JP4677118B2 - 画像表示装置及び撮像装置 - Google Patents
画像表示装置及び撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4677118B2 JP4677118B2 JP2001127805A JP2001127805A JP4677118B2 JP 4677118 B2 JP4677118 B2 JP 4677118B2 JP 2001127805 A JP2001127805 A JP 2001127805A JP 2001127805 A JP2001127805 A JP 2001127805A JP 4677118 B2 JP4677118 B2 JP 4677118B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- prism
- optical system
- image display
- imaging
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Lenses (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及び撮像装置に関し、特に、頭部装着型画像表示装置等の画像表示装置と撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、頭部に装着して映像や音声を楽しむことができる頭部装着型画像表示装置が製品化されていて、例えば眼鏡に類似した方法で装着し、大画面の映像を観察することができるようになっている。
【０００３】
このような頭部装着型画像表示装置では、小型のＬＣＤ（液晶表示装置）等により画像を表示して、その画像を光学系を介して拡大した後に、観察者の眼球に投影するようになっており、頭部に装着する使用形態を考慮して、光学系についても小型で高性能化を図る努力がなされている。
【０００４】
このような光学系の一例として、特開平７−３３３５５１号には、ＬＣＤ等により表示された画像を、全反射面や光学パワーを有する曲面でなる反射面等の複数の反射面で反射させて、観察者の眼球に導く単一のプリズムでなる観察光学系が記載されている。
【０００５】
また、特開平９−７３００５号には、複数の反射面を有するプリズム素子の例えば両側面から位置決め部を突設して、これらの位置決め部に設けた形状部により、他の部材と精度良く位置決め固定する技術が記載されている。特開平９−７３００５号には、さらに、ＬＣＤ等の表示手段により表示された画像を観察者の眼球に導くためのプリズム素子とは別に、外界像を透過させる第２の光学素子を組み合わせる技術が記載されている。
【０００６】
また、製造誤差に伴う光学特性の劣化を補償する技術として、特開平２０００−３３００６９のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような特開平７−３３３５５１号、特開平９−７３００５号、及び、特開平２０００−３３００６９に記載されたものでは、ＬＣＤ等の表示システムにより表示された画像を観察者の眼球に導くための光学素子は、何れも単一のプリズムとなっている。しかしながら、近年、表示システムの高画素化、高精細化が望まれていて、こうした高精細な表示システムに対応するためには、単一のプリズムのみで画像を観察者の眼球に導く光学系を用いるのが必ずしも最適とは言えなくなっており、複数のプリズムを組み合わせて光学系を構成することも考慮に入れる必要が生じている。この場合には、これらのプリズム同士も互いの位置関係を高精度に決定しなければならない。
【０００８】
ところが、その必要精度に対して実際の製造工程は必ずしも十分な工程余裕を保有しているとは限らず、その誤差によって、例えば視度ずれや台形歪みを生じることになる。このような品質の劣化を補償する技術として、例えば特開平２０００−３３００６９では、表示システムに垂直な方向で表示システムとプリズムの相対位置を調整している。しかし、これでは台形歪みを補正することはできず、また、２個以上のプリズムを有する光学系は考慮されていない。
【０００９】
通常の軸対称光学系においては、製造誤差によって劣化した光学性能を回復させるためにレンズの偏心調整を行うことは周知の事実である。しかし、一般には、この偏心調整に伴って像位置がシフトし、実際には偏心調整とフォーカスシフト調整を２段階で行う必要があった。
【００１０】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のプリズムからなる光学系において、製造誤差による光学性能の劣化を容易に補償する調整手段を具備した画像表示装置、撮像装置等の光学装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、画像表示手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つ光学素子とを備え、画像表示手段が表示した画像を眼球網膜上に投影する画像観察光学系を有する画像表示装置において、
前記画像表示手段の画像表示面中央から出て光学系の射出瞳中心を通過する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、前記画像観察光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
この場合に、前記保持手段は、前記画像表示手段を前記基準面に沿って連続的に位置調整可能な第２の位置調整手段を備えていることが望ましい。
【００１３】
また、前記軸上主光線が通過する全ての光学素子は、前記基準面内に配置され、前記全ての光学素子の光学作用面は少なくとも前記基準面に対して対称性を有していることが望ましい。
【００１４】
また、前記位置調整手段は、前記プリズム素子側面に形成された前記基準面に平行なプリズム基準面と、前記保持手段の所定位置に形成されたプリズム当て付け面とからなる摺動機構であることが望ましい。
【００１５】
また、前記第１の方向への並進可動機構と前記基準面に沿った回転機構とを有することが望ましい。
【００１６】
本発明の撮像装置は、撮像手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つの光学素子とを備えた撮像光学系を有する撮像装置において、
光学系の開口絞り中心を通過し前記撮像手段の撮像面中央に入射する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第２の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第２の方向とは異なる第１の方向に射出し、前記撮像光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明においては、軸上主光線が、プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、プリズム素子射出面から第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、画像観察光学系を連結保持する保持手段が、プリズム素子を第１の方向及び第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えているので、１つのプリズム素子を動かすことによって光学系の偏心調整とフォーカスシフト調整ができ、調整を効率良く行うことができる。また、調整機構を単純にすることが可能となるので、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光学装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、複数のプリズムからなる光学系が適用される両眼式眼鏡型ディスプレイ１の使用時の様子を示す斜視図である。頭部装着型画像表示装置の一例としての、この両眼式眼鏡型ディスプレイ１は、観察者が通常の眼鏡と略同様にして眼前から側頭部にかけて装着して用いるものであり、左右一対の光学系や映像表示回路等を内蔵してなる本体１ａの両側部から、眼鏡のつる状をなす側頭保持アーム１ｂをそれぞれ突設している。さらに、この両眼式眼鏡型ディスプレイ１は、イヤホン１ｃを耳内に装着することにより、音も楽しむことができるようになっている。
【００２０】
また、図２は、複数のプリズムからなる光学系が適用される単眼式眼鏡型ディスプレイ２の使用時の様子を示す斜視図である。頭部装着型画像表示装置の他の例としての、この図２に示す単眼式眼鏡型ディスプレイ２は、右眼で映像を見るものとなっており、左眼でそのまま通常の視野を確保することができる点を除いては、上記図１に示したものと略同様の構成となっていて、本体２ａの両側部から側頭保持アーム２ｂをそれぞれ突設すると共に、イヤホン２ｃにより音声を聴取するようになっている。なお、図２の例では、右眼用のものを示しているが、左眼用のものであってももちろん構わない。
【００２１】
次に、図３は、図１や図２に示した眼鏡型ディスプレイの内部構成を示す斜視図であり、ここでは例えば図２の内部の例について示す。上記本体２ａ内には、例えばＴＶチューナやＤＶＤプレーヤ等の映像ソースから出力される映像信号を受けて表示システム用の駆動信号を生成する電装基板３と、この電装基板３に接続されているフレキシブルプリント基板４と、このフレキシブルプリント基板４に取り付けられている表示システム（表示素子）と、この表示システムにより表示される画像を観察者の眼球に導く鏡枠ユニット１０とが配設されている。
【００２２】
上記鏡枠ユニット１０は、上記表示システムにより表示される画像を導く第１プリズム８と、この第１プリズム８と所定の位置関係に配設されることにより第１プリズム８を射出した画像の光束を内部で複数回反射させた後に観察者の眼球に導く第２プリズム７と、上記表示システムを固定するものであって、これら第１プリズム８と第２プリズム７を所定の位置関係に保持しながら本体２ａに固定される鏡枠９とを有して構成されている。
【００２３】
図４は、表示システムから射出された画像の光線が第１プリズム８及び第２プリズム７内を通過する様子を示す側面図である。第１プリズム８と第２プリズム７は、各々ただ１つの対称面を有する自由曲面プリズムであり、各々の対称面が重なるように光学系が設計されている。
【００２４】
ここで、表示システムは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色による発光を時系列的に順次行うＬＥＤユニット５と、このＬＥＤユニット５にから発光された光を受けて画素毎に制御された所定の反射率により反射する反射型ＬＣＤ６とを有して構成されている。すなわち、ＬＥＤユニット５内のＬＥＤにより発光されて均一に拡散された光は、入射反射面８ａから屈折して第１プリズム８内に入った後に、第１反射面８ｂで反射され、透過面８ｃを介して反射型ＬＣＤ６を照明する。反射型ＬＣＤ６は、各画素の反射率を、照明光が上記ＲＧＢの何れであるかに応じて制御するようになっており、ＬＥＤユニット５と協働して面順次式の表示システムを構成している。
【００２５】
この反射型ＬＣＤ６により反射された光は、透過面８ｃから再び第１プリズム８内に入射して、第１反射面８ｂで反射された後に、入射反射面８ａの内面側で今度は反射して、射出面８ｄから第１プリズム８の外部に出る。
【００２６】
この第１プリズム８から第２プリズム７との間の空間に射出された光は、一旦中間像面に結像した後に、続いて入射面７ａから第２プリズム７内に入り、反射射出面７ｂの内面側で全反射され、第２反射面７ｃで反射された後に、反射射出面７ｂから射出されて、観察者の眼球に像を結像するようになっている。
【００２７】
このように、反射型ＬＣＤ６をＬＥＤユニット５により面順次に照明することによって、カラーフイルター等を用いる従来のＬＣＤに比して、同一の画素数でも約３倍の高精細な画像を表示することが可能となる。
【００２８】
すなわち、このような高精細な画像を実現するために、さらには、観察者がより広い画面を観察することができるようにするために、２つのプリズム８、７により構成される光学系を採用しているものである。
【００２９】
ここでは、プリズム２つの構成を例示したが、さらに高性能な光学系を実現する際には、３つ以上のプリズムが必要がとなることも自明のことである。このように、２つ以上のプリズムで構成される光学系の製作誤差に伴う性能劣化は、以下に説明するような手段で効果的に補償される。
【００３０】
図５〜図６は、本発明の第１の実施形態を示す図であり、図４の光学系において、第１プリズム８と第２プリズム７を位置決めしながら互いに組み付ける構成を示している。図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は分解正面図である。第１プリズム８の側面には、第１プリズム８の対称面Ａに平行となるように当て付け面１２が形成されている。当て付け面１２の略中央には、第１プリズム８を保持部１１に固定するためのビス孔１２ａが穿設されている。
【００３１】
第２プリズム７の入射面７ａの外側となる左右の側面には、第１プリズム８を組み付ける保持部１１が一体成形により各々設けられている。保持部１１の内側側面１１ａは、第２プリズム７の対称面Ｂに平行となるように各々形成されている。さらに、内側側面１１ａには、第１プリズム８を固定するビス１５を貫通させる孔部１１ｃが、ビス１５の外形よりも大きく、当て付け面１２よりも小さい大きさで各々形成されている。
【００３２】
また、保持部１１の前面には、図示しないＬＣＤ６を搭載したＬＣＤユニット１７の取り付け面１１ｂが各々形成され、ＬＣＤユニット１７を固定するためのビス孔１１ｄが穿設されている。
【００３３】
このような構成において、第１プリズム８と第２プリズム７を連結する際には、第１プリズム８の当て付け面１２と保持部１１の内側側面１１ａを各々当接させるように配置し、孔部１１ｃより小さい内径のワッシャー１３を介してビス１５をビス孔１２ａに締結する。また、ＬＣＤユニット１７を連結する際には、スペーサー１４を挟んでＬＣＤユニット１７の対応する面と取り付け面１１ｂを各々当接させ、ビス１６をビス孔１１ｄに締結する。
【００３４】
このような構成の光学系を調整する際には、まず、第１プリズム８を固定したビス１５を緩め、当て付け面１２と内側側面１１ａが各々当接した状態で摺動可能とする。次に、ＬＣＤユニット１７に搭載されたＬＣＤ６が表示する画像を第２プリズム７を通して観察しながら、第１プリズム８をその対称面に沿った回転及び並進方向に協調的に摺動させ、観察像が最適となる位置でビス１５を締結し、第１プリズム８を保持部１１に固定する。
【００３５】
以上の構成による調整の原理を図６を用いて説明する。図６は、図４で示した光学系において、ＬＣＤ６の画像表示面中央Ｏから射出し、射出瞳中心Ｐを通過する光線（軸上主光線）を図示したものである。通常の軸対称光学系との類似性から、この光線の軌跡を光軸と定義する。上記光線は、第１の方向で第１プリズム８に入射し、内部で２回反射した後、第１の方向とは異なる第２の方向で第１プリズム８の射出面から射出する。すなわち、この第１プリズム８は入射側と射出側で光軸を折り曲げている。本発明の構成によれば、第１の方向と第２の方向を含む面（以後、これを基準面と呼ぶ。）に沿って第１プリズム８を動かすことによって調整を行うため、射出側の光軸に対して垂直な並進は、入射側光軸に対して軸上並進成分を含んでいる。これにより、図６で調整Ａと記した回転成分の調整は、通常の軸対称光学系における偏心調整に近い作用を有し、一方で、図６で調整Ｂと記した並進成分の調整は、通常の軸対称光学系における偏心調整の作用と面間隔調整の作用を併せ持つことになる。
【００３６】
以上のことから、本発明の構成に従えば、偏心収差や像歪みに主に対応する回転成分の調整（調整Ａ）と、フォーカスシフトに主に対応する並進成分の調整（調整Ｂ）を協調的に実行することにより、これらの不具合に対応した調整を同時に効率良く行うことができる。また、１つのプリズムを動かすことによって調整を実現しているため、調整機構を単純にすることが可能となり、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、図５に示すように、ＬＣＤユニット１７をスペーサー１４を挟んで保持部１１に固定しているので、スペーサー１４の厚さを適宜調節することによって、前述の第１プリズム８による調整とは独立にフォーカスシフトを補正することができる。これは、ロット間バラツキのように、比較的大きなオフセットが生じる場合に効果的である。
【００３８】
図７〜図８は、第１の実施形態の変形例を説明する図である。この変形例は、図５で示した構成において、主に第１のプリズムと保持部に変形を加えたものであり、図示しない全ての構成は図５の構成と同一である。
【００３９】
図７は、第１プリズム８０と保持部１１０の組み付け方を説明した図である。第１プリズム８０の側面には、第１プリズム８０の対称面に平行となるように当て付け面１２０が形成されている。当て付け面１２０の略中央には、さらに凸部１８０が形成されており、その略中央には、第１プリズム８０を保持部１１０に固定するためのビス孔１８０ａが穿設されている。
【００４０】
保持部１１０の内側側面１１０ａには、第１プリズム８０を固定するビス１５を貫通させる孔部１１０ｂが各々形成されている。さらに、孔部１１０ｂの周囲には、図中Ｘ軸方向に長い凹部１９０が形成されている。
【００４１】
図８（ａ）、（ｂ）は、第１プリズム８０と保持部１１０の組み付けた状態で、図７中のＸ軸、及びＹ軸で切った断面を示したもので、本構成の調整機構を説明するためのものである。図８において、当て付け面１２０に形成された凸部１８０は、保持部１１０に形成された凹部１９０によってガイドされ、図７中のＸ軸方向のみに可動な機構となっている。また、凸部１８０の高さは凹部１９０の深さより低く形成されているので、第１プリズム８０に形成された当て付け面１２０は、保持部１１０の内側側面１１０ａに当接した状態で摺動可能な機構となっている。
【００４２】
以上の構成により、並進成分の調整方向を最も効果的な一方向に限定することができ、さらに、容易に光学系の調整を実施することが可能となる。効果的な並進成分の調整方向としては、例えば図６で示している通り、第１プリズムの入射側の光軸方向（第１の方向）とすることが、フォーカスシフトを容易に補正するという点で効果的である。
【００４３】
また、この変形例では、図７が示すように、当て付け面１２０が形成された凸部の側面を不連続な平面で構成し、凸部全体としては多角形柱の構造とすることで、治具によって第１プリズム８０を把持する際の作業性が向上されている。
【００４４】
本発明の構成による調整の原理は、画像表示装置に限ることなく、光軸を折り曲げる光学系全般に適用することが可能である。図９〜図１１は、本発明の第２の実施形態であり、本発明を撮像装置の光学系に適用した状態を説明するものである。
【００４５】
図９は撮像光学系の一例を示す図であり、第１プリズム２０８、第２プリズム２０７、開口絞り２０３、光学的ローパスフイルター２０４、及び、撮像素子のカバーガラス２０５からなり、紙面に対して対称な構成となっている。第２プリズム２０７の入射反射面２０７ｂに入射した物体光は、第２プリズム２０７の反射面２０７ｃで内部反射され、さらに入射反射面２０７ｂで内部反射（全反射）された後に、射出面２０７ａから第２プリズム２０７の外に出る。第２プリズム７の外に出た光は、光学的ローパスフィルター２０４、開口絞り２０３を通過した後、第１プリズム２０８の入射面２０８ａから第１プリズム２０８に入射し、射出反射面２０８ｂで内部反射（全反射）し、反射面２０８ｃで内部反射し、射出反射面２０８ｂから第１プリズム２０８の外に出る。第１プリズム２０８の外に射出した光は、カバーガラス２０５を通過して撮像素子の結像面（撮像面）２０６に物体の像を結像する。
【００４６】
図１０は、本実施形態の要部を模式的に説明する図である。図９で説明した光学系を保持する保持手段２１０は、第２プリズム２０７、光学的ローパスフィルター２０４と開口絞り２０３を含む光学ユニット２０２、及び、カバーガラス２０５を含む撮像ユニット２０１を保持固定し、さらに、第１プリズム２０８を、第１の調整手段２１１及び第２の調整手段２１２を介して保持固定している。第１の調整手段２１１は、光学系の対称面に沿って結像面２０３に略垂直な方向への並進可動機構を有し、第２の調整手段２１２は、光学系の対称面に沿った回転方向の可動機構を有している。
【００４７】
図１１は、図１０の構成による調整の原理を示す図であり、図９で示した光学系において、開口絞り２０３の中心Ｐと結像面２０６の中心Ｏを通る光線（軸上主光線）を示してある。この光線の軌跡を光軸と定義すると、この光学系は、光軸が光学系の対称面上で折り曲げられた折り曲げ光学系であり、第１プリズム２０８においては、結像面２０６に略平行な第２の方向に入射し、結像面２０６に略垂直な第１の方向に射出している。ここで、第１の調整手段２１１及び第２の調整手段２１２は、それぞれ光学系の対称面上における並進と回転の可動機構を有することから、図６を参照にして説明した第１の実施形態と全く同じ原理で、偏心収差や像歪みに主に対応する回転成分の調整と、フォーカスシフトに主に対応する並進成分の調整を協調的に実行することができ、これらの不具合に対応した調整を同時に効率良く行うことができる。また、１つのプリズムを動かすことによって調整を実現しているため、調整機構を単純にすることが可能となり、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００４８】
なお、図９に示したような撮像光学系は、物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけカメラに用いることができる。また、物体像を接眼レンズを通して観察する観察装置、とりわけカメラのファインダー部の対物光学系としても用いることも可能である。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置用の撮像光学系としても用いることができる。以下に、例示として、電子カメラの撮影部の対物光学系に組み込んだ構成の概念図を示す。図１２は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１３は同後方斜視図、図１４は電子カメラ４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影用対物光学系４８を通して撮影が行われる。この撮影用対物光学系４８に図９に示したような撮像光学系が用いられている。撮影用対物光学系４８によって形成された物体像はＣＣＤ４９の撮像面（結像面）２０６上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５２には撮影された物体像を電子情報として記録する記録手段６１が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段６１は処理手段５２と別体に設けらてもよいし、フロッピーディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー光学系４３が配置されており、液晶表示モニター４７とは別に被写体の構図等を確認することができるようになっている。図１４ではこのファインダー光学系４３は図示を省いてある。
【００４９】
なお、本例では、撮影用対物光学系４８のカバー部材６５として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【００５０】
以上の本発明の画像表示装置及び撮像装置は、例えば次のように構成することができる。
【００５１】
〔１〕 画像表示手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つ光学素子とを備え、画像表示手段が表示した画像を眼球網膜上に投影する画像観察光学系を有する画像表示装置において、
前記画像表示手段の画像表示面中央から出て光学系の射出瞳中心を通過する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、前記画像観察光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【００５２】
〔２〕 上記１において、前記保持手段は、前記画像表示手段を前記基準面に沿って連続的に位置調整可能な第２の位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【００５３】
〔３〕 上記１において、前記軸上主光線が通過する全ての光学素子は、前記基準面内に配置され、前記全ての光学素子の光学作用面は少なくとも前記基準面に対して対称性を有していることを特徴とする画像表示装置。
【００５４】
〔４〕 上記１において、前記位置調整手段は、前記プリズム素子側面に形成された前記基準面に平行なプリズム基準面と、前記保持手段の所定位置に形成されたプリズム当て付け面とからなる摺動機構であることを特徴とする画像表示装置。
【００５５】
〔５〕 上記１において、前記位置調整手段は、前記第１の方向への並進可動機構と前記基準面に沿った回転機構とを有することを特徴とする画像表示装置。
【００５６】
〔６〕 撮像手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つの光学素子とを備えた撮像光学系を有する撮像装置において、光学系の開口絞り中心を通過し前記撮像手段の撮像面中央に入射する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第２の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第２の方向とは異なる第１の方向に射出し、前記撮像光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によれば、１つのプリズムを動かすことによって光学系の偏心調整とフォーカスシフト調整ができるので、調整を効率良く行うことができる。また、調整機構を単純にすることが可能となるので、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数のプリズムからなる光学系が適用される両眼式眼鏡型ディスプレイの使用時の様子を示す斜視図である。
【図２】複数のプリズムからなる光学系が適用される単眼式眼鏡型ディスプレイの使用時の様子を示す斜視図である。
【図３】図２の眼鏡型ディスプレイの内部構成を示す斜視図である。
【図４】表示システムから射出された画像の光線が第１プリズム及び第２プリズム内を通過する様子を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す分解斜視図と分解正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の構成による調整の原理を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態の変形例の第１プリズムと保持部の組み付け方を説明する図である。
【図８】図７中のＸ軸とＹ軸で切った断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態で用いている撮像光学系の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の要部を模式的に説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の構成による調整の原理を説明するための図である。
【図１２】図９に示した撮像光学系を用いた電子カメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１３】図９に示した撮像光学系を用いた電子カメラの外観を示す同後方斜視図である。
【図１４】図１２、図１３の電子カメラの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ…対称面
１…両眼式眼鏡型ディスプレイ
１ａ…本体
１ｂ…側頭保持アーム
１ｃ…イヤホン
２…単眼式眼鏡型ディスプレイ
２ａ…本体
２ｂ…側頭保持アーム
２ｃ…イヤホン
３…電装基板
４…フレキシブルプリント基板
５…ＬＥＤユニット
６…反射型ＬＣＤ
７…第２プリズム
７ａ…入射面
７ｂ…反射射出面
７ｃ…第２反射面
８…第１プリズム
８ａ…入射反射面
８ｂ…第１反射面
８ｃ…透過面
８ｄ…射出面
９…鏡枠
１０…鏡枠ユニット
１１…保持部
１１ａ…内側側面
１１ｂ…取り付け面
１１ｃ…孔部
１１ｄ…ビス孔
１２…当て付け面
１２ａ…ビス孔
１３…ワッシャー
１４…スペーサー
１５…ビス
１６…ビス
１７…ＬＣＤユニット
４０…電子カメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４８…撮影用対物光学系
４９…ＣＣＤ
５２…処理手段
６１…記録手段
６５…カバー部材
８０…第１プリズム
１１０…保持部
１１０ａ…内側側面
１１０ｂ…孔部
１２０…当て付け面
１８０…凸部
１８０ａ…ビス孔
１９０…凹部
２０１…撮像ユニット
２０２…光学ユニット
２０３…開口絞り
２０４…光学的ローパスフイルター
２０５…カバーガラス
２０６…結像面（撮像面）
２０７…第２プリズム
２０７ａ…射出面
２０７ｂ…入射反射面
２０７ｃ…反射面
２０８…第１プリズム
２０８ａ…入射面
２０８ｂ…射出反射面
２０８ｃ…反射面
２１０…保持手段
２１１…第１の調整手段
２１２…第２の調整手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置及び撮像装置に関し、特に、頭部装着型画像表示装置等の画像表示装置と撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、頭部に装着して映像や音声を楽しむことができる頭部装着型画像表示装置が製品化されていて、例えば眼鏡に類似した方法で装着し、大画面の映像を観察することができるようになっている。
【０００３】
このような頭部装着型画像表示装置では、小型のＬＣＤ（液晶表示装置）等により画像を表示して、その画像を光学系を介して拡大した後に、観察者の眼球に投影するようになっており、頭部に装着する使用形態を考慮して、光学系についても小型で高性能化を図る努力がなされている。
【０００４】
このような光学系の一例として、特開平７−３３３５５１号には、ＬＣＤ等により表示された画像を、全反射面や光学パワーを有する曲面でなる反射面等の複数の反射面で反射させて、観察者の眼球に導く単一のプリズムでなる観察光学系が記載されている。
【０００５】
また、特開平９−７３００５号には、複数の反射面を有するプリズム素子の例えば両側面から位置決め部を突設して、これらの位置決め部に設けた形状部により、他の部材と精度良く位置決め固定する技術が記載されている。特開平９−７３００５号には、さらに、ＬＣＤ等の表示手段により表示された画像を観察者の眼球に導くためのプリズム素子とは別に、外界像を透過させる第２の光学素子を組み合わせる技術が記載されている。
【０００６】
また、製造誤差に伴う光学特性の劣化を補償する技術として、特開平２０００−３３００６９のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような特開平７−３３３５５１号、特開平９−７３００５号、及び、特開平２０００−３３００６９に記載されたものでは、ＬＣＤ等の表示システムにより表示された画像を観察者の眼球に導くための光学素子は、何れも単一のプリズムとなっている。しかしながら、近年、表示システムの高画素化、高精細化が望まれていて、こうした高精細な表示システムに対応するためには、単一のプリズムのみで画像を観察者の眼球に導く光学系を用いるのが必ずしも最適とは言えなくなっており、複数のプリズムを組み合わせて光学系を構成することも考慮に入れる必要が生じている。この場合には、これらのプリズム同士も互いの位置関係を高精度に決定しなければならない。
【０００８】
ところが、その必要精度に対して実際の製造工程は必ずしも十分な工程余裕を保有しているとは限らず、その誤差によって、例えば視度ずれや台形歪みを生じることになる。このような品質の劣化を補償する技術として、例えば特開平２０００−３３００６９では、表示システムに垂直な方向で表示システムとプリズムの相対位置を調整している。しかし、これでは台形歪みを補正することはできず、また、２個以上のプリズムを有する光学系は考慮されていない。
【０００９】
通常の軸対称光学系においては、製造誤差によって劣化した光学性能を回復させるためにレンズの偏心調整を行うことは周知の事実である。しかし、一般には、この偏心調整に伴って像位置がシフトし、実際には偏心調整とフォーカスシフト調整を２段階で行う必要があった。
【００１０】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のプリズムからなる光学系において、製造誤差による光学性能の劣化を容易に補償する調整手段を具備した画像表示装置、撮像装置等の光学装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、画像表示手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つ光学素子とを備え、画像表示手段が表示した画像を眼球網膜上に投影する画像観察光学系を有する画像表示装置において、
前記画像表示手段の画像表示面中央から出て光学系の射出瞳中心を通過する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、前記画像観察光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
この場合に、前記保持手段は、前記画像表示手段を前記基準面に沿って連続的に位置調整可能な第２の位置調整手段を備えていることが望ましい。
【００１３】
また、前記軸上主光線が通過する全ての光学素子は、前記基準面内に配置され、前記全ての光学素子の光学作用面は少なくとも前記基準面に対して対称性を有していることが望ましい。
【００１４】
また、前記位置調整手段は、前記プリズム素子側面に形成された前記基準面に平行なプリズム基準面と、前記保持手段の所定位置に形成されたプリズム当て付け面とからなる摺動機構であることが望ましい。
【００１５】
また、前記第１の方向への並進可動機構と前記基準面に沿った回転機構とを有することが望ましい。
【００１６】
本発明の撮像装置は、撮像手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つの光学素子とを備えた撮像光学系を有する撮像装置において、
光学系の開口絞り中心を通過し前記撮像手段の撮像面中央に入射する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第２の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第２の方向とは異なる第１の方向に射出し、前記撮像光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明においては、軸上主光線が、プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、プリズム素子射出面から第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、画像観察光学系を連結保持する保持手段が、プリズム素子を第１の方向及び第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えているので、１つのプリズム素子を動かすことによって光学系の偏心調整とフォーカスシフト調整ができ、調整を効率良く行うことができる。また、調整機構を単純にすることが可能となるので、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の光学装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は、複数のプリズムからなる光学系が適用される両眼式眼鏡型ディスプレイ１の使用時の様子を示す斜視図である。頭部装着型画像表示装置の一例としての、この両眼式眼鏡型ディスプレイ１は、観察者が通常の眼鏡と略同様にして眼前から側頭部にかけて装着して用いるものであり、左右一対の光学系や映像表示回路等を内蔵してなる本体１ａの両側部から、眼鏡のつる状をなす側頭保持アーム１ｂをそれぞれ突設している。さらに、この両眼式眼鏡型ディスプレイ１は、イヤホン１ｃを耳内に装着することにより、音も楽しむことができるようになっている。
【００２０】
また、図２は、複数のプリズムからなる光学系が適用される単眼式眼鏡型ディスプレイ２の使用時の様子を示す斜視図である。頭部装着型画像表示装置の他の例としての、この図２に示す単眼式眼鏡型ディスプレイ２は、右眼で映像を見るものとなっており、左眼でそのまま通常の視野を確保することができる点を除いては、上記図１に示したものと略同様の構成となっていて、本体２ａの両側部から側頭保持アーム２ｂをそれぞれ突設すると共に、イヤホン２ｃにより音声を聴取するようになっている。なお、図２の例では、右眼用のものを示しているが、左眼用のものであってももちろん構わない。
【００２１】
次に、図３は、図１や図２に示した眼鏡型ディスプレイの内部構成を示す斜視図であり、ここでは例えば図２の内部の例について示す。上記本体２ａ内には、例えばＴＶチューナやＤＶＤプレーヤ等の映像ソースから出力される映像信号を受けて表示システム用の駆動信号を生成する電装基板３と、この電装基板３に接続されているフレキシブルプリント基板４と、このフレキシブルプリント基板４に取り付けられている表示システム（表示素子）と、この表示システムにより表示される画像を観察者の眼球に導く鏡枠ユニット１０とが配設されている。
【００２２】
上記鏡枠ユニット１０は、上記表示システムにより表示される画像を導く第１プリズム８と、この第１プリズム８と所定の位置関係に配設されることにより第１プリズム８を射出した画像の光束を内部で複数回反射させた後に観察者の眼球に導く第２プリズム７と、上記表示システムを固定するものであって、これら第１プリズム８と第２プリズム７を所定の位置関係に保持しながら本体２ａに固定される鏡枠９とを有して構成されている。
【００２３】
図４は、表示システムから射出された画像の光線が第１プリズム８及び第２プリズム７内を通過する様子を示す側面図である。第１プリズム８と第２プリズム７は、各々ただ１つの対称面を有する自由曲面プリズムであり、各々の対称面が重なるように光学系が設計されている。
【００２４】
ここで、表示システムは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色による発光を時系列的に順次行うＬＥＤユニット５と、このＬＥＤユニット５にから発光された光を受けて画素毎に制御された所定の反射率により反射する反射型ＬＣＤ６とを有して構成されている。すなわち、ＬＥＤユニット５内のＬＥＤにより発光されて均一に拡散された光は、入射反射面８ａから屈折して第１プリズム８内に入った後に、第１反射面８ｂで反射され、透過面８ｃを介して反射型ＬＣＤ６を照明する。反射型ＬＣＤ６は、各画素の反射率を、照明光が上記ＲＧＢの何れであるかに応じて制御するようになっており、ＬＥＤユニット５と協働して面順次式の表示システムを構成している。
【００２５】
この反射型ＬＣＤ６により反射された光は、透過面８ｃから再び第１プリズム８内に入射して、第１反射面８ｂで反射された後に、入射反射面８ａの内面側で今度は反射して、射出面８ｄから第１プリズム８の外部に出る。
【００２６】
この第１プリズム８から第２プリズム７との間の空間に射出された光は、一旦中間像面に結像した後に、続いて入射面７ａから第２プリズム７内に入り、反射射出面７ｂの内面側で全反射され、第２反射面７ｃで反射された後に、反射射出面７ｂから射出されて、観察者の眼球に像を結像するようになっている。
【００２７】
このように、反射型ＬＣＤ６をＬＥＤユニット５により面順次に照明することによって、カラーフイルター等を用いる従来のＬＣＤに比して、同一の画素数でも約３倍の高精細な画像を表示することが可能となる。
【００２８】
すなわち、このような高精細な画像を実現するために、さらには、観察者がより広い画面を観察することができるようにするために、２つのプリズム８、７により構成される光学系を採用しているものである。
【００２９】
ここでは、プリズム２つの構成を例示したが、さらに高性能な光学系を実現する際には、３つ以上のプリズムが必要がとなることも自明のことである。このように、２つ以上のプリズムで構成される光学系の製作誤差に伴う性能劣化は、以下に説明するような手段で効果的に補償される。
【００３０】
図５〜図６は、本発明の第１の実施形態を示す図であり、図４の光学系において、第１プリズム８と第２プリズム７を位置決めしながら互いに組み付ける構成を示している。図５（ａ）は分解斜視図、図５（ｂ）は分解正面図である。第１プリズム８の側面には、第１プリズム８の対称面Ａに平行となるように当て付け面１２が形成されている。当て付け面１２の略中央には、第１プリズム８を保持部１１に固定するためのビス孔１２ａが穿設されている。
【００３１】
第２プリズム７の入射面７ａの外側となる左右の側面には、第１プリズム８を組み付ける保持部１１が一体成形により各々設けられている。保持部１１の内側側面１１ａは、第２プリズム７の対称面Ｂに平行となるように各々形成されている。さらに、内側側面１１ａには、第１プリズム８を固定するビス１５を貫通させる孔部１１ｃが、ビス１５の外形よりも大きく、当て付け面１２よりも小さい大きさで各々形成されている。
【００３２】
また、保持部１１の前面には、図示しないＬＣＤ６を搭載したＬＣＤユニット１７の取り付け面１１ｂが各々形成され、ＬＣＤユニット１７を固定するためのビス孔１１ｄが穿設されている。
【００３３】
このような構成において、第１プリズム８と第２プリズム７を連結する際には、第１プリズム８の当て付け面１２と保持部１１の内側側面１１ａを各々当接させるように配置し、孔部１１ｃより小さい内径のワッシャー１３を介してビス１５をビス孔１２ａに締結する。また、ＬＣＤユニット１７を連結する際には、スペーサー１４を挟んでＬＣＤユニット１７の対応する面と取り付け面１１ｂを各々当接させ、ビス１６をビス孔１１ｄに締結する。
【００３４】
このような構成の光学系を調整する際には、まず、第１プリズム８を固定したビス１５を緩め、当て付け面１２と内側側面１１ａが各々当接した状態で摺動可能とする。次に、ＬＣＤユニット１７に搭載されたＬＣＤ６が表示する画像を第２プリズム７を通して観察しながら、第１プリズム８をその対称面に沿った回転及び並進方向に協調的に摺動させ、観察像が最適となる位置でビス１５を締結し、第１プリズム８を保持部１１に固定する。
【００３５】
以上の構成による調整の原理を図６を用いて説明する。図６は、図４で示した光学系において、ＬＣＤ６の画像表示面中央Ｏから射出し、射出瞳中心Ｐを通過する光線（軸上主光線）を図示したものである。通常の軸対称光学系との類似性から、この光線の軌跡を光軸と定義する。上記光線は、第１の方向で第１プリズム８に入射し、内部で２回反射した後、第１の方向とは異なる第２の方向で第１プリズム８の射出面から射出する。すなわち、この第１プリズム８は入射側と射出側で光軸を折り曲げている。本発明の構成によれば、第１の方向と第２の方向を含む面（以後、これを基準面と呼ぶ。）に沿って第１プリズム８を動かすことによって調整を行うため、射出側の光軸に対して垂直な並進は、入射側光軸に対して軸上並進成分を含んでいる。これにより、図６で調整Ａと記した回転成分の調整は、通常の軸対称光学系における偏心調整に近い作用を有し、一方で、図６で調整Ｂと記した並進成分の調整は、通常の軸対称光学系における偏心調整の作用と面間隔調整の作用を併せ持つことになる。
【００３６】
以上のことから、本発明の構成に従えば、偏心収差や像歪みに主に対応する回転成分の調整（調整Ａ）と、フォーカスシフトに主に対応する並進成分の調整（調整Ｂ）を協調的に実行することにより、これらの不具合に対応した調整を同時に効率良く行うことができる。また、１つのプリズムを動かすことによって調整を実現しているため、調整機構を単純にすることが可能となり、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、図５に示すように、ＬＣＤユニット１７をスペーサー１４を挟んで保持部１１に固定しているので、スペーサー１４の厚さを適宜調節することによって、前述の第１プリズム８による調整とは独立にフォーカスシフトを補正することができる。これは、ロット間バラツキのように、比較的大きなオフセットが生じる場合に効果的である。
【００３８】
図７〜図８は、第１の実施形態の変形例を説明する図である。この変形例は、図５で示した構成において、主に第１のプリズムと保持部に変形を加えたものであり、図示しない全ての構成は図５の構成と同一である。
【００３９】
図７は、第１プリズム８０と保持部１１０の組み付け方を説明した図である。第１プリズム８０の側面には、第１プリズム８０の対称面に平行となるように当て付け面１２０が形成されている。当て付け面１２０の略中央には、さらに凸部１８０が形成されており、その略中央には、第１プリズム８０を保持部１１０に固定するためのビス孔１８０ａが穿設されている。
【００４０】
保持部１１０の内側側面１１０ａには、第１プリズム８０を固定するビス１５を貫通させる孔部１１０ｂが各々形成されている。さらに、孔部１１０ｂの周囲には、図中Ｘ軸方向に長い凹部１９０が形成されている。
【００４１】
図８（ａ）、（ｂ）は、第１プリズム８０と保持部１１０の組み付けた状態で、図７中のＸ軸、及びＹ軸で切った断面を示したもので、本構成の調整機構を説明するためのものである。図８において、当て付け面１２０に形成された凸部１８０は、保持部１１０に形成された凹部１９０によってガイドされ、図７中のＸ軸方向のみに可動な機構となっている。また、凸部１８０の高さは凹部１９０の深さより低く形成されているので、第１プリズム８０に形成された当て付け面１２０は、保持部１１０の内側側面１１０ａに当接した状態で摺動可能な機構となっている。
【００４２】
以上の構成により、並進成分の調整方向を最も効果的な一方向に限定することができ、さらに、容易に光学系の調整を実施することが可能となる。効果的な並進成分の調整方向としては、例えば図６で示している通り、第１プリズムの入射側の光軸方向（第１の方向）とすることが、フォーカスシフトを容易に補正するという点で効果的である。
【００４３】
また、この変形例では、図７が示すように、当て付け面１２０が形成された凸部の側面を不連続な平面で構成し、凸部全体としては多角形柱の構造とすることで、治具によって第１プリズム８０を把持する際の作業性が向上されている。
【００４４】
本発明の構成による調整の原理は、画像表示装置に限ることなく、光軸を折り曲げる光学系全般に適用することが可能である。図９〜図１１は、本発明の第２の実施形態であり、本発明を撮像装置の光学系に適用した状態を説明するものである。
【００４５】
図９は撮像光学系の一例を示す図であり、第１プリズム２０８、第２プリズム２０７、開口絞り２０３、光学的ローパスフイルター２０４、及び、撮像素子のカバーガラス２０５からなり、紙面に対して対称な構成となっている。第２プリズム２０７の入射反射面２０７ｂに入射した物体光は、第２プリズム２０７の反射面２０７ｃで内部反射され、さらに入射反射面２０７ｂで内部反射（全反射）された後に、射出面２０７ａから第２プリズム２０７の外に出る。第２プリズム７の外に出た光は、光学的ローパスフィルター２０４、開口絞り２０３を通過した後、第１プリズム２０８の入射面２０８ａから第１プリズム２０８に入射し、射出反射面２０８ｂで内部反射（全反射）し、反射面２０８ｃで内部反射し、射出反射面２０８ｂから第１プリズム２０８の外に出る。第１プリズム２０８の外に射出した光は、カバーガラス２０５を通過して撮像素子の結像面（撮像面）２０６に物体の像を結像する。
【００４６】
図１０は、本実施形態の要部を模式的に説明する図である。図９で説明した光学系を保持する保持手段２１０は、第２プリズム２０７、光学的ローパスフィルター２０４と開口絞り２０３を含む光学ユニット２０２、及び、カバーガラス２０５を含む撮像ユニット２０１を保持固定し、さらに、第１プリズム２０８を、第１の調整手段２１１及び第２の調整手段２１２を介して保持固定している。第１の調整手段２１１は、光学系の対称面に沿って結像面２０３に略垂直な方向への並進可動機構を有し、第２の調整手段２１２は、光学系の対称面に沿った回転方向の可動機構を有している。
【００４７】
図１１は、図１０の構成による調整の原理を示す図であり、図９で示した光学系において、開口絞り２０３の中心Ｐと結像面２０６の中心Ｏを通る光線（軸上主光線）を示してある。この光線の軌跡を光軸と定義すると、この光学系は、光軸が光学系の対称面上で折り曲げられた折り曲げ光学系であり、第１プリズム２０８においては、結像面２０６に略平行な第２の方向に入射し、結像面２０６に略垂直な第１の方向に射出している。ここで、第１の調整手段２１１及び第２の調整手段２１２は、それぞれ光学系の対称面上における並進と回転の可動機構を有することから、図６を参照にして説明した第１の実施形態と全く同じ原理で、偏心収差や像歪みに主に対応する回転成分の調整と、フォーカスシフトに主に対応する並進成分の調整を協調的に実行することができ、これらの不具合に対応した調整を同時に効率良く行うことができる。また、１つのプリズムを動かすことによって調整を実現しているため、調整機構を単純にすることが可能となり、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【００４８】
なお、図９に示したような撮像光学系は、物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけカメラに用いることができる。また、物体像を接眼レンズを通して観察する観察装置、とりわけカメラのファインダー部の対物光学系としても用いることも可能である。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置用の撮像光学系としても用いることができる。以下に、例示として、電子カメラの撮影部の対物光学系に組み込んだ構成の概念図を示す。図１２は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１３は同後方斜視図、図１４は電子カメラ４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影用対物光学系４８を通して撮影が行われる。この撮影用対物光学系４８に図９に示したような撮像光学系が用いられている。撮影用対物光学系４８によって形成された物体像はＣＣＤ４９の撮像面（結像面）２０６上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５２には撮影された物体像を電子情報として記録する記録手段６１が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段６１は処理手段５２と別体に設けらてもよいし、フロッピーディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー光学系４３が配置されており、液晶表示モニター４７とは別に被写体の構図等を確認することができるようになっている。図１４ではこのファインダー光学系４３は図示を省いてある。
【００４９】
なお、本例では、撮影用対物光学系４８のカバー部材６５として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【００５０】
以上の本発明の画像表示装置及び撮像装置は、例えば次のように構成することができる。
【００５１】
〔１〕 画像表示手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つ光学素子とを備え、画像表示手段が表示した画像を眼球網膜上に投影する画像観察光学系を有する画像表示装置において、
前記画像表示手段の画像表示面中央から出て光学系の射出瞳中心を通過する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、前記画像観察光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【００５２】
〔２〕 上記１において、前記保持手段は、前記画像表示手段を前記基準面に沿って連続的に位置調整可能な第２の位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【００５３】
〔３〕 上記１において、前記軸上主光線が通過する全ての光学素子は、前記基準面内に配置され、前記全ての光学素子の光学作用面は少なくとも前記基準面に対して対称性を有していることを特徴とする画像表示装置。
【００５４】
〔４〕 上記１において、前記位置調整手段は、前記プリズム素子側面に形成された前記基準面に平行なプリズム基準面と、前記保持手段の所定位置に形成されたプリズム当て付け面とからなる摺動機構であることを特徴とする画像表示装置。
【００５５】
〔５〕 上記１において、前記位置調整手段は、前記第１の方向への並進可動機構と前記基準面に沿った回転機構とを有することを特徴とする画像表示装置。
【００５６】
〔６〕 撮像手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つの光学素子とを備えた撮像光学系を有する撮像装置において、光学系の開口絞り中心を通過し前記撮像手段の撮像面中央に入射する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第２の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第２の方向とは異なる第１の方向に射出し、前記撮像光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明によれば、１つのプリズムを動かすことによって光学系の偏心調整とフォーカスシフト調整ができるので、調整を効率良く行うことができる。また、調整機構を単純にすることが可能となるので、鏡枠構造全体を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数のプリズムからなる光学系が適用される両眼式眼鏡型ディスプレイの使用時の様子を示す斜視図である。
【図２】複数のプリズムからなる光学系が適用される単眼式眼鏡型ディスプレイの使用時の様子を示す斜視図である。
【図３】図２の眼鏡型ディスプレイの内部構成を示す斜視図である。
【図４】表示システムから射出された画像の光線が第１プリズム及び第２プリズム内を通過する様子を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示す分解斜視図と分解正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の構成による調整の原理を説明するための図である。
【図７】第１の実施形態の変形例の第１プリズムと保持部の組み付け方を説明する図である。
【図８】図７中のＸ軸とＹ軸で切った断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態で用いている撮像光学系の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の要部を模式的に説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の構成による調整の原理を説明するための図である。
【図１２】図９に示した撮像光学系を用いた電子カメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１３】図９に示した撮像光学系を用いた電子カメラの外観を示す同後方斜視図である。
【図１４】図１２、図１３の電子カメラの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ…対称面
１…両眼式眼鏡型ディスプレイ
１ａ…本体
１ｂ…側頭保持アーム
１ｃ…イヤホン
２…単眼式眼鏡型ディスプレイ
２ａ…本体
２ｂ…側頭保持アーム
２ｃ…イヤホン
３…電装基板
４…フレキシブルプリント基板
５…ＬＥＤユニット
６…反射型ＬＣＤ
７…第２プリズム
７ａ…入射面
７ｂ…反射射出面
７ｃ…第２反射面
８…第１プリズム
８ａ…入射反射面
８ｂ…第１反射面
８ｃ…透過面
８ｄ…射出面
９…鏡枠
１０…鏡枠ユニット
１１…保持部
１１ａ…内側側面
１１ｂ…取り付け面
１１ｃ…孔部
１１ｄ…ビス孔
１２…当て付け面
１２ａ…ビス孔
１３…ワッシャー
１４…スペーサー
１５…ビス
１６…ビス
１７…ＬＣＤユニット
４０…電子カメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４８…撮影用対物光学系
４９…ＣＣＤ
５２…処理手段
６１…記録手段
６５…カバー部材
８０…第１プリズム
１１０…保持部
１１０ａ…内側側面
１１０ｂ…孔部
１２０…当て付け面
１８０…凸部
１８０ａ…ビス孔
１９０…凹部
２０１…撮像ユニット
２０２…光学ユニット
２０３…開口絞り
２０４…光学的ローパスフイルター
２０５…カバーガラス
２０６…結像面（撮像面）
２０７…第２プリズム
２０７ａ…射出面
２０７ｂ…入射反射面
２０７ｃ…反射面
２０８…第１プリズム
２０８ａ…入射面
２０８ｂ…射出反射面
２０８ｃ…反射面
２１０…保持手段
２１１…第１の調整手段
２１２…第２の調整手段
Claims (3)
- 画像表示手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つ光学素子とを備え、画像表示手段が表示した画像を眼球網膜上に投影する画像観察光学系を有する画像表示装置において、
前記画像表示手段の画像表示面中央から出て光学系の射出瞳中心を通過する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第１の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に射出し、前記画像観察光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項１において、前記保持手段は、前記画像表示手段を前記基準面に沿って連続的に位置調整可能な第２の位置調整手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
- 撮像手段と、光学的パワーを有するプリズム素子と、光学的パワーを有するもう１つの光学素子とを備えた撮像光学系を有する撮像装置において、
光学系の開口絞り中心を通過し前記撮像手段の撮像面中央に入射する軸上主光線が、前記プリズム素子入射面に第２の方向で入射し、前記プリズム素子で少なくとも１回内部反射し、前記プリズム素子射出面から前記第２の方向とは異なる第１の方向に射出し、前記撮像光学系を連結保持する保持手段が、前記プリズム素子を前記第１の方向及び前記第２の方向を含む基準面に沿って連続的に位置調整可能な位置調整手段を備えていることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001127805A JP4677118B2 (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像表示装置及び撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001127805A JP4677118B2 (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像表示装置及び撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002323671A JP2002323671A (ja) | 2002-11-08 |
| JP4677118B2 true JP4677118B2 (ja) | 2011-04-27 |
Family
ID=18976607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001127805A Expired - Fee Related JP4677118B2 (ja) | 2001-04-25 | 2001-04-25 | 画像表示装置及び撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4677118B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4610882B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2011-01-12 | オリンパス株式会社 | 光学要素アッセンブリおよびこの光学要素アッセンブリを備えた撮像装置 |
| JP2005134825A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Olympus Corp | 光学要素アッセンブリおよびこの光学要素アッセンブリを備えた撮像装置 |
| JP2005134826A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Olympus Corp | 光学要素アッセンブリおよびこの光学要素アッセンブリを備えた撮像装置 |
| JP2005283718A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Olympus Corp | 変倍光学系及びそれを用いた電子機器 |
| JP2005283717A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Olympus Corp | 変倍光学系及びそれを用いた電子機器 |
| JP2005257713A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Olympus Corp | 変倍光学系及びそれを用いた電子機器 |
| JP6190337B2 (ja) * | 2014-08-04 | 2017-08-30 | 株式会社テレパシーホールディングス | 自然な視界を実現できる接眼型の映像表示装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000131614A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系及び観察光学系 |
| JP2000199853A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-07-18 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系及び観察光学系 |
| JP2000333098A (ja) * | 1999-05-18 | 2000-11-30 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
-
2001
- 2001-04-25 JP JP2001127805A patent/JP4677118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000131614A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系及び観察光学系 |
| JP2000199853A (ja) * | 1998-10-26 | 2000-07-18 | Olympus Optical Co Ltd | 結像光学系及び観察光学系 |
| JP2000333098A (ja) * | 1999-05-18 | 2000-11-30 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002323671A (ja) | 2002-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6829011B1 (en) | Electronic imaging device | |
| US20080266530A1 (en) | Image Display Unit and Electronic Glasses | |
| WO2012035677A1 (ja) | 頭部装着型画像表示装置 | |
| JP4677118B2 (ja) | 画像表示装置及び撮像装置 | |
| JP3803274B2 (ja) | Ｃｃｔｖカメラ用レンズの絞り装置及び絞り装置ユニット | |
| JPH0843760A (ja) | 眼球投影型映像表示装置 | |
| JP2003015041A (ja) | 光学系及びそれを用いた装置 | |
| JP4856634B2 (ja) | 焦点調節用機器を備えた眼科用ディスプレイ | |
| JP2006197435A (ja) | 撮像装置および表示装置 | |
| JP2006317547A (ja) | 反射光学系組立ユニットと、反射光学系組立ユニットを用いた撮像装置 | |
| JPH10336496A (ja) | 薄型デジタルカメラ | |
| JPH0799596A (ja) | 頭部固定型ビデオカメラ | |
| JP7513026B2 (ja) | 画像表示装置及び表示装置 | |
| US7616884B2 (en) | Viewfinder for single lens reflex camera | |
| JPH1188733A (ja) | 電子的撮像装置 | |
| JP2016031443A (ja) | レンズ鏡筒およびこれを用いた光学機器 | |
| JP2006189726A (ja) | レンズ装置、デジタルカメラ、及び光学装置 | |
| JPH06138369A (ja) | 視線検出装置 | |
| JP3260871B2 (ja) | 頭部装着型映像表示装置 | |
| JP2008504585A (ja) | 装着者の瞳の間隔に合わせる調節機器を備えた眼科用ディスプレイ | |
| JP2002182149A (ja) | 画像表示装置および画像表示システム | |
| JP2005062348A (ja) | 撮像装置 | |
| JP2000221441A (ja) | 表示装置 | |
| JP3445049B2 (ja) | 光学機器のファインダー | |
| JP3333165B2 (ja) | 頭部装着型映像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080415 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110117 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110119 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110131 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140204 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140204 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |