JP3151770B2 - 複眼式画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば液晶表示素子やＣ
ＲＴ等の小型表示素子の画像情報を拡大して、観察者の
前方に虚像として結像表示する複眼式画像表示装置に関
するものである。
ＲＴ等の小型表示素子の画像情報を拡大して、観察者の
前方に虚像として結像表示する複眼式画像表示装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の画像情報を提供する表示装置とし
ては写真、ＴＶ、映画等がある。科学技術の発達ととも
に上記の各表示装置はより広い画角や高精細な表示の高
性能化が図られ、例えばハイビジョンＴＶは従来のカラ
ーＴＶに比べ走査線の数を増やし、画面サイズも大型化
し臨場感あふれる映像を提供できる仕様になっている。
ては写真、ＴＶ、映画等がある。科学技術の発達ととも
に上記の各表示装置はより広い画角や高精細な表示の高
性能化が図られ、例えばハイビジョンＴＶは従来のカラ
ーＴＶに比べ走査線の数を増やし、画面サイズも大型化
し臨場感あふれる映像を提供できる仕様になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表示装置は、高性能化を図ると大型化につながり、携帯
性や汎用性が損なわれ、コスト高になる。また、反対に
携帯性を優先すると、必然的に画面サイズが小さくな
り、画角の広い画像を提供できなくなるという問題点が
あった。
表示装置は、高性能化を図ると大型化につながり、携帯
性や汎用性が損なわれ、コスト高になる。また、反対に
携帯性を優先すると、必然的に画面サイズが小さくな
り、画角の広い画像を提供できなくなるという問題点が
あった。
【０００４】また、撮像素子、各種小型パネルディスプ
レイにＮＴＳＣやＨＤ信号対応のデバイスを用いると、
アスペクト比が固定されてしまい、映像として観察者が
望むアスペクト比を得る自由度が少なくなるという問題
点があった。
レイにＮＴＳＣやＨＤ信号対応のデバイスを用いると、
アスペクト比が固定されてしまい、映像として観察者が
望むアスペクト比を得る自由度が少なくなるという問題
点があった。
【０００５】本発明は上記のような問題点を解消した複
眼式画像表示装置を得ることを目的とする。
眼式画像表示装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
画像観察者の頭部に搭載・固定される小型ディスプレイ
によって解決する。本発明において画像観察者は画像情
報を表示する画面を直接観察するのではなく、該画像情
報の拡大された虚像を観察する。画像情報はまず装置内
に組み込まれた小型の表示装置に映し出されるが、これ
を光学的パワーを持ったレンズやミラーやその他の光学
素子で拡大し観察者の前方に虚像として結像させ観察者
に提示するので、小型・軽量でありながら広画角で高精
細な表示を提供するシステムが実現できる。
画像観察者の頭部に搭載・固定される小型ディスプレイ
によって解決する。本発明において画像観察者は画像情
報を表示する画面を直接観察するのではなく、該画像情
報の拡大された虚像を観察する。画像情報はまず装置内
に組み込まれた小型の表示装置に映し出されるが、これ
を光学的パワーを持ったレンズやミラーやその他の光学
素子で拡大し観察者の前方に虚像として結像させ観察者
に提示するので、小型・軽量でありながら広画角で高精
細な表示を提供するシステムが実現できる。
【０００７】さらに、本発明では上記の表示系を左右両
眼用に二系統有しており、両眼に対して別々の画像情報
を提供することができる。そのため本発明においては例
えば水平方向の画角の大きいパノラマ画像を二分割して
それぞれの系統にて表示し、１つのパノラマ画像として
観察者に提供することができるのでさらなる広画角化が
達成できる。
眼用に二系統有しており、両眼に対して別々の画像情報
を提供することができる。そのため本発明においては例
えば水平方向の画角の大きいパノラマ画像を二分割して
それぞれの系統にて表示し、１つのパノラマ画像として
観察者に提供することができるのでさらなる広画角化が
達成できる。
【０００８】また、上記の特徴を生かして左右それぞれ
の眼にステレオペアの画像を提示し、２つの画像が容易
に融像するように光学系配置を調節する機構を持たせる
ことで立体画像表示装置としても機能する表示装置を構
成することができる。そしてまた、上記の光学系配置の
調節と両眼に提示する画像とを適当に対応させること
で、従来にない全く新しい画像である２次元画像と３次
元画像が混在した「アスペクト比可変画像」を提供する
ことができる。各請求項の発明の構成は次のとおりであ
る。請求項１の発明の画像表示装置は画像情報を表示す
る左右眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報
を拡大し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子
を含む光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方
を水平方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画
像表示装置であって表示器、レンズ系、光学素子が相対
的位置関係を保存したまま観察者の瞳中心を中心として
水平方向に回転運動し、所定の位置にて表示を固定する
固定手段を有することを特徴としている。請求項２の発
明の画像表示装置は画像情報を表示する左右眼用の各々
の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の
前方に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、
前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動
させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であっ
てレンズ系、光学素子の二つの部分は本体に固定したま
ま表示器のみを水平方向に自由に移動させることで観察
者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動さ
せ、所定の位置にて表示を固定する表示器移動手段を有
することを特徴としている。請求項３の発明の画像表示
装置は画像情報を表示する左右眼用の各々の表示器と、
レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方に虚像と
して結像させる光学素子を含む光学系と、前記左右眼用
の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させる虚像移
動手段を有する複眼式画像表示装置であって光学素子は
本体に固定したまま表示器及びレンズ系を水平方向に自
由に移動させることで観察者の観察し得る虚像の位置を
水平方向に自由に移動させ、所定の位置にて表示を固定
する表示器及びレンズ系移動手段を有することを特徴と
している。請求項４の発明の画像表示装置は画像情報を
表示する左右眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画
像情報を拡大し観察者の前方に虚像として結像させる光
学素子を含む光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくと
も一方を水平方向に移動させる虚像移動手段を有する複
眼式画像表示装置であって表示器及び光学素子は本体に
固定したままレンズ系のみを水平方向に自由に移動させ
ることで観察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自
由に移動させ、所定の位置にて表示を固定するレンズ系
移動手段を有することを特徴としている。請求項５の発
明の画像表示装置は画像情報を表示する左右眼用の各々
の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の
前方に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、
前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動
させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であっ
て表示器、レンズ系、光学素子は本体に固定したまま観
察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動さ
せ、所定の位置にて表示を固定する観察者の瞳と表示器
の間に挿入された光学的偏向手段を有し、前記光学的偏
向手段が電気的に頂角を変化させることの出来る頂角可
変プリズムで構成されていることを特徴としている。請
求項６の発明の画像表示装置は画像情報を表示する左右
眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大
し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子を含む
光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平
方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示
装置であって表示器、レンズ系、光学素子は本体に固定
されたまま観察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に
自由に移動させ、所定の位置にて該表示を固定する表示
器と観察者の瞳との間に挿入された可動反射光学系機構
を備えたことを特徴としている。請求項７の発明は請求
項１から６のいずれか１項の発明において一対の両眼視
差画像を左右の表示器にそれぞれ表示し観察者が両眼に
て二つの虚像を同時に観察することによって一つの立体
画像を認識できるようにしたことを特徴としている。請
求項８の発明の画像表示装置は画像情報を表示する左右
眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大
し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子を含む
光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平
方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示
装置であって左眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼用
の虚像の左側の一部の領域とが重畳して表示されるよう
な位置で固定させ、この虚像の重畳する領域には立体画
像として観察が可能な両眼視差画像を、その他の領域は
前記両眼視差画像と違和感なく接続する二次元画像を左
右の表示器に表示し、観察者が両眼にて二つの虚像を同
時に観察することによって２次元画像と３次元画像が混
在した画像が認識できるようにしたことを特徴としてい
る。請求項９の発明は請求項１から７のいずれか１項の
発明において左眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼用
の虚像の左側の一部の領域とが重畳して表示されるよう
な位置で固定させ、この虚像の重畳する領域には立体画
像として観察が可能な両眼視差画像を、その他の領域は
前記両眼視差画像と違和感なく接続する二次元画像を左
右の表示器に表示し、観察者が両眼にて二つの虚像を同
時に観察することによって２次元画像と３次元画像が混
在した画像が認識できるようにしたことを特徴としてい
る。
の眼にステレオペアの画像を提示し、２つの画像が容易
に融像するように光学系配置を調節する機構を持たせる
ことで立体画像表示装置としても機能する表示装置を構
成することができる。そしてまた、上記の光学系配置の
調節と両眼に提示する画像とを適当に対応させること
で、従来にない全く新しい画像である２次元画像と３次
元画像が混在した「アスペクト比可変画像」を提供する
ことができる。各請求項の発明の構成は次のとおりであ
る。請求項１の発明の画像表示装置は画像情報を表示す
る左右眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報
を拡大し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子
を含む光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方
を水平方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画
像表示装置であって表示器、レンズ系、光学素子が相対
的位置関係を保存したまま観察者の瞳中心を中心として
水平方向に回転運動し、所定の位置にて表示を固定する
固定手段を有することを特徴としている。請求項２の発
明の画像表示装置は画像情報を表示する左右眼用の各々
の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の
前方に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、
前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動
させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であっ
てレンズ系、光学素子の二つの部分は本体に固定したま
ま表示器のみを水平方向に自由に移動させることで観察
者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動さ
せ、所定の位置にて表示を固定する表示器移動手段を有
することを特徴としている。請求項３の発明の画像表示
装置は画像情報を表示する左右眼用の各々の表示器と、
レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方に虚像と
して結像させる光学素子を含む光学系と、前記左右眼用
の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させる虚像移
動手段を有する複眼式画像表示装置であって光学素子は
本体に固定したまま表示器及びレンズ系を水平方向に自
由に移動させることで観察者の観察し得る虚像の位置を
水平方向に自由に移動させ、所定の位置にて表示を固定
する表示器及びレンズ系移動手段を有することを特徴と
している。請求項４の発明の画像表示装置は画像情報を
表示する左右眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画
像情報を拡大し観察者の前方に虚像として結像させる光
学素子を含む光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくと
も一方を水平方向に移動させる虚像移動手段を有する複
眼式画像表示装置であって表示器及び光学素子は本体に
固定したままレンズ系のみを水平方向に自由に移動させ
ることで観察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自
由に移動させ、所定の位置にて表示を固定するレンズ系
移動手段を有することを特徴としている。請求項５の発
明の画像表示装置は画像情報を表示する左右眼用の各々
の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の
前方に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、
前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動
させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であっ
て表示器、レンズ系、光学素子は本体に固定したまま観
察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動さ
せ、所定の位置にて表示を固定する観察者の瞳と表示器
の間に挿入された光学的偏向手段を有し、前記光学的偏
向手段が電気的に頂角を変化させることの出来る頂角可
変プリズムで構成されていることを特徴としている。請
求項６の発明の画像表示装置は画像情報を表示する左右
眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大
し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子を含む
光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平
方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示
装置であって表示器、レンズ系、光学素子は本体に固定
されたまま観察者の観察し得る虚像の位置を水平方向に
自由に移動させ、所定の位置にて該表示を固定する表示
器と観察者の瞳との間に挿入された可動反射光学系機構
を備えたことを特徴としている。請求項７の発明は請求
項１から６のいずれか１項の発明において一対の両眼視
差画像を左右の表示器にそれぞれ表示し観察者が両眼に
て二つの虚像を同時に観察することによって一つの立体
画像を認識できるようにしたことを特徴としている。請
求項８の発明の画像表示装置は画像情報を表示する左右
眼用の各々の表示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大
し観察者の前方に虚像として結像させる光学素子を含む
光学系と、前記左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平
方向に移動させる虚像移動手段を有する複眼式画像表示
装置であって左眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼用
の虚像の左側の一部の領域とが重畳して表示されるよう
な位置で固定させ、この虚像の重畳する領域には立体画
像として観察が可能な両眼視差画像を、その他の領域は
前記両眼視差画像と違和感なく接続する二次元画像を左
右の表示器に表示し、観察者が両眼にて二つの虚像を同
時に観察することによって２次元画像と３次元画像が混
在した画像が認識できるようにしたことを特徴としてい
る。請求項９の発明は請求項１から７のいずれか１項の
発明において左眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼用
の虚像の左側の一部の領域とが重畳して表示されるよう
な位置で固定させ、この虚像の重畳する領域には立体画
像として観察が可能な両眼視差画像を、その他の領域は
前記両眼視差画像と違和感なく接続する二次元画像を左
右の表示器に表示し、観察者が両眼にて二つの虚像を同
時に観察することによって２次元画像と３次元画像が混
在した画像が認識できるようにしたことを特徴としてい
る。
【０００９】
第１実施例（図１乃至図９） 図１は本発明の第１実施例の装置構成を示す概略図であ
る。図１において、１は本体２の前面部に設けられた透
明窓であり、この本体２は軽量なプラスチック等で人間
の頭部に密着しやすい形状例えばＵ字状に成型されてい
る。３は本体２の両端部に取付けたベルトであり、本体
２はベルト３によってゴーグルのように頭部へ装着され
る。図１では左眼に対して画像を表示する部分のみを透
視図で示しているが、右眼用の表示部もまた対称に配置
されていることはいうまでもない。
る。図１において、１は本体２の前面部に設けられた透
明窓であり、この本体２は軽量なプラスチック等で人間
の頭部に密着しやすい形状例えばＵ字状に成型されてい
る。３は本体２の両端部に取付けたベルトであり、本体
２はベルト３によってゴーグルのように頭部へ装着され
る。図１では左眼に対して画像を表示する部分のみを透
視図で示しているが、右眼用の表示部もまた対称に配置
されていることはいうまでもない。
【００１０】４は虚像結像用光学素子であり、後記の表
示器８からの光束を着用者の瞳の方向へ偏向させて表示
器上の表示を前方に虚像として結像させる機能を有す
る。本実施例では虚像結像用光学素子４として湾曲した
非球面ハーフミラーを使用しており、前記透明窓１を通
して外界の景色と緑色の表示とを重畳して観察すること
が可能になる。
示器８からの光束を着用者の瞳の方向へ偏向させて表示
器上の表示を前方に虚像として結像させる機能を有す
る。本実施例では虚像結像用光学素子４として湾曲した
非球面ハーフミラーを使用しており、前記透明窓１を通
して外界の景色と緑色の表示とを重畳して観察すること
が可能になる。
【００１１】また、この非球面ハーフミラーは光学的パ
ワーを有しているため、画像を大きく拡大し遠方に結像
させることが可能である。さらに、光学的収差を補正す
る機能も併せ持っている。非球面ハーフミラー以外で虚
像結像用光学素子に適するものとしては、一般レンズ
系、ホログラム等があるが、本発明の場合、光学素子が
必ずしも反射型である必要はなく、表示器等を観察者の
前方に配置し、透過型光学素子にて虚像を拡大表示する
構成にすることもできる。
ワーを有しているため、画像を大きく拡大し遠方に結像
させることが可能である。さらに、光学的収差を補正す
る機能も併せ持っている。非球面ハーフミラー以外で虚
像結像用光学素子に適するものとしては、一般レンズ
系、ホログラム等があるが、本発明の場合、光学素子が
必ずしも反射型である必要はなく、表示器等を観察者の
前方に配置し、透過型光学素子にて虚像を拡大表示する
構成にすることもできる。
【００１２】７はリレー光学系であり、上記虚像結像用
光学素子４のみでは十分補正しきれなかった収差を補正
したり、光学的物面を中間結像させたりするために挿入
されている。
光学素子４のみでは十分補正しきれなかった収差を補正
したり、光学的物面を中間結像させたりするために挿入
されている。
【００１３】８は小型表示器であり、ここでは１．５イ
ンチの液晶光学素子（以下、ＬＣＤ称す）を用いてい
る。９は照明器であり、ここでは冷陰極管より構成され
るバックライト光源を用いている。
ンチの液晶光学素子（以下、ＬＣＤ称す）を用いてい
る。９は照明器であり、ここでは冷陰極管より構成され
るバックライト光源を用いている。
【００１４】表示投影光学系を構成する上記虚像結像用
光学素子４、リレー光学系７、ＬＣＤ８、照明器９は固
定台５上に相対的配置が変化しないように固定され、本
体２内に収納されている。
光学素子４、リレー光学系７、ＬＣＤ８、照明器９は固
定台５上に相対的配置が変化しないように固定され、本
体２内に収納されている。
【００１５】１１は本装置の電源となる小型バッテリー
であり、このバッテリーからの電流はリード線１０，１
２により画像表示部、音声出力部へと送られる。なお、
本装置の電源は本体２に小型バッテリー１１を搭載せ
ず、リード線（図示せず）を介して外部から供給する形
態をとってもよい。
であり、このバッテリーからの電流はリード線１０，１
２により画像表示部、音声出力部へと送られる。なお、
本装置の電源は本体２に小型バッテリー１１を搭載せ
ず、リード線（図示せず）を介して外部から供給する形
態をとってもよい。
【００１６】１５は小型アンプであり、リード線１４を
介して音声信号生成装置１８より送られてくる音声信号
を増幅し、スピーカー１６を駆動する。この小型アンプ
１５もまた上記小型バッテリー同様本体２に搭載せずに
外部に設置し、リード線（図示せず）で音声信号のみ供
給する形態をとることができる。
介して音声信号生成装置１８より送られてくる音声信号
を増幅し、スピーカー１６を駆動する。この小型アンプ
１５もまた上記小型バッテリー同様本体２に搭載せずに
外部に設置し、リード線（図示せず）で音声信号のみ供
給する形態をとることができる。
【００１７】上記スピーカー１６は着用者の耳の位置に
くるよう設置され、画像に対応した音声を再生する。音
声は左右のスピーカーを利用してステレオ音声を出力す
ることができる。また、画像信号は画像信号生成装置１
７よりリード線１３を介して送られ、アンプ（図示せ
ず）で中継されてＬＣＤ８に入力される。この入力され
る画像信号としてはビデオ信号、コンピューターの画像
信号等がある。
くるよう設置され、画像に対応した音声を再生する。音
声は左右のスピーカーを利用してステレオ音声を出力す
ることができる。また、画像信号は画像信号生成装置１
７よりリード線１３を介して送られ、アンプ（図示せ
ず）で中継されてＬＣＤ８に入力される。この入力され
る画像信号としてはビデオ信号、コンピューターの画像
信号等がある。
【００１８】次に本装置にてパノラマ画像を観察する形
態を図２について説明する。図２は本装置を上方から見
た配置図で、簡略化のため本体２内の表示投影光学系の
みを示し、図中の符号等は左右対称のため特に必要なも
のを除き右眼用の配置図にのみ記入している。
態を図２について説明する。図２は本装置を上方から見
た配置図で、簡略化のため本体２内の表示投影光学系の
みを示し、図中の符号等は左右対称のため特に必要なも
のを除き右眼用の配置図にのみ記入している。
【００１９】虚像結像用光学素子４としての反射型光学
素子は観察者の眼球中心より７０ｍｍ離し、光軸２４に
対して４５°傾ける。他の光学系（リレー光学系７、Ｌ
ＣＤ８、照明器９としてのバックライト光源）はこの反
射型光学素子４に平行でＬＣＤ８の表示面との距離が１
００ｍｍになるように配置する。
素子は観察者の眼球中心より７０ｍｍ離し、光軸２４に
対して４５°傾ける。他の光学系（リレー光学系７、Ｌ
ＣＤ８、照明器９としてのバックライト光源）はこの反
射型光学素子４に平行でＬＣＤ８の表示面との距離が１
００ｍｍになるように配置する。
【００２０】ＬＣＤ表示面上の表示２２の表示光は反射
型光学素子４によって観察者の瞳の方向に回折され、眼
球中心より距離ａの位置に虚像２３となって結像する。
虚像２３は光軸２４に対して垂直で、表示２２の大きさ
ｈに対し虚像２３はβ倍に拡大され大きさＨの像となっ
て結像する。このとき光軸２４を両眼球中心を結んだ基
線ＯR ＯL （長さＬ）の垂直二等分面２５に対してθだ
け傾けるとする。
型光学素子４によって観察者の瞳の方向に回折され、眼
球中心より距離ａの位置に虚像２３となって結像する。
虚像２３は光軸２４に対して垂直で、表示２２の大きさ
ｈに対し虚像２３はβ倍に拡大され大きさＨの像となっ
て結像する。このとき光軸２４を両眼球中心を結んだ基
線ＯR ＯL （長さＬ）の垂直二等分面２５に対してθだ
け傾けるとする。
【００２１】本装置にて切れ目のないパノラマ画像を観
察するために、左右両眼用の虚像が面２５上で隙間なく
隣合う必要がある。このため右眼用の虚像の左端と左眼
用の虚像の右端が図中のように面２５上の点Ｎで接する
よう上記角度θを調整しておくものである。
察するために、左右両眼用の虚像が面２５上で隙間なく
隣合う必要がある。このため右眼用の虚像の左端と左眼
用の虚像の右端が図中のように面２５上の点Ｎで接する
よう上記角度θを調整しておくものである。
【００２２】図示したように虚像２３の画角をω（ω＞
０）、基線ＯR ＯL と直線ＯR Ｎとの角度をα（α＞
０）とすると、右眼用光学配置の場合θ＝９０°−ω−
αである。ただし、ω＝ｔａｎ-1（Ｈ／２ａ）、α＝ｃ
ｏｓ-1（Ｌｃｏｓω／２ａ）である。
０）、基線ＯR ＯL と直線ＯR Ｎとの角度をα（α＞
０）とすると、右眼用光学配置の場合θ＝９０°−ω−
αである。ただし、ω＝ｔａｎ-1（Ｈ／２ａ）、α＝ｃ
ｏｓ-1（Ｌｃｏｓω／２ａ）である。
【００２３】本実施例ではＬ＝６５ｍｍ、ｈ＝３０．４
８ｍｍ、β＝４０倍、ａ＝１５００ｍｍとしてあるの
で、θ＝−２０．９７°となった（ただし、逆時計回り
方向への回転を＋とみなす）。この場合、θがこの角度
になるよう固定台５の配置を調整している。
８ｍｍ、β＝４０倍、ａ＝１５００ｍｍとしてあるの
で、θ＝−２０．９７°となった（ただし、逆時計回り
方向への回転を＋とみなす）。この場合、θがこの角度
になるよう固定台５の配置を調整している。
【００２４】上記の本装置によってパノラマ画像を観察
しているとき、その画角は約４ω＝８８．４８°とな
り、非常に広画角の画像を提供することができる。ただ
し、通常人間の眼は外側へは回転しないので、このとき
観察者の視線の軸はθ＝０°の方向を向いており、注視
点は点Ｐ近傍となり、高画角の領域の画像は若干認識し
にくくなる。しかし、一般に注視点より大きく離れた点
は元来視力が低下するため、あまり問題とならない。
しているとき、その画角は約４ω＝８８．４８°とな
り、非常に広画角の画像を提供することができる。ただ
し、通常人間の眼は外側へは回転しないので、このとき
観察者の視線の軸はθ＝０°の方向を向いており、注視
点は点Ｐ近傍となり、高画角の領域の画像は若干認識し
にくくなる。しかし、一般に注視点より大きく離れた点
は元来視力が低下するため、あまり問題とならない。
【００２５】図３（ａ）はＬＣＤ８上に表示される左右
の画像の例であり、本装置により、これら表示画像の拡
大された虚像を観察すると、図３（ｂ）のような水平方
向に画角の広いパノラマ画像が得られる。
の画像の例であり、本装置により、これら表示画像の拡
大された虚像を観察すると、図３（ｂ）のような水平方
向に画角の広いパノラマ画像が得られる。
【００２６】また、上記の実施例では本装置を用いてパ
ノラマ画像を提供したが、本装置の固定台５を虚像移動
手段として移動可能に構成することにより、立体表示装
置として機能させることができる。装置構成は図１とほ
とんど同じであるので、立体表示装置としての構成上の
変更点を、前記図１と同一部分に同一符号を付して重複
説明を省略した図４について示す。
ノラマ画像を提供したが、本装置の固定台５を虚像移動
手段として移動可能に構成することにより、立体表示装
置として機能させることができる。装置構成は図１とほ
とんど同じであるので、立体表示装置としての構成上の
変更点を、前記図１と同一部分に同一符号を付して重複
説明を省略した図４について示す。
【００２７】固定台５の底面には直径（φ）１０ｍｍ、
厚さ５ｍｍの円形突起４１と、その突起から飛び出した
直径（φ）５ｍｍのつまみ４４が２個形成されている。
それぞれのつまみは本体２に形成された幅５ｍｍ強のガ
イド穴４３を貫通している。
厚さ５ｍｍの円形突起４１と、その突起から飛び出した
直径（φ）５ｍｍのつまみ４４が２個形成されている。
それぞれのつまみは本体２に形成された幅５ｍｍ強のガ
イド穴４３を貫通している。
【００２８】図５は本体２の右眼用の部位を底面側から
見た図である。ガイド穴４３は観察者の眼球中心５１
（ＯR ）を中心とする同心円状に２列配置されている。
ガイド穴４３の然るべき位置には上記円形突起４１と同
型の円形溝４２が形成されており、通常使用する状態で
は固定台５の重みで円形突起４１は円形溝４２にはめ込
まれて固定されている。
見た図である。ガイド穴４３は観察者の眼球中心５１
（ＯR ）を中心とする同心円状に２列配置されている。
ガイド穴４３の然るべき位置には上記円形突起４１と同
型の円形溝４２が形成されており、通常使用する状態で
は固定台５の重みで円形突起４１は円形溝４２にはめ込
まれて固定されている。
【００２９】固定台５を別の位置に移動させたい場合、
つまみ４４を上方へ押し上げ、ガイド穴４３に沿って固
定台５を移動させ、別の円形溝４２の位置で円形突起４
１とかみ合わせ固定することが可能である。
つまみ４４を上方へ押し上げ、ガイド穴４３に沿って固
定台５を移動させ、別の円形溝４２の位置で円形突起４
１とかみ合わせ固定することが可能である。
【００３０】なお、反射型光学素子４の中心５２と固定
台底面の一方の円形突起の中心とは同軸上にあるように
配置され、さらにもう一方の円形溝４２の位置が図５中
δが変化しないよう考慮されているので、観察者の瞳に
対する反射型光学素子４の相対位置、傾き角は移動の前
後でも変化しない。また、各円形溝４２の位置について
後述する立体視用の固定台配置決定法によりあらかじめ
決定している。
台底面の一方の円形突起の中心とは同軸上にあるように
配置され、さらにもう一方の円形溝４２の位置が図５中
δが変化しないよう考慮されているので、観察者の瞳に
対する反射型光学素子４の相対位置、傾き角は移動の前
後でも変化しない。また、各円形溝４２の位置について
後述する立体視用の固定台配置決定法によりあらかじめ
決定している。
【００３１】本装置は上記固定台５の移動・固定を電気
的に行ったり、微調整機構・無段階移動機構を付加した
りして容易に改良できるが、簡略化のため具体例を列挙
することは省略する。
的に行ったり、微調整機構・無段階移動機構を付加した
りして容易に改良できるが、簡略化のため具体例を列挙
することは省略する。
【００３２】以下、上記の固定台移動機能を用いて立体
表示を行う形態について説明する。一般に立体視は両眼
視差を有する２枚の画像（ステレオペア）をそれぞれ左
右の眼に独立に提示してやることで可能となる。ただ
し、この画像の提示の際に前記のパノラマ画像表示の例
のように２つの虚像が空間的に大きく分離して提示され
ている場合は融像が困難で、着用者に疲労感や不快感を
与えてしまう。そのため２つの虚像の位置が重なるよう
に提示してやれば融像はより容易になる。
表示を行う形態について説明する。一般に立体視は両眼
視差を有する２枚の画像（ステレオペア）をそれぞれ左
右の眼に独立に提示してやることで可能となる。ただ
し、この画像の提示の際に前記のパノラマ画像表示の例
のように２つの虚像が空間的に大きく分離して提示され
ている場合は融像が困難で、着用者に疲労感や不快感を
与えてしまう。そのため２つの虚像の位置が重なるよう
に提示してやれば融像はより容易になる。
【００３３】図６にこの原理に基づき立体表示を行う光
学的配置を示すもので、前記図２と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。前述した通り、反射型
光学素子４は眼球中心に対する距離や光軸２４に対する
傾きを変えずにθのみを変えるような回転運動を行うか
ら、虚像２３の結像性能、眼球中心からの距離は変化し
ない。
学的配置を示すもので、前記図２と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。前述した通り、反射型
光学素子４は眼球中心に対する距離や光軸２４に対する
傾きを変えずにθのみを変えるような回転運動を行うか
ら、虚像２３の結像性能、眼球中心からの距離は変化し
ない。
【００３４】また、立体視を容易にするために、２つの
虚像位置が重なるよう、左右の虚像の中心がともに面２
５上にある位置まで固定台５の回転を行う。図中右眼用
虚像２３の中心点Ｍは面２５上にあり、左眼用虚像は面
２５をはさんでそれに対称的に結像している。このとき
光軸２４の面２５に対する傾き角θはθ＝ｓｉｎ-1（Ｌ
／２ａ）という関係を満足している。
虚像位置が重なるよう、左右の虚像の中心がともに面２
５上にある位置まで固定台５の回転を行う。図中右眼用
虚像２３の中心点Ｍは面２５上にあり、左眼用虚像は面
２５をはさんでそれに対称的に結像している。このとき
光軸２４の面２５に対する傾き角θはθ＝ｓｉｎ-1（Ｌ
／２ａ）という関係を満足している。
【００３５】本実施例ではＬ＝６５ｍｍ。ａ＝１５００
ｍｍとしてあるので、右眼用光学系においてθ＝＋１．
２４ °となった（ただし、逆時計回り方向への回転を
＋とみなす）。よって、このとき固定台５の回転角がこ
の角度になるよう移動量を調整している。本実施例によ
って立体画像を観察しているとき、その画角は約２ω＝
４４．２４°となる。
ｍｍとしてあるので、右眼用光学系においてθ＝＋１．
２４ °となった（ただし、逆時計回り方向への回転を
＋とみなす）。よって、このとき固定台５の回転角がこ
の角度になるよう移動量を調整している。本実施例によ
って立体画像を観察しているとき、その画角は約２ω＝
４４．２４°となる。
【００３６】図７（ａ）はＬＣＤ８上に表示される左右
の画像例である。左右の画像は互いにステレオペアとな
っている。本装置にて、上記の条件でこれら表示画像の
拡大された虚像を観察すると、図７（ｂ）のような立体
画像が得られる。このとき虚像の結像位置と注視点が中
心点Ｍに一致しており、かつ両眼用の光学系のなす角２
θを人間の輻輳角に一致させているために、観察者は違
和感・疲労感の少ない立体画像を観察することができ
る。
の画像例である。左右の画像は互いにステレオペアとな
っている。本装置にて、上記の条件でこれら表示画像の
拡大された虚像を観察すると、図７（ｂ）のような立体
画像が得られる。このとき虚像の結像位置と注視点が中
心点Ｍに一致しており、かつ両眼用の光学系のなす角２
θを人間の輻輳角に一致させているために、観察者は違
和感・疲労感の少ない立体画像を観察することができ
る。
【００３７】次に本装置を用いて２次元画像（２Ｄ）と
３次元画像（３Ｄ）の混在した画像（以下、２Ｄ−３Ｄ
混在画像と称する）を表示する形態を説明する。装置構
成は前記のパノラマ画像表示、立体画像表示の場合とほ
とんど同様であるが、光学系の回転移動角度と画像の入
力方法が異なっているので、この２点について説明を行
う。
３次元画像（３Ｄ）の混在した画像（以下、２Ｄ−３Ｄ
混在画像と称する）を表示する形態を説明する。装置構
成は前記のパノラマ画像表示、立体画像表示の場合とほ
とんど同様であるが、光学系の回転移動角度と画像の入
力方法が異なっているので、この２点について説明を行
う。
【００３８】図８は２Ｄ−３Ｄ混在画像を表示するため
の光学的配置を示した図である。左右の虚像は重畳して
いるが、立体画像表示とは違い全領域で重畳するのでは
なく、左右画像の一部分のみ重畳する構成になってい
る。このとき右眼用虚像２３は虚像の中心点Ｍより左寄
りの点Ｎで面２５と交わっており、左眼用虚像は面２５
をはさんでそれと対称的に配置されている。
の光学的配置を示した図である。左右の虚像は重畳して
いるが、立体画像表示とは違い全領域で重畳するのでは
なく、左右画像の一部分のみ重畳する構成になってい
る。このとき右眼用虚像２３は虚像の中心点Ｍより左寄
りの点Ｎで面２５と交わっており、左眼用虚像は面２５
をはさんでそれと対称的に配置されている。
【００３９】このとき、立体画像である３次元画像を観
察できるのは図中点ＡR から点ＢLまでの領域（３Ｄ領
域）で、ＡR より左側の領域とＢL より右側の領域（２
Ｄ領域）では２次元画像を観察することになる。図中に
おいて、面２５と平行で右眼球中心ＯR を通る面２６と
虚像２３との交点をＰ、ＡR より面２６に下ろした垂線
の足をＱとする。
察できるのは図中点ＡR から点ＢLまでの領域（３Ｄ領
域）で、ＡR より左側の領域とＢL より右側の領域（２
Ｄ領域）では２次元画像を観察することになる。図中に
おいて、面２５と平行で右眼球中心ＯR を通る面２６と
虚像２３との交点をＰ、ＡR より面２６に下ろした垂線
の足をＱとする。
【００４０】上記３Ｄ領域の広さを線分ＡR ＢL の観察
者の基線ＯL ＯR に沿った方向の長さｌ1 で表すと、ｌ
1 ＝２・（ＡR Ｑ−Ｌ／２）となり、ＡR Ｑ＝ａ・ｔａ
ｎ（ω＋θ）なので、θ＝ｔａｎ-1（ｌ1 ／（２ａ）＋
Ｌ／（２ａ））−ωと表せる。また、２Ｄ領域の広さを
線分ＡL ＡR の観察者の基線ＯL ＯR に沿った方向の長
さｌ2 で表わすと、ｌ2 ＝Ｈ・ｃｏｓθ−ｌ1 と表せ
る。
者の基線ＯL ＯR に沿った方向の長さｌ1 で表すと、ｌ
1 ＝２・（ＡR Ｑ−Ｌ／２）となり、ＡR Ｑ＝ａ・ｔａ
ｎ（ω＋θ）なので、θ＝ｔａｎ-1（ｌ1 ／（２ａ）＋
Ｌ／（２ａ））−ωと表せる。また、２Ｄ領域の広さを
線分ＡL ＡR の観察者の基線ＯL ＯR に沿った方向の長
さｌ2 で表わすと、ｌ2 ＝Ｈ・ｃｏｓθ−ｌ1 と表せ
る。
【００４１】本実施例ではＬ＝６５ｍｍ、ａ＝１５００
ｍｍ、Ｈ＝１２１９．２ｍｍとしてあるので、３Ｄ領域
の広さｌ1 がＨ／２＝６０９．６ｍｍとなるように設定
したとき、右眼用光学系において、θ＝−９．４５°と
なった（ただし、逆時計回り方向への回転を＋とみな
す）。
ｍｍ、Ｈ＝１２１９．２ｍｍとしてあるので、３Ｄ領域
の広さｌ1 がＨ／２＝６０９．６ｍｍとなるように設定
したとき、右眼用光学系において、θ＝−９．４５°と
なった（ただし、逆時計回り方向への回転を＋とみな
す）。
【００４２】よって、このとき固定台５の回転角がこの
角度になるよう移動量を調整している。また、このとき
の２Ｄ領域の広さｌ2 は５９３．０５ｍｍとなった。上
記の装置構成によって、立体及びパノラマ混在の画像を
観察しているとき、その全体の画角は約６１．８３°と
なり、そのうち立体視可能な領域の画角は約２２．１２
°となった。
角度になるよう移動量を調整している。また、このとき
の２Ｄ領域の広さｌ2 は５９３．０５ｍｍとなった。上
記の装置構成によって、立体及びパノラマ混在の画像を
観察しているとき、その全体の画角は約６１．８３°と
なり、そのうち立体視可能な領域の画角は約２２．１２
°となった。
【００４３】図９（ａ）はＬＣＤ８上に表示される左右
の画像の例である。左右の画像はステレオペアとなって
いるが、左眼用画像のＡの領域に対応する右眼用画像の
領域は存在せず、右眼用画像のＤの領域に対応する左眼
用画像の領域も存在しない。しかし、左眼用画像のＢの
領域と右眼用画像のＣの領域の画像は互いに対応してお
り、本装置にてこれら表示画像の拡大された虚像を観察
すると、図９（ｂ）のような２Ｄ・３Ｄ混在の画像が得
られる。
の画像の例である。左右の画像はステレオペアとなって
いるが、左眼用画像のＡの領域に対応する右眼用画像の
領域は存在せず、右眼用画像のＤの領域に対応する左眼
用画像の領域も存在しない。しかし、左眼用画像のＢの
領域と右眼用画像のＣの領域の画像は互いに対応してお
り、本装置にてこれら表示画像の拡大された虚像を観察
すると、図９（ｂ）のような２Ｄ・３Ｄ混在の画像が得
られる。
【００４４】本実施例では虚像観察ときの３Ｄ領域の広
さを６０９．６ｍｍとし、拡大倍率β＝４０倍としてい
るので、ＬＣＤ８上での領域Ｂと領域Ｃの広さは各１
５．２４ｍｍと設定した。この様に固定台５に前述のよ
うな移動機構を持たせることによって、１台でパノラマ
画像表示や立体画像表示の両方に対応し、かつ上記のよ
うなパノラマ及び立体画像混在の表示を提供し得る装置
を構成することができる。
さを６０９．６ｍｍとし、拡大倍率β＝４０倍としてい
るので、ＬＣＤ８上での領域Ｂと領域Ｃの広さは各１
５．２４ｍｍと設定した。この様に固定台５に前述のよ
うな移動機構を持たせることによって、１台でパノラマ
画像表示や立体画像表示の両方に対応し、かつ上記のよ
うなパノラマ及び立体画像混在の表示を提供し得る装置
を構成することができる。
【００４５】第２実施例（図１０乃至図１５） 図１０は本発明の第２実施例を示す概略図である。表示
装置の主な構成は前記実施例とほとんど同様であるが、
前記第１実施例においては虚像の結像位置を回転移動さ
せるために表示光学系を設置した固定台５を回転させて
いたのに対し、本実施例では反射型光学素子４、７、Ｌ
ＣＤ８、９よりなる表示投影光学系を本体２に固定して
いる。
装置の主な構成は前記実施例とほとんど同様であるが、
前記第１実施例においては虚像の結像位置を回転移動さ
せるために表示光学系を設置した固定台５を回転させて
いたのに対し、本実施例では反射型光学素子４、７、Ｌ
ＣＤ８、９よりなる表示投影光学系を本体２に固定して
いる。
【００４６】その代わりに、図１０、図１１に示すよう
に、反射型光学素子４と観察者の瞳との間に配置された
光学的偏向手段としての頂角可変プリズム（以下、ＶＡ
Ｐと略称する）Ｖ１、Ｖ２によって、反射型光学素子４
より反射回折した光束を偏向させて観察者の瞳に入射さ
せて虚像の移動を行っている。
に、反射型光学素子４と観察者の瞳との間に配置された
光学的偏向手段としての頂角可変プリズム（以下、ＶＡ
Ｐと略称する）Ｖ１、Ｖ２によって、反射型光学素子４
より反射回折した光束を偏向させて観察者の瞳に入射さ
せて虚像の移動を行っている。
【００４７】図１２はＶＡＰの拡大図であり、図中、Ｖ
１１、Ｖ１２ は支持具、Ｖ１２、Ｖ２２はアクチュエ
ーターである。
１１、Ｖ１２ は支持具、Ｖ１２、Ｖ２２はアクチュエ
ーターである。
【００４８】図１３（ａ），１３（ｂ）は例えば特公昭
５７−７４１６号公報に示されたＶＡＰの構成を示すも
ので、図１３において１２０と１２１は透明ガラス板、
１２３は透明液体、１２４はガラス板１２１を駆動する
制御系である。
５７−７４１６号公報に示されたＶＡＰの構成を示すも
ので、図１３において１２０と１２１は透明ガラス板、
１２３は透明液体、１２４はガラス板１２１を駆動する
制御系である。
【００４９】図１３（ａ）のように２枚のガラス板１２
０、１２１が平行な場合、ＶＡＰに入射する光線は偏向
をうけない。しかし、図１３（ｂ）のように制御系１２
４によりガラス板１２１が傾けられると、２枚のガラス
板１２０、１２１に挟まれた透明液体１２３が適当な頂
角のプリズム作用をなし、光線を偏向させることができ
る。
０、１２１が平行な場合、ＶＡＰに入射する光線は偏向
をうけない。しかし、図１３（ｂ）のように制御系１２
４によりガラス板１２１が傾けられると、２枚のガラス
板１２０、１２１に挟まれた透明液体１２３が適当な頂
角のプリズム作用をなし、光線を偏向させることができ
る。
【００５０】図１０中、Ｖ01は光束偏向角調整スイッチ
である。本装置においては駆動回路Ｖ00により２つのＶ
ＡＰ Ｖ１，Ｖ２の頂角を独立に制御しているので、虚
像の結像状態の劣化を低く抑えたままＶ01により指定さ
れる任意の回転角θを実現できる。
である。本装置においては駆動回路Ｖ00により２つのＶ
ＡＰ Ｖ１，Ｖ２の頂角を独立に制御しているので、虚
像の結像状態の劣化を低く抑えたままＶ01により指定さ
れる任意の回転角θを実現できる。
【００５１】また、ＶＡＰの瞳側又は虚像側に収差補正
用のリレー光学系７を挿入すれば、虚像の結像状態の劣
化をより低く抑えることができる。
用のリレー光学系７を挿入すれば、虚像の結像状態の劣
化をより低く抑えることができる。
【００５２】上記ＶＡＰと同様の光束偏向効果が得られ
る手段としては、図１４に示すような２つの頂角固定プ
リズムの光軸周りの回転によって偏向角度を調整するも
の、図１５に示すような２つの頂角固定プリズムの横ず
らしによるもの等があり、本実施例におけるＶＡＰに置
き換えて使用することができる。
る手段としては、図１４に示すような２つの頂角固定プ
リズムの光軸周りの回転によって偏向角度を調整するも
の、図１５に示すような２つの頂角固定プリズムの横ず
らしによるもの等があり、本実施例におけるＶＡＰに置
き換えて使用することができる。
【００５３】本実施例におけるＶＡＰ以外の光学系配置
は前記第１実施例の装置において光軸２４の回転角θを
０°にした場合と同様である。しかし、ＶＡＰの制御に
より、回転角θを−２０．９７°になるよう設定すれば
水平方向に画角の広いパノラマ画像を表示することがで
きる。また、回転角θを＋１．２４°になるよう設定す
れば立体画像を表示することができる。
は前記第１実施例の装置において光軸２４の回転角θを
０°にした場合と同様である。しかし、ＶＡＰの制御に
より、回転角θを−２０．９７°になるよう設定すれば
水平方向に画角の広いパノラマ画像を表示することがで
きる。また、回転角θを＋１．２４°になるよう設定す
れば立体画像を表示することができる。
【００５４】さらに、回転角θを−９．４５°になるよ
う設定すればパノラマ及び立体混在の画像を表示するこ
とができる。本装置の観察者はＶＡＰの駆動回路に接続
された偏角調整スイッチＶ01によって上記の３段階の表
示画像状態を切り替えることができるが、回転角θを連
続的に変化させて各段階の中間の状態を自由に設定する
こともできる。
う設定すればパノラマ及び立体混在の画像を表示するこ
とができる。本装置の観察者はＶＡＰの駆動回路に接続
された偏角調整スイッチＶ01によって上記の３段階の表
示画像状態を切り替えることができるが、回転角θを連
続的に変化させて各段階の中間の状態を自由に設定する
こともできる。
【００５５】尚、これらの表示切り替えを行う際には、
前記第１実施例同様に表示器８に表示する画像データを
それぞれの目的に対応したものに切り替えることは言う
までもない。
前記第１実施例同様に表示器８に表示する画像データを
それぞれの目的に対応したものに切り替えることは言う
までもない。
【００５６】第３実施例（図１６乃至図２０） 図１６は本発明の第３実施例を示す概略図である。表示
装置の主な構成は前記図１に示す第１の実施例とほとん
ど同様であるが、異なる点は小型表示器８と照明器９を
横ずらしして虚像の結像位置を移動させていることであ
る。図中、３０は小型表示器８と照明器９を移動させる
ためのアクチュエータ、３１はアクチュエータ３０を制
御するための駆動回路、３２は制御量調整スイッチであ
る。
装置の主な構成は前記図１に示す第１の実施例とほとん
ど同様であるが、異なる点は小型表示器８と照明器９を
横ずらしして虚像の結像位置を移動させていることであ
る。図中、３０は小型表示器８と照明器９を移動させる
ためのアクチュエータ、３１はアクチュエータ３０を制
御するための駆動回路、３２は制御量調整スイッチであ
る。
【００５７】図１７は本実施例における反射型光学素子
４とリレー光学系７による虚像の結像状態を示してい
る。本実施例における虚像の結像状態の特徴は、倍率は
前記実施例と同等であるのに、物体面と像面における物
体高及び像高が高いことである。物体高は表示器８の大
きさ以上の範囲をカバーしており、像高はそれに対応し
て広い範囲にわたっている。
４とリレー光学系７による虚像の結像状態を示してい
る。本実施例における虚像の結像状態の特徴は、倍率は
前記実施例と同等であるのに、物体面と像面における物
体高及び像高が高いことである。物体高は表示器８の大
きさ以上の範囲をカバーしており、像高はそれに対応し
て広い範囲にわたっている。
【００５８】次に本装置にてパノラマ画像を表示する形
態について図１８を用いて説明する。装置構成は前記図
１とほどんど同じであるので、図１８に本実施例の装置
構成上の変更点を示す。図中、小型表示器８は照明器９
と一体化されて自由に水平移動できるが、表示面は常に
図１７で示した拡大結像系の物体面上にある。なお、図
１８において、前記図２と同一部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。
態について図１８を用いて説明する。装置構成は前記図
１とほどんど同じであるので、図１８に本実施例の装置
構成上の変更点を示す。図中、小型表示器８は照明器９
と一体化されて自由に水平移動できるが、表示面は常に
図１７で示した拡大結像系の物体面上にある。なお、図
１８において、前記図２と同一部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。
【００５９】パノラマ画像表示の場合、左右の表示器は
観察者から最も遠い位置に移動し、右眼用の虚像の左端
と左眼用の虚像の右端が図示のように面２５上の点Ｎで
接する状態となっている。よって、前記第１実施例同様
にパノラマ表示用の画像提示を行えば、観察者は切れ目
のないパノラマ画像を観察することが可能となる。
観察者から最も遠い位置に移動し、右眼用の虚像の左端
と左眼用の虚像の右端が図示のように面２５上の点Ｎで
接する状態となっている。よって、前記第１実施例同様
にパノラマ表示用の画像提示を行えば、観察者は切れ目
のないパノラマ画像を観察することが可能となる。
【００６０】同様にして、図１９のように右眼用の虚像
の中心と左眼用の虚像の中心を図示にように面２５上の
点Ｎで一致させて立体画像表示の状態を与えたり、図２
０のように右眼用の虚像の一部と左眼用の虚像の一部を
図示のように面２５上の点Ｎでオーパーラップさせてパ
ノラマ及び立体混在の画像表示の状態を与えることも容
易に可能である。
の中心と左眼用の虚像の中心を図示にように面２５上の
点Ｎで一致させて立体画像表示の状態を与えたり、図２
０のように右眼用の虚像の一部と左眼用の虚像の一部を
図示のように面２５上の点Ｎでオーパーラップさせてパ
ノラマ及び立体混在の画像表示の状態を与えることも容
易に可能である。
【００６１】本装置の観察者はアクチュエーター駆動回
路３１に接続された横ずらし量調整スイッチ（図示せ
ず）によって上記の３段階の表示画像状態を切り替える
ことができるが、横ずらし量を連続的に変化させて各段
階の中間の状態を自由に設定することもできる。これら
の表示切り替えを行う際には、前記第１実施例と同様に
ＬＣＤ８に表示する画像データをそれぞれの目的に対応
したものに切り替えてやることは言うまでもない。
路３１に接続された横ずらし量調整スイッチ（図示せ
ず）によって上記の３段階の表示画像状態を切り替える
ことができるが、横ずらし量を連続的に変化させて各段
階の中間の状態を自由に設定することもできる。これら
の表示切り替えを行う際には、前記第１実施例と同様に
ＬＣＤ８に表示する画像データをそれぞれの目的に対応
したものに切り替えてやることは言うまでもない。
【００６２】尚、図中ではリレー光学系７はＬＣＤ８の
全移動領域をカバーするものが固定されているが、この
ＬＣＤ８と一緒に移動する構成にして小型化することも
できる。また、虚像面の横ずらし量としては小さくなる
が、リレー光学系７或いはその一部のみを水平方向に移
動させることにより、表示画像状態を変えることができ
る。
全移動領域をカバーするものが固定されているが、この
ＬＣＤ８と一緒に移動する構成にして小型化することも
できる。また、虚像面の横ずらし量としては小さくなる
が、リレー光学系７或いはその一部のみを水平方向に移
動させることにより、表示画像状態を変えることができ
る。
【００６３】第４実施例（図２１乃至図２３） 図２１は本発明の第４実施例を示す概略図である。表示
装置の主な構成は前述の各実施例とほとんど同様である
が、本実施例は反射型光学素子４とリレー光学系７の間
に挿入された可動反射光学系によって虚像の結像位置を
移動させている。
装置の主な構成は前述の各実施例とほとんど同様である
が、本実施例は反射型光学素子４とリレー光学系７の間
に挿入された可動反射光学系によって虚像の結像位置を
移動させている。
【００６４】図２２は本実施例における反射型光学素子
４とリレー光学系７及びミラー３３と回転ミラー３４に
よる虚像の結像状態を示しており、図中３５は回転ミラ
ー３４の運動を制御する駆動回路、３６は回転量調整ス
イッチである。本実施例における虚像の結像状態の特徴
は、物体面が回転ミラー３４の回転中心点ＯO を中心と
する円筒面の一部となっており、像面が瞳の中心ＯR を
中心とする円筒面の一部となっている点である。
４とリレー光学系７及びミラー３３と回転ミラー３４に
よる虚像の結像状態を示しており、図中３５は回転ミラ
ー３４の運動を制御する駆動回路、３６は回転量調整ス
イッチである。本実施例における虚像の結像状態の特徴
は、物体面が回転ミラー３４の回転中心点ＯO を中心と
する円筒面の一部となっており、像面が瞳の中心ＯR を
中心とする円筒面の一部となっている点である。
【００６５】本装置にてパノラマ画像を観察する形態に
ついて図２３を用いて説明する。装置構成は前記図２と
ほとんど同じであるので、本実施例の装置構成上の変更
点を図２３に示す。
ついて図２３を用いて説明する。装置構成は前記図２と
ほとんど同じであるので、本実施例の装置構成上の変更
点を図２３に示す。
【００６６】ＬＣＤ８の表示２２はリレー光学系７とミ
ラー３３により表示の第１の虚像２２’として結像す
る。この表示の第１の虚像２２’はリレー光学系７によ
り像面湾曲が与えられている。上記表示の第１の虚像２
２’はさらに回転ミラー３４により表示の第２の虚像２
２”となって結像する。この回転ミラー３４の回転中心
は点ＯO に一致しており、表示の第２の虚像２２”は上
記物体面の一部となっている。これを反射型光学素子４
にて結像させて虚像２３を得る。
ラー３３により表示の第１の虚像２２’として結像す
る。この表示の第１の虚像２２’はリレー光学系７によ
り像面湾曲が与えられている。上記表示の第１の虚像２
２’はさらに回転ミラー３４により表示の第２の虚像２
２”となって結像する。この回転ミラー３４の回転中心
は点ＯO に一致しており、表示の第２の虚像２２”は上
記物体面の一部となっている。これを反射型光学素子４
にて結像させて虚像２３を得る。
【００６７】このとき、右眼用の虚像２３の左端と左眼
用の虚像２３の右端が図中のように面２５上の点Ｎで接
する状態とすることによって、前記実施例１と同様に、
着用者は切れ目のないパノラマ画像を観察することが可
能となる。
用の虚像２３の右端が図中のように面２５上の点Ｎで接
する状態とすることによって、前記実施例１と同様に、
着用者は切れ目のないパノラマ画像を観察することが可
能となる。
【００６８】また、回転ミラー３４を回転させて右眼用
の虚像２３の中心と左眼用の虚像２３の中心を面２５上
の点Ｎで一致させて立体画像表示の状態を与えたり、右
眼用の虚像２３の一部と左眼用の虚像２３の一部を面２
５上の点Ｎでオーバーラップさせて、パノラマ及び立体
混在の画像表示の状態を与えることも容易に可能であ
る。
の虚像２３の中心と左眼用の虚像２３の中心を面２５上
の点Ｎで一致させて立体画像表示の状態を与えたり、右
眼用の虚像２３の一部と左眼用の虚像２３の一部を面２
５上の点Ｎでオーバーラップさせて、パノラマ及び立体
混在の画像表示の状態を与えることも容易に可能であ
る。
【００６９】本装置の観察者は回転ミラー駆動回路３５
に接続された回転量調整スイッチ３６によって、上記の
３段階の表示画像状態を切り替えることができるが、回
転量を連続的に変化させて各段階の中間の状態を自由に
設定することもできる。これらの表示切り替えを行う際
には前記第１実施例と同様にＬＣＤ８に表示する画像デ
ータをそれぞれの目的に対応したものに切り替えること
は言うまでもない。
に接続された回転量調整スイッチ３６によって、上記の
３段階の表示画像状態を切り替えることができるが、回
転量を連続的に変化させて各段階の中間の状態を自由に
設定することもできる。これらの表示切り替えを行う際
には前記第１実施例と同様にＬＣＤ８に表示する画像デ
ータをそれぞれの目的に対応したものに切り替えること
は言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】本発明は画像表示器の画像を観察者の前
方に拡大した虚像として観察できるように構成したの
で、広画角の画像を提供でき、光学系の配置と入力画像
生成を工夫することによって、水平画角の広いパノラマ
画像を観察可能にできる。
方に拡大した虚像として観察できるように構成したの
で、広画角の画像を提供でき、光学系の配置と入力画像
生成を工夫することによって、水平画角の広いパノラマ
画像を観察可能にできる。
【００７１】また、虚像表示のための光学系全体を観察
者の眼球中心を中心として移動可能に構成したので、パ
ノラマ画像のみならず、立体画像表示や２次元画像と３
次元画像混在表示のできる高性能な複眼式画像表示装置
を実現できるという効果がある。
者の眼球中心を中心として移動可能に構成したので、パ
ノラマ画像のみならず、立体画像表示や２次元画像と３
次元画像混在表示のできる高性能な複眼式画像表示装置
を実現できるという効果がある。
【図１】第１実施例の装置構成を示す概要図
【図２】パノラマ表示を行う光学的配置図
【図３】図２の光学的配置時に表示されるべき左右の画
像図および観察される虚像図
像図および観察される虚像図
【図４】左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に
移動させる虚像移動手段の構成図
移動させる虚像移動手段の構成図
【図５】図４の装置の右眼用部位を底面側から見た図
【図６】立体表示を行う光学的配置図
【図７】図６の光学的配置により表示される左右の画像
図および観察される虚像図
図および観察される虚像図
【図８】２次元画像と３次元画像との混在画像を表示す
る光学的配置図
る光学的配置図
【図９】図８の光学的配置により表示される左右の画像
図および観察される虚像図
図および観察される虚像図
【図１０】第２実施例の装置構成を示す概要図
【図１１】第２実施例による光学的配置図
【図１２】第２実施例に用いられる頂角可変プリズムの
拡大図
拡大図
【図１３】頂角可変プリズムの作用説明図
【図１４】頂角固定プリズムの回転による光線偏向説明
図
図
【図１５】頂角固定プリズムの横ずらしによる光線偏向
説明図
説明図
【図１６】第３実施例の装置構成を示す概要図
【図１７】第３実施例により虚像表示を行う光学的配置
図
図
【図１８】第３実施例によりパノラマ表示を行う光学的
配置図
配置図
【図１９】第３実施例により立体表示を行う光学的配置
図
図
【図２０】第３実施例により混在画像を表示する光学的
配置図
配置図
【図２１】第４実施例の装置構成を示す概要図
【図２２】第４実施例により虚像表示を行う光学的配置
図
図
【図２３】第４実施例によりパノラマ表示を行う光学的
配置図
配置図
２ 本体 ４ 虚像結像用光学素子（光学素子） ５ 固定台（固定素子） ７ リレー光学系（光学系） ８ 小型表示器（表示器） ３０ アクチュエータ（表示器移動手段） Ｖ１，Ｖ２ 頂角可変プリズム（光学的偏向手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 尚郷 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 金子 正 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 吉永 曜子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 小林 辰 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−98353（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/02 G02B 27/22
Claims (9)
- 【請求項１】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって表
示器、レンズ系、光学素子が相対的位置関係を保存した
まま観察者の瞳中心を中心として水平方向に回転運動
し、所定の位置にて表示を固定する固定手段を有するこ
とを特徴とする複眼式画像表示装置。 - 【請求項２】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であってレ
ンズ系、光学素子の二つの部分は本体に固定したまま表
示器のみを水平方向に自由に移動させることで観察者の
観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動させ、所
定の位置にて表示を固定する表示器移動手段を有するこ
とを特徴とする複眼式画像表示装置。 - 【請求項３】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって光
学素子は本体に固定したまま表示器及びレンズ系を水平
方向に自由に移動させることで観察者の観察し得る虚像
の位置を水平方向に自由に移動させ、所定の位置にて表
示を固定する表示器及びレンズ系移動手段を有すること
を特徴とする複眼式画像表示装置。 - 【請求項４】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって表
示器及び光学素子は本体に固定したままレンズ系のみを
水平方向に自由に移動させることで観察者の観察し得る
虚像の位置を水平方向に自由に移動させ、所定の位置に
て表示を固定するレンズ系移動手段を有することを特徴
とする複眼式画像表示装置。 - 【請求項５】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって表
示器、レンズ系、光学素子は本体に固定したまま観察者
の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動させ、
所定の位置にて表示を固定する観察者の瞳と表示器の間
に挿入された光学的偏向手段を有し、 前記光学的偏向手段が電気的に頂角を変化させることの
出来る頂角可変プリズムで構成されていることを特徴と
する複眼式画像表示装置。 - 【請求項６】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって表
示器、レンズ系、光学素子は本体に固定されたまま観察
者の観察し得る虚像の位置を水平方向に自由に移動さ
せ、所定の位置にて該表示を固定する表示器と観察者の
瞳との間に挿入された可動反射光学系機構を備えたこと
を特徴とする複眼式画像表示装置。 - 【請求項７】 一対の両眼視差画像を左右の表示器にそ
れぞれ表示し観察者が両眼にて二つの虚像を同時に観察
することによって一つの立体画像を認識できるようにし
たことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項の複眼
式画像表示装置。 - 【請求項８】 画像情報を表示する左右眼用の各々の表
示器と、レンズ系と前記画像情報を拡大し観察者の前方
に虚像として結像させる光学素子を含む光学系と、前記
左右眼用の虚像の少なくとも一方を水平方向に移動させ
る虚像移動手段を有する複眼式画像表示装置であって左
眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼用の虚像の左側の
一部の領域とが重畳して表示されるような位置で固定さ
せ、この虚像の重畳する領域には立体画像として観察が
可能な両眼視差画像を、その他の領域は前記両眼視差画
像と違和感なく接続する二次元画像を左右の表示器に表
示し、観察者が両眼にて二つの虚像を同時に観察するこ
とによって２次元画像と３次元画像が混在した画像が認
識できるようにしたことを特徴とする複眼式画像表示装
置。 - 【請求項９】 左眼用の虚像の右側の一部の領域と右眼
用の虚像の左側の一部の領域とが重畳して表示されるよ
うな位置で固定させ、この虚像の重畳する領域には立体
画像として観察が可能な両眼視差画像を、その他の領域
は前記両眼視差画像と違和感なく接続する二次元画像を
左右の表示器に表示し、観察者が両眼にて二つの虚像を
同時に観察することによって２次元画像と３次元画像が
混在した画像が認識できるようにしたことを特徴とする
請求項１〜７のいずれか１項の複眼式画像表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09211393A JP3151770B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 複眼式画像表示装置 |
| DE69431136T DE69431136T2 (de) | 1993-03-26 | 1994-03-25 | Raster Bild Display Vorrichtung |
| EP94104770A EP0617549B1 (en) | 1993-03-26 | 1994-03-25 | Multi-eye image displaying apparatus |
| US08/648,617 US5612709A (en) | 1993-03-26 | 1996-05-16 | Multi-eye image displaying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09211393A JP3151770B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 複眼式画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281878A JPH06281878A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3151770B2 true JP3151770B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=14045384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09211393A Expired - Fee Related JP3151770B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 複眼式画像表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5612709A (ja) |
| EP (1) | EP0617549B1 (ja) |
| JP (1) | JP3151770B2 (ja) |
| DE (1) | DE69431136T2 (ja) |
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