JP2001330797A

JP2001330797A - 偏心光学系を用いたカラー画像表示方式及び撮像方式

Info

Publication number: JP2001330797A
Application number: JP2001029006A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Kenno; 孝吉研野
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2001-11-30
Also published as: US6590724B2; US20010033440A1

Abstract

(57)【要約】【課題】偏心光学系を用いてカラー画像表示あるいは
撮像する場合に、偏心光学系によって生じる色分解画像
の色ずれを電子的に補正する。【解決手段】色分解画像を合成して表示するカラー画
像表示素子と、そのカラー画像表示素子に表示されたカ
ラー画像を観察者の眼球に投影表示する観察光学系とか
らなり、観察光学系が少なくとも偏心配置でパワーを有
する内部反射面と透過面である入射面と透過面である出
射面とを有する偏心プリズムを含む偏心光学系からなる
画像表示装置において、カラー画像表示素子に表示する
各色分解画像の画素位置を、対応する色分解画像の偏心
光学系によって生じる色ずれを打ち消すように変移させ
て表示するカラー画像表示方式。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏心光学系を用い
たカラー画像表示方式及び撮像方式に関し、特に、偏心
光学系による偏心色収差を電子的に補正してカラー画像
を表示及び撮像する方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人等により、各種の偏心光学系が
提案されている。これらの基本構成は、光軸に対して偏
心配置された回転非対称面等のパワーを持つ内部反射面
を備えた偏心プリズムを１個あるいは複数個配置してな
る光学系であり、反射面と透過面が偏心配置のため、各
種の偏心収差が発生する。その偏心収差を補正するため
に、少なくとも１つの面に回転非対称面を用いている。

【０００３】一方、光学系の倍率色収差を補正するため
に、画像表示素子に表示する異なる色の画像をその倍率
色収差を補正するように倍率を異ならせて表示すること
が特開平６−３４７７０８号において提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような反射面と
透過面からなる偏心光学系においては、反射面では色収
差は発生しないが、偏心プリズムの透過面である入射面
あるい出射面では、倍率色収差のみならず、その分散プ
リズム作用により色ずれが発生する。

【０００５】画像表示素子あるいは撮像素子の画素数が
比較的少ない場合は、この色ずれ量は画素の大きさに対
して相対的に小さいので問題にはならないが、画素数が
多く高解像度の画像表示素子あるいは撮像素子を用いる
場合は、赤色の画像と青色の画像がずれて観察あるいは
撮像され、解像力が低下する問題がある。

【０００６】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、偏心光学系を用
いてカラー画像表示あるいは撮像する場合に、偏心光学
系によって生じる色分解画像の色ずれを電子的に補正す
るようにしたカラー画像を表示及び撮像する方式を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達する本発明
の偏心光学系を用いたカラー画像表示方式は、色分解画
像を合成して表示するカラー画像表示素子と、そのカラ
ー画像表示素子に表示されたカラー画像を観察者の眼球
に投影表示する観察光学系とからなり、前記観察光学系
が少なくとも偏心配置でパワーを有する内部反射面と透
過面である入射面と透過面である出射面とを有する偏心
プリズムを含む偏心光学系からなる画像表示装置におい
て、前記カラー画像表示素子に表示する各色分解画像の
画素位置を、対応する色分解画像の前記偏心光学系によ
って生じる色ずれを打ち消すように変移させて表示する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００８】この場合に、カラー画像表示素子として主
走査方向への走査線の集合により各色分解画像を表示す
るものからなり、画素位置の変移を走査線の方向におい
てのみ行うようにすると、フィールドメモリーを必要と
せず、電子回路の構造が簡単になると同時に、光学系で
発生する倍率の色収差を半分以上補正することが可能と
なる。

【０００９】この際、偏心プリズムの対称面と走査線の
方向を平行にすると、偏心プリズムの偏心による色ずれ
も走査線方向に色ずれを発生させて補正することが可能
となる。特に、カラー画像表示素子が１６：９の横長画
面の場合には、その横長方向を偏心プリズムの対称面と
平行にすることにより大きな効果が得られる。

【００１０】本発明の偏心光学系を用いたカラー撮像方
式は、カラー画像を撮像して色分解画像信号を出力する
カラー撮像素子と、そのカラー撮像素子に物体像を形成
する撮像光学系とからなり、前記撮像光学系が少なくと
も偏心配置でパワーを有する内部反射面と透過面である
入射面と透過面である出射面とを有する偏心プリズムを
含む偏心光学系からなる撮像装置において、前記カラー
撮像素子から出力された色分解画像信号の画素位置を、
対応する色分解画像の前記偏心光学系によって生じる色
ずれを打ち消すように変移させて出力するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【００１１】以下本発明の作用について説明する。

【００１２】偏心光学系では、傾いて配置された光学面
を回転非対称面で構成することによって光路を折り畳
み、光学系を小型に構成することが可能となる。また、
光学系を偏心プリズムで構成し、光学パワーを持つ面を
その偏心プリズムの内部反射面（裏面鏡）で構成するこ
とにより、特に色収差の発生しない光学系を構成するこ
とが可能となる。

【００１３】このような内部反射面では、原理的に色収
差は発生しないが、光路を曲げているため偏心収差の発
生が大きくなる。この偏心収差は回転非対称面により補
正することが可能である。

【００１４】このような偏心プリズムには、光がプリズ
ム内に入る入射面とそのプリズムから光が出てくる出射
面の少なくとも２つの透過面が存在する。この入射面と
出射面で発生する色収差は、別な光学系を用いて補正し
ない限り補正することが不可能である。これは、反射面
で色収差が発生しないために、透過面で発生した色収差
を補正することが可能な面が存在しないためである。

【００１５】図１は、このような偏心プリズムを観察光
学系とし、カラー画像表示素子に表示されたカラー画像
を観察者の眼球に拡大表示する例えば頭部装着型画像表
示装置の光学系を模式的に示す図である。図１の例にお
いて、観察光学系を構成する偏心プリズム１０は、カラ
ー画像表示素子２に面した入射面を構成する第３面１３
と、内部反射面の第２面１２と、この観察光学系の射出
瞳１に面した出射面と内部全反射面を兼ねた第１面１１
の３面からなり（面の番号は逆光線追跡を前提として付
与してある。）、カラー画像表示素子２から出た表示光
は、第３面１３で屈折されてプリズム１０内に入り、第
１面１１に臨界角以上の入射角で入射して全反射され、
正のパワーを有し回転非対称面の第２面１２で内部反射
され、臨界角より小さい入射角で第１面１１に入射して
屈折され、射出瞳１位置に瞳が位置する観察者眼球Ｅに
カラー画像表示素子２に表示されたカラー画像の拡大像
を表示する。

【００１６】この図１において、カラー画像表示素子２
の表示中心から出た赤色の軸上主光線３Ｒと青色の軸上
主光線３Ｂとは、偏心プリズム１０の第１面１１から射
出するＡ点の部分で、プリズム１０の材質の分散によ
り、赤色に比べて比較的屈折率が高い青色の光線３Ｂは
より大きな角度で屈折して、破線のような光線となって
射出する。

【００１７】以上のカラー画像表示装置の場合である
が、偏心プリズム１０を撮像光学系（対物光学系）と
し、カラー画像表示素子２をカラー撮像素子で置き換
え、射出瞳１を入射瞳とし、その入射瞳の前方にある物
体像を撮像するときも同じ色収差が発生する。

【００１８】そこで、本発明では、偏心光学系の偏心プ
リズムの入射面と出射面で発生する色収差、特に倍率の
色収差と色ずれを、色分解画像を合成して表示するカラ
ー画像表示素子上に前もって電子的に発生させておく色
収差発生手段を持たせるものである。この電子的色収差
発生手段で、前もって偏心光学系で発生する色収差を打
ち消すような色ずれを各色分解画像に発生させる。

【００１９】この点を図２の模式図を参照にして説明す
る。図２（ａ）〜（ｃ）は、図１のカラー画像表示素子
２に重畳して表示するそれぞれ青色（Ｂ）の分解画像、
緑色（Ｇ）の分解画像、赤色（Ｒ）の分解画像を示す図
であり、それぞれ矩形の外縁がカラー画像表示素子２の
表示面の外縁に対応する。表示光のＢを基準にしたと
き、カラー画像表示素子２の表示面でのＹ方向の色ずれ
量が、Ｇで＋ａ、Ｒで＋ｂであるとき、図２（ｂ）、
（ｃ）に示すように、Ｇの分解画像は図２（ａ）のＢの
分解画像に対して−Ｙ方向にａだけずらして表示し、Ｒ
の分解画像は図２（ａ）のＢの分解画像に対して−Ｙ方
向にｂだけずらして表示すると、観察光学系の偏心プリ
ズム１０を通して観察したとき、ＲＧＢの分解画像間に
は色ずれなく観察できる。

【００２０】なお、図２の場合は、画面全域に一様な色
ずれがあるものとしたが、実際には、画面の位置毎にず
れ量が異なるのが一般的であるので、各色分解画像の位
置（画素）に応じてずれ量を異なるようにする必要があ
る。

【００２１】カラー撮像装置の場合も同様に、偏心光学
系の偏心プリズムの入射面と出射面で発生する色収差、
特に倍率の色収差と色ずれを打ち消すような変形をカラ
ー撮像素子から出力された色分解画像信号に電子的に与
える色収差補正手段を持たせるものである。この電子的
色収差補正手段で、偏心光学系で発生する色収差を打ち
消すような色ずれを各色分解画像信号に与える。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の偏心光学系を用い
たカラー画像表示方式及び撮像方式の実施例について説
明する。

【００２３】まず、図３に、観察光学系あるいは撮像光
学系として使用可能な図１の場合と同様な偏心プリズム
の具体例を示す。以下、観察光学系として説明する。

【００２４】この数値例の光学系の逆光線追跡での構成
パラメータを後記する。この逆光線追跡での構成パラメ
ータは、図３に示すように、軸上主光線（光軸）３を、
光学系の射出瞳１の中心を垂直に通り、カラー画像表示
素子２中心に至る光線で定義する。そして、逆光線追跡
において、瞳１の中心を偏心光学系の偏心光学面の原点
として、軸上主光線３に沿う方向をＺ軸方向とし、瞳１
から光学系の第１面１１に向かう方向をＺ軸正方向と
し、このＺ軸と画像表示素子２中心を含む平面をＹ−Ｚ
平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面に直交し、紙面の手前
から裏面側に向かう方向をＸ軸正方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸
と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とする。

【００２５】この具体例の偏心プリズム１０では、この
Ｙ−Ｚ平面内で各面の偏心を行っており、また、各回転
非対称自由曲面の唯一の対称面をＹ−Ｚ面としている。

【００２６】偏心面については、上記座標系の原点か
ら、その面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、
Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸
（自由曲面については、後記（ａ）式のＺ軸、非球面に
ついては、後記（ｂ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸そ
れぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ
（°））とが与えられている。なお、その場合、αとβ
の正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γ
の正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。

【００２７】また、光学系を構成する光学作用面の中、
特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合
に、面間隔が与えられており、その他、媒質の屈折率、
アッベ数が慣用法に従って与えられている。

【００２８】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は下記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が
自由曲面の軸となる。

【００２９】ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面
項である。

【００３０】球面項中、ｃ：頂点の曲率ｋ：コーニック定数（円錐定数）ｒ＝√（Ｘ²＋Ｙ²）である。

【００３１】自由曲面項は、ただし、Ｃ_j（ｊは２以上の整数）は係数である。

【００３２】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項
を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面
が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次
項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称
面が１つだけ存在する自由曲面となる。

【００３３】また、非球面は、以下の定義式で与えられ
る回転対称非球面である。

【００３４】Ｚ＝（Ｙ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｙ²／Ｒ²｝^{1 /2}］＋ＡＹ⁴＋ＢＹ⁶＋ＣＹ⁸＋ＤＹ¹⁰＋…… ・・・（ｂ）ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光
線）とし、Ｙを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Ｒは
近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…はそ
れぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。

【００３５】なお、データの記載されていない自由曲
面、非球面に関する項は０である。屈折率については、
ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記して
ある。長さの単位はｍｍである。

【００３６】以下に上記数値例の逆光線追跡での構成パ
ラメータを示す。この例の観察画角は、水平画角２０
°、垂直半画角１５．０６°、瞳径４ｍｍであり、その
有効径は、Ｙ方向１２ｍｍ、Ｘ方向４ｍｍの大きさを確
保しており、広い射出瞳を確保している。なお、以下の
表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＡＳＳ”は非球面、
“ＲＥ”は反射面をそれぞれ示す。

【００３７】数値例面番号曲率半径面間隔偏心屈折率アッベ数物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳面） 2 ＡＳＳ偏心(1) 1.5254 56.2 3 ＦＦＳ（ＲＥ）偏心(2) 1.5254 56.2 4 ＡＳＳ（ＲＥ）偏心(1) 1.5254 56.2 5 ＦＦＳ偏心(3) 像面 ∞ 偏心(4) ＡＳＳＲ -81.11 Ｋ 0.0000 Ａ 5.9034×10^-6 Ｂ -3.7831×10^-9 Ｃ 1.3339×10^-12 ＦＦＳＣ₄ -9.8138×10^-3 Ｃ₆ -8.2514×10^-3 Ｃ₈ -2.7778×10^-5 Ｃ₁₀ 3.8358×10^-5 Ｃ₁₁ 3.8755×10^-7 Ｃ₁₃ -9.8315×10^-7 Ｃ₁₅ 7.8388×10^-7 Ｃ₁₇ -1.3309×10^-8 Ｃ₁₉ -1.7127×10^-7 Ｃ₂₁ -1.2681×10^-7 ＦＦＳＣ₄ -9.0107×10^-4 Ｃ₆ -7.5268×10^-3 Ｃ₈ -3.3323×10^-4 Ｃ₁₀ -1.8614×10^-3 Ｃ₁₁ -8.7467×10^-5 Ｃ₁₃ 1.2789×10^-4 Ｃ₁₅ 9.1989×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 16.18 Ｚ 28.54 α 12.20 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 4.96 Ｚ 40.33 α -16.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 20.61 Ｚ 39.44 α 73.02 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 25.65 Ｚ 39.98 α 57.49 β 0.00 γ 0.00 。

【００３８】上記数値例の横収差を図４に示す。この横
収差図において、括弧内に示された数字は（水平画角，
垂直画角）を表し、その画角における横収差を示す。な
お、画面を図５に示すような横長の長方形として、上下
方向をＹ方向でその正方向を上方向、左右方向をＸ方向
でその正方向を右方向としたとき、画面の中心を、画
面左右中心で下端位置を、画面右下角位置を、画面
上下中心で右端位置を、画面右上角位置を、画面左
右中心で上端位置を、画面左下角位置を、画面上下
中心で左端位置を、画面左上角位置をとするとき、
図４の〜は図５の位置〜の横収差である。

【００３９】上記数値例の図５の画面の〜の位置で
のＸ方向、Ｙ方向の色収差は次のようになる。

【００４０】例えばの中心に対応する画像表示素子２の位置では、
656.28nm（Ｒ）の画素を本来の位置から0.0011mm=1.1μ
m だけＹ正方向に予めずらして表示し、486.13nm（Ｂ）
の画素を 2.6μm だけＹ負方向に予めずらして表示し、
587.56nm（Ｇ）の画素は何れの方向にもずらさずに表示
することにより、像中心で色収差のない画像を観察する
ことが可能となる。

【００４１】また、例えばの画面右下角位置に対応す
る画像表示素子２の位置では、656.28nm（Ｒ）の画素を
本来の位置からＸ方向に3.3118mmだけ、Ｙ方向に-4.475
2mmだけ予めずらして表示し、486.13nm（Ｂ）の画素を
Ｘ方向に3.3064mmだけ、Ｙ方向に-4.4648mm だけ予めず
らして表示し、587.56nm（Ｇ）の画素をＸ方向に3.2948
mmだけ、Ｙ方向に-4.4422mm だけ予めずらして表示する
ことにより、画面右下角位置で色収差のない画像を観察
することが可能となる。

【００４２】他の画角でも、上記の表の値からＲＢＧの
画素を予めずらして表示することにより、色収差のない
観察像を観察することが可能となる。なお、上記の〜
の間の位置に関しては、個々にＸ方向、Ｙ方向の色ず
れを予め計算しておくか、あるいは内挿法により求める
ようにしてもよい。なお、色ずれのみを除くのであれ
ば、587.56nm（Ｇ）の画素はずらさず、その波長に対す
る656.28nm（Ｒ）と486.13nm（Ｂ）の画素のＸ方向、Ｙ
方向のずれを求めて、その分のみを656.28nm（Ｒ）と48
6.13nm（Ｂ）の画素を予めずらして表示するようにして
もよい。

【００４３】なお、カラー画像表示素子２をカラー撮像
素子で置き換え撮像する場合は、その撮像素子から得ら
れえるＲＧＢの色分解画像信号の画素位置を、対応する
ＲＧＢの色分解画像の偏心プリズム１０によって生じる
上記の表のＸ方向、Ｙ方向の色ずれを戻すように変移す
る補正を行う。

【００４４】例えばの画面右下角位置の656.28nm
（Ｒ）の色分解画像信号については、その位置よりＸ方
向に3.3118mmだけ、Ｙ方向に-4.4752mm だけずれて位置
する画素をその位置に変移させ、486.13nm（Ｂ）の色
分解画像信号については、Ｘ方向に3.3064mmだけ、Ｙ方
向に-4.4648mm だけずれて位置する画素をその位置に
変移させ、587.56nm（Ｇ）の色分解画像信号について
は、Ｘ方向に3.2948mmだけ、Ｙ方向に-4.4422mm だけず
れて位置する画素をその位置に変移させることによ
り、画面右下角位置で色収差のない画像を得ることがで
きる。この場合も、色ずれのみで像歪み分は補正しない
場合は、587.56nm（Ｇ）の画素に関しては変移させず、
その波長に対する656.28nm（Ｒ）と486.13nm（Ｂ）の画
素のＸ方向、Ｙ方向のずれを求めて、その分のみを656.
28nm（Ｒ）と486.13nm（Ｂ）の画素を変移させるように
してもよい。

【００４５】以上のように、カラー画像表示素子にＲＧ
Ｂの色分解画像に色ずれを補正して表示する回路のブロ
ックダイヤグラムの一例を図６に示す。映像信号は、同
期分離回路で同期信号と映像信号に分離される。分離さ
れた映像信号は、Ｙ／Ｃ分離、復調、マトリクス回路を
通り、Ｒ、Ｇ、Ｂの各信号に分離される。Ｒ、Ｇ、Ｂの
信号は、それぞれＡ／Ｄ変換され、メモリに格納され
る。このとき、書き込まれるメモリのアドレスは、同期
信号から書き込みアドレス発生回路で作られる。メモリ
から読み出すときは、各色の色ずれに合わせて画素を変
移するように、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの読み込みアドレス
発生回路でアドレスを同期信号から作る。読み出された
データは、Ｄ／Ａ変換され、カラー画像表示素子（ＬＣ
Ｄ：液晶表示装置）に入力され、表示される。このよう
にして、Ｒの色分解画像、Ｇの色分解画像、Ｂの色分解
画像それぞれの画素位置を自由に変えて表示できるの
で、観察光学系として用いた偏心光学系による偏心色収
差を補正することができる。なお、本発明の要点は、偏
心光学系による偏心色収差を打ち消すように、カラー画
像表示素子に表示する色分解画像各々の画素位置を変え
ることであり、図６のブロックダイヤグラムはほんの一
例にすぎない。

【００４６】また、同様にカラー撮像素子から出力され
たＲＧＢの色分解画像信号の画素位置の色ずれを補正し
て出力する回路のブロックダイヤグラムの一例を図７に
示す。カラー撮像素子（ＣＣＤ）から出力された撮像信
号は、色分離回路でＲ、Ｇ、Ｂの映像信号に分離され、
それぞれＡ／Ｄ変換され、メモリに格納される。このと
き、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの信号が書き込まれるメモリ
のアドレスは、各色の色ずれに合わせて画素を変移する
ように、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ用の書き込みアドレス発生
回路でアドレスをドライバー信号から作る。メモリから
読み出すときは、ドライバー信号から読み込みアドレス
発生回路でアドレスが作られる。読み出されたデータ
は、それぞれＤ／Ａ変換され、マトリクス回路を通り、
エンコーダでＮＴＳＣ等の映像信号として出力される。
この図７のブロックダイヤグラムはほんの一例にすぎ
ず、他の方式の回路に適用できる。

【００４７】ところで、図４の収差図を見ると明らかな
ように、図１のような偏心プリズム１０の場合、色ずれ
はその偏心プリズム１０の対称面であるＹ−Ｚ平面に平
行なＹ方向に大きく発生している。そのような場合は、
カラー画像表示素子２の主走査線方向をＹ方向に合わせ
て配置し、図８に示すように、カラー画像表示素子２の
画面に対してＲＧＢの色分解画像の走査線２１Ｒ、２１
Ｇ、２１Ｂの表示内容を表示長さを変えて同じ副走査位
置の走査線に表示することにより、色分解画像により走
査線方向の大きさが異なって表示させる。その表示倍率
を色収差が残存している偏心プリズム１０の倍率色収差
を補償する大きさとすることにより、倍率色収差が走査
線方向のみで打ち消しあって観察されるので、簡単な電
子回路で色にじみのない観察像を観察することが可能と
なる。

【００４８】このように水平方向にのみカラー画像表示
素子の色ずれを補償するように表示する回路のブロック
ダイヤグラムの一例を図９に示す。複合映像信号は、Ｙ
／Ｃ分離、復調、マトリクス回路を通り、Ｒ、Ｇ、Ｂの
各信号に分離される。また、その複合映像信号から同期
分離回路で同期信号が生成される。分離されたＲ、Ｇ、
Ｂの信号は、それぞれＡ／Ｄ変換されるが、ここでは、
サンプリングタイミング生成回路で、色収差を補正する
画像となるように、Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＡ／Ｄ変換サ
ンプリングタイミングが発生され、サンプリングされた
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は各色ラインメモリに格納される。各色
ラインメモリから読み出すときは、書き込み／読み出し
アドレス生成回路により同じタイミングで行われる。読
み出されたデータは、Ｄ／Ａ変換され、カラー画像表示
素子（ＬＣＤ：液晶表示装置）に入力され、表示され
る。この方式は、映像入力信号がアナログの場合に限定
される。

【００４９】上記の代わりに、サンプリングタイミング
生成回路では、各色に対して同じＡ／Ｄ変換サンプリン
グタイミングでＡ／Ｄ変換を行い、各色ラインメモリか
ら読み出すときに、色収差を補正する画像となるよう
に、水平方向の画素から書き込み／読み出しアドレス生
成回路で演算を行ってＲ、Ｇ、Ｂの画素データを得て、
Ｄ／Ａ変換を行い、カラー画像表示素子（ＬＣＤ：液晶
表示装置）に入力され、表示される。この方式は、映像
入力信号がアナログ、デジタルの何れでもよい。なお、
この方式では、Ａ／Ｄ変換のサンプリングが各色同じタ
イミングなので、一般的なＰＬＬ内蔵の３ｃｈＡ／Ｄコ
ンバータ（１チップ）が使用でき、コスト、基板面積が
削減可能である。

【００５０】図９のようにラインメモリを数本持つより
は、小容量のＤＲＡＭを１個用い、演算用ＤＳＰ（デジ
タル・シグナル・プロセッサ）を用いた方がコストが安
い場合も想定される。商品の機能上、映像の水平／垂直
拡大が必要でそのようなＩＣ（ｓｃａｌｉｎｇＩＣ）
を持つ場合は、その中に水平方向色収差演算機能も内蔵
することができる。そうすることで、映像のｓｃａｌｉ
ｎｇと水平方向色収差補正の２つの処理が同時に行え、
ＩＣのコストダウンと外部メモリの共用化を行える。そ
の場合のブロック図は図１０のようになり、ｓｃａｌｉ
ｎｇＩＣが水平方向色収差演算も行えるＩＣとなり、
図９の場合と基本的な差異はない。

【００５１】なお、図１０において、図６の場合と同様
に、垂直方向にも色収差を補正するようにする場合は、
ｓｃａｌｉｎｇＩＣは、水平方向色収差演算機能だけ
でなる、垂直方向色収差演算機能も内蔵するＩＣとし、
外部メモリもフレームメモリとする。演算方法として
は、ＲＧＢ各色において、色収差補正の演算をライン内
だけで行うのではなく、垂直方向の画素も合わせて行う
ようにする。

【００５２】ところで、以上の本発明のカラー画像表示
方式、撮像方式に用いられる観察光学系、撮像光学系用
の偏心プリズム１０としては、図１、図３のタイプのプ
リズムに限られるものではない。図１１〜図１８にその
例を示す。撮像光学系として説明する。

【００５３】図１１の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４からなり、入射瞳３１を通
って入射した光は、第１面３２で屈折してプリズムＰに
入射し、第２面３３で内部反射し、第３面３４に入射し
て屈折されて、像面３６に結像する。

【００５４】図１２の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４、第４面３５からなり、入
射瞳３１を通って入射した光は、第１面３２で屈折して
プリズムＰに入射し、第２面３３で内部反射し、第３面
３４で内部反射し、第４面３５に入射して屈折されて、
像面３６に結像する。

【００５５】図１３の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４、第４面３５からなり、入
射瞳３１を通って入射した光は、第１面３２で屈折して
プリズムＰに入射し、第２面３３で内部反射し、第３面
３４に入射して全反射し、第４面３５に入射して内部反
射し、再び第３面３４に入射して今度は屈折されて、像
面３６に結像する。

【００５６】図１４の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４からなり、入射瞳３１を通
って入射した光は、第１面３２で屈折してプリズムＰに
入射し、第２面３３で内部反射し、第３面３４で内部反
射し、再び第１面３２に入射して今度は全反射し、再び
第２面３３に入射して今度は屈折されて、像面３６に結
像する。

【００５７】図１５の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４、第４面３５からなり、入
射瞳３１を通って入射した光は、第１面３２で屈折して
プリズムＰに入射し、第２面３３で内部反射し、第３面
３４に入射して内部反射し、第２面３３に再度入射して
内部反射し、第４面３５に入射して屈折されて、像面３
６に結像する。

【００５８】図１６の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４、第４面３５からなり、入
射瞳３１を通って入射した光は、第１面３２で屈折して
プリズムＰに入射し、第２面３３で内部反射し、第３面
３４に入射して内部反射し、第２面３３に再度入射して
内部反射し、第４面３５に入射して内部反射し、第２面
３３に再度入射して今度は屈折されて、像面３６に結像
する。

【００５９】図１７の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４からなり、入射瞳３１を通
って入射した光は、第１面３２で屈折してプリズムＰに
入射し、第２面３３で内部反射し、再び第１面３２に入
射して今度は全反射し、第３面３４で内部反射し、三た
び第１面３２に入射して全反射し、第３面３４に再度入
射して今度は屈折されて、像面３６に結像する。

【００６０】図１８の場合は、プリズムＰは第１面３
２、第２面３３、第３面３４からなり、入射瞳３１を通
って入射した光は、第１面３２で屈折してプリズムＰに
入射し、第２面３３で内部反射し、再び第１面３２に入
射して今度は全反射し、第３面３４で内部反射し、三た
び第１面３２に入射して全反射し、再び第３面３４に入
射して内部反射し、四たび第１面３２に入射して今度は
屈折されて、像面３６に結像する。

【００６１】なお、以上は単なる例示であり、公知の種
々の偏心プリズムを用いることができる。さらには、こ
れらのプリズムを複数一体にあるいは分離して組み合わ
せてなる偏心光学系の場合にも本発明は適用できる。な
お、本発明は回転対称な光学系にも適用できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明においては、カラー画像表示素子
に表示する各色分解画像の画素位置を、対応する色分解
画像の偏心光学系によって生じる色ずれを打ち消すよう
に変移させて表示するか、カラー撮像素子から出力され
た色分解画像信号の画素位置を、対応する色分解画像の
偏心光学系によって生じる色ずれを打ち消すように変移
させて出力するので、画像表示素子あるいは撮像素子の
画素数が多く高解像度になっても、赤色の画像と青色の
画像がずれて観察あるいは撮像されて解像力が低下する
ことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏心光学系を用いた画像表示装置で発生する色
収差を説明するための図である。

【図２】本発明のカラー画像表示方式の原理を説明する
ための図である。

【図３】観察光学系あるいは撮像光学系として使用可能
な偏心プリズムの具体例を示す断面図である。

【図４】図３の具体例の横収差図である。

【図５】画面の位置の定義を説明するための図である。

【図６】カラー画像表示素子にＲＧＢの色分解画像に色
ずれを補正して表示する回路の一例のブロックダイヤグ
ラムである。

【図７】カラー撮像素子から出力されたＲＧＢの色分解
画像信号の画素位置の色ずれを補正して出力する回路の
一例のブロックダイヤグラムである。

【図８】１次元方向の色ずれを走査線の長さで補正する
場合のカラー画像表示素子の画面上の走査線を模式的に
示す図である。

【図９】図８の方式の場合の色ずれを補正して出力する
回路の一例のブロックダイヤグラムである。

【図１０】図８の方式の場合の色ずれを補正して出力す
る回路の別の例のブロックダイヤグラムである。

【図１１】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの１
例を示す図である。

【図１２】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１３】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１４】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１５】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１６】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１７】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【図１８】本発明のカラー画像表示方式、撮像方式に用
いられる観察光学系、撮像光学系用の偏心プリズムの別
の例を示す図である。

【符号の説明】

１…射出瞳２…カラー画像表示素子３…軸上主光線（光軸）３Ｒ…赤色の軸上主光線３Ｂ…青色の軸上主光線１０…偏心プリズム１１…第１面１２…第２面１３…第３面２１Ｒ…Ｒの色分解画像の走査線２１Ｇ…Ｇの色分解画像の走査線２１Ｂ…Ｂの色分解画像の走査線３１…瞳３２…第１面３３…第２面３４…第３面３５…第４面３６…像面Ｅ…観察者眼球Ｐ…偏心プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色分解画像を合成して表示するカラー画
像表示素子と、そのカラー画像表示素子に表示されたカ
ラー画像を観察者の眼球に投影表示する観察光学系とか
らなり、前記観察光学系が少なくとも偏心配置でパワー
を有する内部反射面と透過面である入射面と透過面であ
る出射面とを有する偏心プリズムを含む偏心光学系から
なる画像表示装置において、前記カラー画像表示素子に表示する各色分解画像の画素
位置を、対応する色分解画像の前記偏心光学系によって
生じる色ずれを打ち消すように変移させて表示するよう
にしたことを特徴とする偏心光学系を用いたカラー画像
表示方式。
【請求項２】前記カラー画像表示素子が主走査方向へ
の走査線の集合により各色分解画像を表示するものから
なり、前記の画素位置の変移を前記走査線の方向におい
てのみ行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の
偏心光学系を用いたカラー画像表示方式。
【請求項３】前記偏心プリズムの対称面と前記走査線
の方向を平行にしたことを特徴とする請求項２記載の偏
心光学系を用いたカラー画像表示方式。
【請求項４】カラー画像を撮像して色分解画像信号を
出力するカラー撮像素子と、そのカラー撮像素子に物体
像を形成する撮像光学系とからなり、前記撮像光学系が
少なくとも偏心配置でパワーを有する内部反射面と透過
面である入射面と透過面である出射面とを有する偏心プ
リズムを含む偏心光学系からなる撮像装置において、前記カラー撮像素子から出力された色分解画像信号の画
素位置を、対応する色分解画像の前記偏心光学系によっ
て生じる色ずれを打ち消すように変移させて出力するよ
うにしたことを特徴とする偏心光学系を用いたカラー撮
像方式。