the retroreflective surface to an observer's eye.
【請求項4】 前記投射光学系によって投射された光が
表す映像の虚像を観察者に与えるための接眼光学系を備
えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
か1項に記載の映像表示装置。
4. The eyepiece optical system according to claim 1, further comprising an eyepiece optical system for giving a virtual image of an image represented by the light projected by the projection optical system to an observer. Video display device.
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