JP6955388B2 - Image display device - Google Patents
Image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6955388B2 JP6955388B2 JP2017152718A JP2017152718A JP6955388B2 JP 6955388 B2 JP6955388 B2 JP 6955388B2 JP 2017152718 A JP2017152718 A JP 2017152718A JP 2017152718 A JP2017152718 A JP 2017152718A JP 6955388 B2 JP6955388 B2 JP 6955388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- eye
- right eye
- left eye
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
本発明は、画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an image display device.
バーチャルリアリティ(VR)用、あるいは、一人で大画面の観察像を楽しむことなどを目的として、ヘッドマウントディスプレイの開発が進められている。ヘッドマウントディスプレイ等に用いる画像表示装置には、自然な観察をおこない、臨場感を増すために、広画角の画像提示が望まれている。また、頭部装着型の画像表示装置としては小型であることが望ましい。 Head-mounted displays are being developed for virtual reality (VR) or for the purpose of enjoying large-screen observation images alone. An image display device used for a head-mounted display or the like is desired to present an image with a wide angle of view in order to perform natural observation and increase the sense of presence. Further, it is desirable that the head-mounted image display device is small in size.
広画角の画像提示を達成する技術として、左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示し、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の眼に対して同じ画角の観察像を表示する場合よりも広画角の画像が観察できるようにした画像表示装置が提案されている。 As a technology to achieve wide angle of view image presentation, by displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes and making only some angles of view overlap with the left and right eyes, for the left and right eyes. An image display device has been proposed in which an image having a wider angle of view can be observed than when an observation image having the same angle of view is displayed.
このような画像表示装置の例として、特許文献1、2等が開示されている。特許文献1では、外側の画角が内側の画角よりも広い光学系を左右で反転させることで、左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示して広画角を実現する技術が開示されている。特許文献2では、左眼用と右眼用の画像表示素子の表示中心をそれぞれ左方向と右方向にシフトさせ、各画像表示素子に表示される観察像も観察者から見て左方向と右方向にシフトさせることで、左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示して広画角を実現する技術が開示されている。 Patent Documents 1, 2 and the like are disclosed as examples of such an image display device. Patent Document 1 is a technique for realizing a wide angle of view by displaying observation images having different angles of view for the left and right eyes by inverting an optical system having an outer angle of view wider than the inner angle of view. Is disclosed. In Patent Document 2, the display centers of the image display elements for the left eye and the right eye are shifted to the left and right, respectively, and the observation images displayed on the image display elements are also left and right when viewed from the observer. A technique has been disclosed that realizes a wide angle of view by displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes by shifting in the direction.
しかしながら、左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示して、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにする場合、単眼で観察する画角範囲(単眼領域)と両眼で観察する画角範囲(両眼領域)の境界部が目立ってしまい、自然な観察ができない。この現象は、片眼には画像が表示されるが、もう片方の眼には画像が表示されずパネルの枠などの黒部が見えてしまい、左右の眼の視野闘争により生じてしまう。 However, when displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes so that only a part of the angles of view overlap with the left and right eyes, the angle of view range (monocular region) observed with a single eye and both eyes The boundary of the angle of view range (binocular region) to be observed becomes conspicuous, and natural observation cannot be performed. This phenomenon is caused by the visual field struggle between the left and right eyes because the image is displayed in one eye but the image is not displayed in the other eye and the black part such as the frame of the panel is visible.
特許文献1に記載の画像表示装置では、単眼領域と両眼領域の境界部の見え方に対して対策を講じていない。そのため、境界部が目立って自然な観察ができない。特許文献2に記載の画像表示装置では、画像表示素子の近くに視野絞りを配置して単眼領域と両眼領域の境界部を不鮮明にしているが、観察している画像表示素子に近い場所に視野絞りがあるため、視野絞りのエッジが観察されてしまい自然な観察ができない。 The image display device described in Patent Document 1 does not take measures for the appearance of the boundary portion between the monocular region and the binocular region. Therefore, the boundary portion is conspicuous and natural observation cannot be performed. In the image display device described in Patent Document 2, a visual field aperture is arranged near the image display element to blur the boundary between the monocular region and the binocular region, but the image display device is located near the image display element being observed. Since there is a visual field aperture, the edges of the visual field aperture are observed, making natural observation impossible.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、左右の眼に対して異なる画角の観察像を提示した場合であっても、単眼領域と両眼領域の境界部が目立たずに自然な画像として観察させるための技術を提供する。 The present invention has been made in view of such a problem, and even when observation images having different angles of view are presented to the left and right eyes, the boundary between the monocular region and the binocular region is not conspicuous. Provide a technique for observing as a natural image.
本発明の一様態は、観察者の左眼用の画像表示素子、該左眼用の画像表示素子の画像を観察者の左眼に導くための左眼用光学系、該観察者の右眼用の画像表示素子、該右眼用の画像表示素子の画像を観察者の右眼に導くための右眼用光学系、を有する画像表示装置であって、
一方の眼に導かれる観察像は、他方の眼に導かれる観察像の一部と同じ画角を表示した両眼領域と、該両眼領域とは異なる単眼領域と、を有し、
前記左眼用光学系の少なくとも1つの面において前記左眼に導かれる光線の領域である光線有効領域を前記左眼から見たときに前記左眼の視軸に対して左側よりも右側が小さく、
前記右眼用光学系の少なくとも1つの面において前記右眼に導かれる光線の領域である光線有効領域を前記右眼から見たときに前記右眼の視軸に対して右側よりも左側が小さく、
前記観察者が前記両眼領域と前記単眼領域との境界部または正面を観察した際に、該観察者の左眼の瞳に入射する前記境界部からの光束の一部が前記左眼用光学系に入射もしくは前記左眼用光学系から出射しないように、前記左眼用光学系の少なくとも1つの面の前記光線有効領域が、前記左眼用の画像表示素子から前記左眼に導かれる光束の光線有効領域よりも狭く、
前記観察者が前記境界部または正面を観察した際に、該観察者の右眼の瞳に入射する前記境界部からの光束の一部が前記右眼用光学系に入射もしくは前記右眼用光学系から出射しないように、前記右眼用光学系の少なくとも1つの面の前記光線有効領域が、前記右眼用の画像表示素子から前記右眼に導かれる光束の光線有効領域よりも狭い
ことを特徴とする。
The uniformity of the present invention is an image display element for the left eye of the observer, an optical system for the left eye for guiding an image of the image display element for the left eye to the left eye of the observer, and a right eye of the observer. An image display device comprising an image display element for the right eye and an optical system for the right eye for guiding the image of the image display element for the right eye to the right eye of the observer.
The observation image guided by one eye has a binocular region displaying the same angle of view as a part of the observation image guided by the other eye, and a monocular region different from the binocular region.
When the ray effective region, which is a region of light rays guided to the left eye on at least one surface of the left eye optical system, is viewed from the left eye, the right side is smaller than the left side with respect to the visual axis of the left eye. ,
When the ray effective region, which is a region of light rays guided to the right eye on at least one surface of the right eye optical system, is viewed from the right eye, the left side is smaller than the right side with respect to the visual axis of the right eye. nine,
When the observer observes the boundary portion or the front surface between the binocular region and the monocular region, a part of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the left eye of the observer is the left eye optics. A luminous flux in which the light effective region of at least one surface of the left eye optical system is guided from the left eye image display element to the left eye so as not to enter the system or emit from the left eye optical system. Narrower than the light flux effective area of
When the observer observes the boundary portion or the front surface, a part of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the right eye of the observer is incident on the right eye optical system or the right eye optics. so as not emitted from the system, the light beam effective area of at least one surface of the optical system for the right eye, the possible from the image display device for the right eye have narrower than the effective ray area of the light beam guided to the right eye It is characterized by.
本発明の構成によれば、左右の眼に対して異なる画角の観察像を提示した場合であっても、単眼領域と両眼領域の境界部が目立たずに自然な画像として観察させることができる。 According to the configuration of the present invention, even when observation images having different angles of view are presented to the left and right eyes, the boundary between the monocular region and the binocular region can be observed as a natural image without being conspicuous. can.
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載した構成の具体的な実施例の1つである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the embodiment described below shows an example when the present invention is concretely implemented, and is one of the specific examples of the configuration described in the claims.
[第1の実施形態]
先ず、本実施形態に係る画像表示装置について、該画像表示装置における表示画面(画像表示素子)及び光学系(接眼光学系)、そして該画像表示装置における該表示画面を観察する観察者の眼との関係について、図1を用いて説明する。
[First Embodiment]
First, regarding the image display device according to the present embodiment, the display screen (image display element) and optical system (eyepiece optical system) in the image display device, and the eyes of an observer observing the display screen in the image display device. The relationship between the above will be described with reference to FIG.
表示画面105は、観察者の右眼101に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面105に表示された画像からの光束は、光学系(右眼用光学系)103を介して右眼101に導かれる。これにより、表示画面105に表示されている画像は光学系103で拡大されて右眼101で観察されることになる。また、表示画面105及び光学系103のセットは、右眼101の入射瞳中心を中心に、右眼視軸107(正面を観察するときの右眼101の視軸)から図中時計回りに7.5度傾いている。また、表示画面105及び光学系103のセットにより右眼101に導かれる画像の画角は、右眼101の入射瞳中心を中心に右眼視軸107から時計回りに50度、反時計回りに35度である。以下では、表示画面105及び光学系103のセットを右眼用表示ユニットと呼称する。
The
表示画面106は、観察者の左眼102に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面106に表示された画像からの光束は、光学系104(左眼用光学系)を介して左眼102に導かれる。これにより、表示画面106に表示されている画像は光学系104で拡大されて左眼102で観察されることになる。また、表示画面106及び光学系104のセットは、左眼102の入射瞳中心を中心に、左眼視軸108(正面を観察するときの左眼102の視軸であり、右眼視軸107と平行)から図中反時計回りに7.5度傾いている。また、表示画面106及び光学系104のセットにより左眼102に導かれる画像の画角は、左眼102の入射瞳中心を中心に左眼視軸108から時計回りに35度、反時計回りに50度である。以下では、表示画面106及び光学系104のセットを左眼用表示ユニットと呼称する。
The
このような左眼用表示ユニット及び右眼用表示ユニットにより供給された画像を観察者が観察する場合、観察者の正面方向(右眼視軸107及び左眼視軸108と平行)から反時計回りに50度〜35度の範囲(単眼領域)は左眼102のみで観察することになる。また、観察者の正面方向から反時計回りに35度〜時計回りに35度の範囲(両眼領域)は右眼101及び左眼102の両眼で観察することになる。また、観察者の正面方向から時計回りに35度〜50度の範囲(単眼領域)は右眼101のみで観察することになる。その結果、観察者の視界(水平画角)は100度となる。
When the observer observes the image supplied by the left eye display unit and the right eye display unit, it is counterclockwise from the front direction of the observer (parallel to the right eye
このように左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示させて、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の表示画面の大きさが同じときには、左右の眼に同じ画角の観察像を表示させる場合よりも広画角の画像が観察可能となる。つまり、一方の眼に導かれる観察像は、他方の眼に導かれる観察像の一部と同じ画角を表示した両眼領域と、該両眼領域とは異なる単眼領域と、を有する。 By displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes in this way so that only some of the angles of view overlap with the left and right eyes, when the size of the left and right display screens is the same, the left and right An image with a wider angle of view can be observed than when an observation image having the same angle of view is displayed on the eye. That is, the observation image guided by one eye has a binocular region displaying the same angle of view as a part of the observation image guided by the other eye, and a monocular region different from the binocular region.
本実施形態では、右眼101で観察する観察画像の中で両眼領域が画角70°、右眼領域が画角15°であるので、以下の式(1)より、両眼領域の観察画像の面積に対する右眼領域の観察画像の面積の割合Rは約35%となる。
In the present embodiment, in the observation image observed by the
R=(tan(50°)−tan(35°))/(2×tan(35°))
=0.35 … (式1)
この割合Rは45%以下であることが望ましく、割合Rが45%より大きいと両眼領域と単眼領域との境界部が観察画像の中央付近にくるため、境界部が目立ちやすくなる。また、割合Rが45%より大きいと、両眼領域の割合が少ないため、立体視できる領域が狭く、自然な立体観察ができない。また、この割合Rは5%以上が望ましく、割合Rが5%より小さい場合には単眼領域が狭くなり、広画角化の効果が小さい。以上の割合Rに係る説明は左眼の観察画像についても同様である。
R = (tan (50 °) -tan (35 °)) / (2 x tan (35 °))
= 0.35 ... (Equation 1)
It is desirable that this ratio R is 45% or less, and when the ratio R is larger than 45%, the boundary portion between the binocular region and the monocular region comes near the center of the observation image, so that the boundary portion becomes conspicuous. Further, when the ratio R is larger than 45%, the ratio of the binocular region is small, so that the region that can be stereoscopically viewed is narrow and natural stereoscopic observation cannot be performed. Further, this ratio R is preferably 5% or more, and when the ratio R is smaller than 5%, the monocular region is narrowed and the effect of widening the angle of view is small. The above description of the ratio R is the same for the observation image of the left eye.
そこで本実施形態では図1に示す如く、光学系103において観察者の鼻N側は切り欠いている。仮に、光学系103の代わりにこの切り欠きがない光学系103’を用いると、図2に示す如く、「観察者が正面を観察した際に観察者の右眼101に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束198」が光学系103’に入射してしまう。そこで本実施形態では、図1に示す如く、観察者の鼻N側を切り欠いている光学系103を用いることで、光束198が光学系103に入射しないようにしている。つまり、光学系における光線有効範囲(光線有効領域)(光学系において観察者の瞳に導かれる光線が通過する範囲)に着目した場合、光学系103’の光線有効範囲において右眼視軸107より左側の範囲を狭めたものが光学系103である。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the N side of the nose of the observer is notched in the
同様に本実施形態では図1に示す如く、光学系104において観察者の鼻N側は切り欠いている。仮に、光学系104の代わりにこの切り欠きがない光学系104’を用いると、図2に示す如く、「観察者が正面を観察した際に観察者の左眼102に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束199」が光学系104’に入射してしまう。そこで本実施形態では、図1に示す如く、観察者の鼻N側を切り欠いている光学系104を用いることで、光束199が光学系104に入射しないようにしている。つまり、光学系における光線有効範囲に着目した場合、光学系104’の光線有効範囲において左眼視軸108より右側の範囲を狭めたものが光学系104である。
Similarly, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the observer's nose N side is notched in the
ここで、図2の構成において表示画面105に表示される画像及び表示画面106に表示される画像をそれぞれ右眼101及び左眼102で観察した観察者が観察したと知覚する1枚の画像について、図3(a)、(b)を用いて説明する。
Here, with respect to one image perceived by the observer who observed the image displayed on the
画像1501は表示画面106に表示された画像、画像1502は表示画面105に表示された画像である。画像1501が光学系104’を介して観察者の左眼102に提示され、画像1502が光学系103’を介して観察者の右眼101に提示されると、観察者は1枚の画像1590を観察したものと知覚する。画像1501の左端は画像1590の左端に対応しており、画像1501の右端は境界1505bに対応している。また、画像1502の左端は境界1505aに対応しており、画像1502の右端は画像1590の右端に対応している。そして、画像1590の左端と境界1505aとの間の領域である左眼領域は、左眼102のみで観察可能な画像部分であり、画像1590の右端と境界1505bとの間の領域である右眼領域は、右眼101のみで観察可能な部分画像である。また、境界1505aと境界1505bとの間の領域である両眼領域は、右眼101及び左眼102の両眼で観察可能な部分画像である。
The
このような1枚の画像1590を観察したと観察者が知覚した場合、図3(b)に示す如く、画像1590の左端から境界1505aに向けて徐々に暗くなっており、且つ画像1590の右端から境界1505bに向けて徐々に暗くなっている。これは、左眼領域及び右眼領域において、片眼には画像が表示されるが、もう片方の眼には画像が表示されず、その結果、パネルの枠などの黒部が見えてしまうことに起因している。その結果、片方の目において急激な輝度差を観察することで左右の眼の視野闘争により生じてしまう。
When the observer perceives that one
そこで本実施形態では、右眼及び左眼のそれぞれについて、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束(上記の光束198、199)が光学系に入射しないようにする。これにより、境界部に対応する光束が光学系に入射せず、境界部付近の光束は光学系でケラレるため、境界部が図3(b)のように観察されることを防ぐことができる。その際、本実施形態のように観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する光束のすべてが光学系に入射しないようにしてもよいし、一部が入射しないようにしてもよい。望ましくは、正面観察時に単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が入射する割合が観察者の瞳径の半分以下であると、境界部がより目立ちにくくなる。
Therefore, in the present embodiment, for each of the right eye and the left eye, the luminous flux corresponding to the boundary between the monocular region and the binocular region incident on the observer's pupil when the observer observes the front (the above
本実施形態では、表示画面と光学系との間に遮光部材を配置するのではなく、光学系の光線有効範囲を狭くすることで、単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が光学系に入射しないようにしている。表示画面と光学系との間に遮光部材を配置する場合、観察者がピントを合わせている表示画面上の位置に遮光部材が近いため、遮光部材のエッジが観察されてしまい、黒スジ対策の効果が少なくなってしまう。しかし、本実施形態のように光学系で境界部からの光束が入射しないようにすることで、光学系のエッジが大きくボケて観察され、より自然な画像観察が可能になる。また、遮光部材が不要になり、部品点数削減および軽量化が可能となる。 In the present embodiment, instead of arranging a light-shielding member between the display screen and the optical system, the light beam effective range of the optical system is narrowed so that the light flux corresponding to the boundary between the monocular region and the binocular region is optical. I try not to enter the system. When a light-shielding member is placed between the display screen and the optical system, the edge of the light-shielding member is observed because the light-shielding member is close to the position on the display screen where the observer is in focus. The effect will be reduced. However, by preventing the light flux from the boundary portion from being incident on the optical system as in the present embodiment, the edges of the optical system are observed with a large blur, and more natural image observation becomes possible. In addition, a light-shielding member is not required, and the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.
また本実施形態では観察画像の位置は観察者の眼から1.4mになるように光学系で拡大しており、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面と眼との間隔は20mmであり、観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。より望ましくは、上記間隔は観察像の位置の0.03倍よりも近いことが望ましい。 Further, in the present embodiment, the position of the observation image is enlarged by the optical system so as to be 1.4 m from the observer's eye, and the distance between the eye and the surface in the optical system where the effective range of light rays is narrowed is It is 20 mm, which is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous. More preferably, the interval is closer than 0.03 times the position of the observed image.
つまり、左眼用光学系の中で、左眼用の画像表示素子から左眼に導かれる光束の光線有効領域よりも光線有効領域が狭い面と左眼との距離をL1、左眼用の画像表示素子の画像が左眼用光学系で拡大された観察像と左眼との距離をD1、とする。このとき、L1<D1×0.1を満たしている。また、右眼用光学系の中で、右眼用の画像表示素子から右眼に導かれる光束の光線有効領域よりも光線有効領域が狭い面と右眼との距離をL2、右眼用の画像表示素子の画像が右眼用光学系で拡大された観察像と右眼との距離をD2、とする。このとき、L2<D2×0.1を満たしている。 That is, in the optical system for the left eye, the distance between the left eye and the surface whose light effective region is narrower than the light effective region of the luminous flux guided from the image display element for the left eye to the left eye is L1, and the distance between the left eye is L1. Let D1 be the distance between the left eye and the observation image in which the image of the image display element is magnified by the left eye optical system. At this time, L1 <D1 × 0.1 is satisfied. Further, in the optical system for the right eye, the distance between the right eye and the surface whose light effective region is narrower than the light effective region of the luminous flux guided from the image display element for the right eye to the right eye is L2, and for the right eye. Let D2 be the distance between the observation image of the image of the image display element magnified by the optical system for the right eye and the right eye. At this time, L2 <D2 × 0.1 is satisfied.
また、図1から分かるように、光学系103及び光学系104において鼻N側の切り欠き部は、レンズを切断した形状となっており、光学系103と光学系104とは異なっている。これは、境界部付近の光束を光学系でケって黒スジが観察されないようにするだけでなく、光学系の小型・軽量化につなげるとともに、左右の光学系が内側で干渉することを回避するためである。さらに、内側の光学系を小さくできるので、観察者の鼻Nにぶつかりにくい画像表示装置とすることができ、快適な観察が可能となる。
Further, as can be seen from FIG. 1, in the
本実施形態の光学系は球面形状の単レンズで構成されているが、これに限るものではなく、非球面形状を用いたり、複数のレンズを用いることでより高い光学性能のレンズとしても良い。また、本実施形態に係る表示画面は自発光の有機ELを用いているが、これに限るものではなく、透過型液晶、反射型液晶、DMDなどを表示画面として用いても良い。その場合、別途光源と照明光学系が必要となる。 The optical system of the present embodiment is composed of a spherical single lens, but the present invention is not limited to this, and an aspherical lens or a plurality of lenses may be used to obtain a lens having higher optical performance. Further, the display screen according to the present embodiment uses a self-luminous organic EL, but the present invention is not limited to this, and a transmissive liquid crystal display, a reflective liquid crystal display, a DMD, or the like may be used as the display screen. In that case, a separate light source and illumination optical system are required.
[第2の実施形態]
先ず、本実施形態に係る画像表示装置について、該画像表示装置における表示画面及び光学系、そして該画像表示装置における該表示画面を観察する観察者の眼との関係について、図4を用いて説明する。
[Second Embodiment]
First, regarding the image display device according to the present embodiment, the relationship between the display screen and the optical system in the image display device and the eyes of an observer observing the display screen in the image display device will be described with reference to FIG. do.
表示画面205は、観察者の右眼201に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面205に表示された画像からの光束は、光学系203を介して右眼201に導かれる。これにより表示画面205に表示されている画像は光学系203で拡大されて右眼201で観察されることになる。また、表示画面205の中心は右眼視軸207(正面を観察するときの右眼201の視軸)を含む垂直断面に対して右側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面205及び光学系203のセットにより右眼201に導かれる画像の画角は、右眼201の入射瞳中心を中心に右眼視軸207から時計回りに40度、反時計回りに30度である。以下では、表示画面205及び光学系203のセットを右眼用表示ユニットと呼称する。
The
表示画面206は、観察者の左眼202に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面206に表示された画像からの光束は、光学系204を介して左眼202に導かれる。これにより表示画面206に表示されている画像は光学系204で拡大されて左眼202で観察されることになる。また、表示画面206の中心は左眼視軸208(正面を観察するときの左眼202の視軸であり、右眼視軸207と平行)を含む垂直断面に対して左側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面206及び光学系204のセットにより左眼202に導かれる画像の画角は、左眼202の入射瞳中心を中心に左眼視軸208から時計回りに30度、反時計回りに40度である。以下では、表示画面206及び光学系204のセットを左眼用表示ユニットと呼称する。
The
このような左眼用表示ユニット及び右眼用表示ユニットにより供給された画像を観察者が観察する場合、観察者の正面方向(右眼視軸207及び左眼視軸208と平行)から反時計回りに40度〜30度の範囲(単眼領域)は左眼202のみで観察することになる。また、観察者の正面方向から反時計回りに30度〜時計回りに30度の範囲(両眼領域)は右眼201及び左眼202の両眼で観察することになる。また、観察者の正面方向から時計回りに30度〜40度の範囲(単眼領域)は右眼201のみで観察することになる。その結果、観察者の視界(水平画角)は80度となる。
When the observer observes the image supplied by the left eye display unit and the right eye display unit, it is counterclockwise from the front direction of the observer (parallel to the right eye
このように左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示させて、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の表示画面の大きさが同じときには、左右の眼に同じ画角の観察像を表示させる場合よりも広画角の画像が観察可能となる。 By displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes in this way so that only some of the angles of view overlap with the left and right eyes, when the size of the left and right display screens is the same, the left and right An image with a wider angle of view can be observed than when an observation image having the same angle of view is displayed on the eye.
本実施形態では、右眼201で観察する観察画像の中で両眼領域が画角60°、右眼領域が画角10°であるので、以下の式(2)より、両眼領域の観察画像の面積に対する右眼領域の観察画像の面積の割合Rは約23%となる。
In the present embodiment, in the observation image observed by the
R=(tan(40°)−tan(30°))/(2×tan(30°))
=0.23 … (式2)
上記の通り、この割合Rは45%以下且つ5%以上が望ましい。そこで本実施形態でも第1の実施形態と同様、図4に示す如く、光学系203において観察者の鼻N側は切り欠いており、光束198が光学系203に入射しないようにしている。また、図4に示す如く、光学系204において観察者の鼻N側は切り欠いており、光束199が光学系204に入射しないようにしている。
R = (tan (40 °) −tan (30 °)) / (2 × tan (30 °))
= 0.23 ... (Equation 2)
As described above, this ratio R is preferably 45% or less and 5% or more. Therefore, in the present embodiment as in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the observer's nose N side is notched in the
このように本実施形態では、右眼及び左眼のそれぞれについて、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が光学系に入射しないようにする。これにより、境界部に対応する光束が光学系に入射せず、境界部付近の光束は光学系でケラレるため、境界部が図3(b)のように観察されることを防ぐことができる。その際、本実施形態のように観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する光束のすべてが光学系に入射しないようにしてもよいし、一部が入射しないようにしてもよい。望ましくは、正面観察時に単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が入射する割合が観察者の瞳径の半分以下であると、境界部がより目立ちにくくなる。 As described above, in the present embodiment, for each of the right eye and the left eye, the luminous flux corresponding to the boundary between the monocular region and the binocular region incident on the observer's pupil when the observer observes the front is applied to the optical system. Avoid incident. As a result, the luminous flux corresponding to the boundary portion does not enter the optical system, and the luminous flux near the boundary portion is vignetting in the optical system, so that the boundary portion can be prevented from being observed as shown in FIG. 3 (b). .. At that time, as in the present embodiment, all of the light flux incident on the observer's pupil when the observer observes the front may not be incident on the optical system, or a part of the light flux may not be incident on the optical system. good. Desirably, when the ratio of the incident light flux corresponding to the boundary portion between the monocular region and the binocular region during frontal observation is less than half the pupil diameter of the observer, the boundary portion becomes less noticeable.
また、本実施形態では、観察画像の位置は観察者の眼から1mになるように光学系で拡大しており、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面と眼との間隔は25mmであり、観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。 Further, in the present embodiment, the position of the observed image is magnified by the optical system so as to be 1 m from the observer's eye, and the distance between the eye and the surface in the optical system where the effective light range is narrowed is It is 25 mm, which is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous.
また本実施形態に係る光学系203と光学系204の観察者側の面は同じ曲率半径の球面形状であり、光学系203と光学系204の表示画面側の面も同じ曲率半径の球面形状である。そのため、光学系203のすべての光学面が、それぞれの光学面と同じ位置関係にある光学系204の光学面と光学的パワーが同じである。
Further, the surfaces of the
また、光学系203の光軸は右眼視軸207と一致しており、すべての光学面の形状は、右眼視軸207を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。同様に、光学系204の光軸も左眼視軸208と一致しており、すべての光学面の形状は、左眼視軸208を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。
Further, the optical axis of the
そのため、右眼201と左眼202で同じ画角を観察した場合、その画角の光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系で同じであり、光学系で発生する収差の出方も左右で同じである。そのため、解像力や歪の形の左右での差がほとんどなく、両眼で融像しやすい画像となる。
Therefore, when the same angle of view is observed with the
本実施形態の画像表示装置で左右に視差のある画像を観察する場合には、同じ画角を観察した際に光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系でまったく同じではない。しかし、図2の画像表示装置に比べると左右での面の形状の差は小さいため、解像力や歪の形の左右での差が小さく両眼で融像しやすい画像となる。 When observing an image having parallax on the left and right with the image display device of the present embodiment, the shape of the surface of the optical system through which the light rays pass when observing the same angle of view is not exactly the same in the left and right optical systems. However, since the difference in surface shape between the left and right is smaller than that in the image display device of FIG. 2, the difference in resolution and distortion shape between the left and right is small, and the image is easy to be fused with both eyes.
[第3の実施形態]
先ず、本実施形態に係る画像表示装置について、該画像表示装置における表示画面及び光学系、そして該画像表示装置における該表示画面を観察する観察者の眼との関係について、図5を用いて説明する。
[Third Embodiment]
First, regarding the image display device according to the present embodiment, the relationship between the display screen and the optical system in the image display device and the eyes of an observer observing the display screen in the image display device will be described with reference to FIG. do.
表示画面305は、観察者の右眼301に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面305に表示された画像からの光束は、光学系303を介して右眼301に導かれる。これにより表示画面305に表示されている画像は光学系303で拡大されて右眼301で観察されることになる。また、表示画面305の中心は右眼視軸307(観察者が正面の無限遠を見た際の右眼301の視軸)を含む垂直断面に対して右側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面305及び光学系303のセットにより右眼301に導かれる画像の画角は、右眼301の入射瞳中心を中心に右眼視軸307から時計回りに40度、反時計回りに25度である。以下では、表示画面305及び光学系303のセットを右眼用表示ユニットと呼称する。
The
表示画面306は、観察者の左眼302に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面306に表示された画像からの光束は、光学系304を介して左眼302に導かれる。これにより表示画面306に表示されている画像は光学系304で拡大されて左眼302で観察されることになる。また、表示画面306の中心は左眼視軸308(観察者が正面の無限遠を見た際の左眼302の視軸であり、右眼視軸307と平行)を含む垂直断面に対して左側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面306及び光学系304のセットにより左眼302に導かれる画像の画角は、左眼302の入射瞳中心を中心に左眼視軸308から時計回りに25度、反時計回りに40度である。以下では、表示画面306及び光学系304のセットを左眼用表示ユニットと呼称する。
The
このような左眼用表示ユニット及び右眼用表示ユニットにより供給された画像を観察者が観察する場合、観察者の正面方向(右眼視軸307及び左眼視軸308と平行)から反時計回りに40度〜25度の範囲(単眼領域)は左眼302のみで観察することになる。また、観察者の正面方向から反時計回りに25度〜時計回りに25度の範囲(両眼領域)は右眼301及び左眼302の両眼で観察することになる。また、観察者の正面方向から時計回りに25度〜40度の範囲(単眼領域)は右眼301のみで観察することになる。その結果、観察者の視界(水平画角)は80度となる。
When the observer observes the image supplied by the left eye display unit and the right eye display unit, it is counterclockwise from the front direction of the observer (parallel to the right eye
このように左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示させて、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の表示画面の大きさが同じときには、左右の眼に同じ画角の観察像を表示させる場合よりも広画角の画像が観察可能となる。 By displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes in this way so that only some of the angles of view overlap with the left and right eyes, when the size of the left and right display screens is the same, the left and right An image with a wider angle of view can be observed than when an observation image having the same angle of view is displayed on the eye.
本実施形態では、右眼301で観察する観察画像の中で両眼領域が画角50°、右眼領域が画角15°であるので、以下の式(4)より、両眼領域の観察画像の面積に対する右眼領域の観察画像の面積の割合Rは約40%となる。
In the present embodiment, in the observation image observed by the
R=(tan(40°)−tan(25°))/(2×tan(25°))
=0.40 … (式3)
上記の通り、この割合Rは45%以下且つ5%以上が望ましい。そこで本実施形態でも第1の実施形態と同様、図5に示す如く、光学系303において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の右眼301に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束398」が光学系303に入射しないようにしている。また、図5に示す如く、光学系304において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の左眼302に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束399」が光学系304に入射しないようにしている。このような光学系の構成により、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が観察者の眼に入射しないようにしている。
R = (tan (40 °) −tan (25 °)) / (2 × tan (25 °))
= 0.40 ... (Equation 3)
As described above, this ratio R is preferably 45% or less and 5% or more. Therefore, in this embodiment as well as in the first embodiment, as shown in FIG. 5, the observer's nose N side is notched in the
ここで、本実施形態に係る光学系303は、図6に示す如く、表示画面305からの光束を該光学系303内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系303内で折りたたむことで該光束を観察者の右眼301に導くように構成されている。図6では、表示画面305からの光束は光学系303内で2回反射してから右眼301に導かれている。なお、光学系303内の眼球への出射面は反射と透過の作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。光学系304についても同様に、表示画面306からの光束を該光学系304内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系304内で折りたたむことで該光束を観察者の左眼302に導くように構成されている。なお、光学系304内の眼球への出射面は反射作用と透過作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。
Here, as shown in FIG. 6, the
このような光学系の構成により、光学系の厚さを薄型化している。なお、光学系303及び光学系304は、屈折率が1より大きいガラスやプラスチック等の光学媒質で満たされた透明体により構成される。
With such an optical system configuration, the thickness of the optical system is reduced. The
本実施形態に係る光学系303と光学系304の観察者側の面は同じ関数で表現された自由曲面形状であり、表示画面側の面と反射面も同様に光学系303と光学系304とで同じ関数で表現された自由曲面形状である。そのため、光学系303のすべての光学面が、それぞれの光学面と同じ位置関係にある光学系304の光学面と光学的パワーが同じである。
The surface on the observer side of the
また、光学系303のすべての光学面の形状は、右眼視軸307を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。同様に、光学系304のすべての光学面の形状は、左眼視軸308を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。
Further, the shapes of all the optical surfaces of the
そのため、右眼301と左眼302で同じ画角を観察した場合、その画角の光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系で同じであるため、光学系で発生する収差の出方も左右で同じである。その結果、解像力や歪の形の左右での差がほとんどなく、両眼で融像しやすい画像となる。また、光学系303と光学系304を構成する面を自由曲面形状とすることで、偏心収差補正の自由度が増し、良好な画質での画像表示が可能となる。
Therefore, when the same angle of view is observed with the
図6に示す如く、本実施形態では、右眼視軸307と一致するように光学系303の射出瞳の中心に導かれる光束の表示画面305からの光束の出射角度は10°であり、表示画面305の法線の方向とは異なる。これは光学系304についても同様である。このようにすることで、設計の自由度が向上し、より光学性能の高い光学系を実現することが可能となる。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the emission angle of the luminous flux from the
このように本実施形態では、右眼及び左眼のそれぞれについて、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が観察者の眼に入射しないようにしている。これにより、境界部に対応する光束が光学系から出射せず、境界部付近の光束は光学系でケラレるため、境界部が図3(b)のように観察されることを防ぐことができる。その際、本実施形態のように観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する光束のすべてが光学系から出射しないようにしてもよいし、一部が出射しないようにしてもよい。望ましくは、正面観察時に単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が入射する割合が観察者の瞳径の半分以下であると、境界部がより目立ちにくくなる。 As described above, in the present embodiment, for each of the right eye and the left eye, the luminous flux corresponding to the boundary between the monocular region and the binocular region incident on the observer's pupil when the observer observes the front is generated by the observer. I try not to get it in my eyes. As a result, the luminous flux corresponding to the boundary portion is not emitted from the optical system, and the luminous flux near the boundary portion is vignetting in the optical system, so that the boundary portion can be prevented from being observed as shown in FIG. 3 (b). .. At that time, as in the present embodiment, when the observer observes the front surface, all the light flux incident on the observer's pupil may not be emitted from the optical system, or a part thereof may not be emitted. good. Desirably, when the ratio of the incident light flux corresponding to the boundary portion between the monocular region and the binocular region during frontal observation is less than half the pupil diameter of the observer, the boundary portion becomes less noticeable.
また、本実施形態では、観察画像の位置は観察者の眼から1.4mになるように光学系で拡大しており、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面と眼との間隔は18mmであり、観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。 Further, in the present embodiment, the position of the observation image is enlarged by the optical system so as to be 1.4 m from the observer's eye, and the light ray effective range is narrowed in the optical system between the surface and the eye. The spacing is 18 mm, which is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous.
また、図5から分かるように、本実施形態の光学系303の切り欠き部と光学系304の切り欠き部は何れも、プリズムを切断した形状となっており、光学系303と光学系304は異なっている。これは、光線の有効範囲以外の光学系をなくすことで、光学系の小型・軽量化につなげるとともに、左右の光学系が内側で干渉することを回避するためである。さらに、内側の光学系を小さくできるので、観察者の鼻にぶつかりにくい画像表示装置とすることができ、快適な観察が可能となる。
Further, as can be seen from FIG. 5, both the notch portion of the
ここで、光学系の表示画面側の面の光線有効範囲は表示画面の大きさと同等であり、この面の光線有効範囲を光学系303の光線有効範囲と光学系304の光線有効範囲を含む範囲としても光学系の大きさには影響しない。そのため、光学系303と光学系304の表示画面側の面の光線有効範囲は等しくしても良い。そのようにすることで、左右の光学系で形状も光線有効範囲も等しい面ができ、加工及び製作を容易にすることができる。
Here, the ray effective range of the surface of the optical system on the display screen side is equivalent to the size of the display screen, and the ray effective range of this surface includes the ray effective range of the
また、光学系303と光学系304の反射面は、図7(a)のように反射膜の反射率が等しくなるように蒸着されている。この反射膜を、図7(b)の光学系311と光学系312のように単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が反射する部分の反射率を下げるようにグラデーションをかけた反射膜とすることで、図8のように光学系の面形状自体は光線有効範囲よりも狭くしなくてもよい。このようにすることで、単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が反射面で反射されにくくなるため、境界部が目立ちにくくなる。
Further, the reflective surfaces of the
このとき、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面は反射膜が形成されている面になり、その面と眼との間隔は40mmである。そのときも観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。 At this time, the surface of the optical system in which the effective range of light rays is narrow is the surface on which the reflective film is formed, and the distance between the surface and the eye is 40 mm. Even at that time, it is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous.
[第4の実施形態]
先ず、本実施形態に係る画像表示装置について、該画像表示装置における表示画面及び光学系、そして該画像表示装置における該表示画面を観察する観察者の眼との関係について、図9を用いて説明する。
[Fourth Embodiment]
First, regarding the image display device according to the present embodiment, the relationship between the display screen and the optical system in the image display device and the eyes of an observer observing the display screen in the image display device will be described with reference to FIG. do.
表示画面405は、観察者の右眼401に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面405に表示された画像からの光束は、光学系403を介して右眼401に導かれる。これにより表示画面405に表示されている画像は光学系403で拡大されて右眼401で観察されることになる。また、表示画面405の中心は右眼視軸407(観察者が正面の無限遠を見た際の右眼401の視軸)を含む垂直断面に対して右側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面405及び光学系403のセットにより右眼401に導かれる画像の画角は、右眼401の入射瞳中心を中心に右眼視軸407から時計回りに45度、反時計回りに30度である。以下では、表示画面405及び光学系403のセットを右眼用表示ユニットと呼称する。
The
表示画面406は、観察者の左眼402に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面406に表示された画像からの光束は、光学系404を介して左眼402に導かれる。これにより表示画面406に表示されている画像は光学系404で拡大されて左眼402で観察されることになる。また、表示画面406の中心は左眼視軸408(観察者が正面の無限遠を見た際の左眼402の視軸であり、右眼視軸407と平行)を含む垂直断面に対して左側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面406及び光学系404のセットにより左眼402に導かれる画像の画角は、左眼402の入射瞳中心を中心に左眼視軸408から時計回りに30度、反時計回りに45度である。以下では、表示画面406及び光学系404のセットを左眼用表示ユニットと呼称する。
The
このような左眼用表示ユニット及び右眼用表示ユニットにより供給された画像を観察者が観察する場合、観察者の正面方向(右眼視軸407及び左眼視軸408と平行)から反時計回りに45度〜30度の範囲(単眼領域)は左眼402のみで観察することになる。また、観察者の正面方向から反時計回りに30度〜時計回りに30度の範囲(両眼領域)は右眼401及び左眼402の両眼で観察することになる。また、観察者の正面方向から時計回りに30度〜45度の範囲(単眼領域)は右眼401のみで観察することになる。その結果、観察者の視界(水平画角)は90度となる。
When the observer observes the image supplied by the left eye display unit and the right eye display unit, it is counterclockwise from the front direction of the observer (parallel to the right eye
このように左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示させて、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の表示画面の大きさが同じときには、左右の眼に同じ画角の観察像を表示させる場合よりも広画角の画像が観察可能となる。 By displaying observation images with different image angles to the left and right eyes in this way so that only some of the image angles overlap with the left and right eyes, when the size of the left and right display screens is the same, the left and right An image with a wider angle of view can be observed than when an observation image with the same angle of view is displayed on the eye.
本実施形態では、右眼401で観察する観察画像の中で両眼領域が画角60°、右眼領域が画角15°であるので、以下の式(4)より、両眼領域の観察画像の面積に対する右眼領域の観察画像の面積の割合Rは約37%となる。
In the present embodiment, in the observation image observed by the
R=(tan(45°)−tan(30°))/(2×tan(30°))
=0.37 … (式4)
この割合Rは45%以下且つ10%以上が望ましく、その理由は、割合Rが45%以下且つ5%以上が望ましい理由と同じである。そこで本実施形態でも第1の実施形態と同様、図9に示す如く、光学系403において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の右眼401に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束498」が光学系403に入射しないようにしている。また、図9に示す如く、光学系404において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の左眼402に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束499」が光学系404に入射しないようにしている。このような光学系の構成により、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が観察者の眼に入射しないようにしている。
R = (tan (45 °) -tan (30 °)) / (2 x tan (30 °))
= 0.37 ... (Equation 4)
The ratio R is preferably 45% or less and 10% or more, and the reason is the same as the reason why the ratio R is preferably 45% or less and 5% or more. Therefore, in this embodiment as well as in the first embodiment, as shown in FIG. 9, the N side of the nose of the observer is notched in the
ここで、本実施形態に係る光学系403は、図10に示す如く、表示画面405からの光束を該光学系403内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系403内で折りたたむことで該光束を観察者の右眼401に導くように構成されている。図10(a)では、表示画面405からの光束は光学系403内の偏心反射曲面で4回反射してから右眼401に導かれている。なお、光学系403内の眼球への出射面は反射と透過の作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。光学系404についても同様に、表示画面406からの光束を該光学系404内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系404内で折りたたむことで該光束を観察者の左眼402に導くように構成されている。なお、光学系404内の眼球への出射面は反射作用と透過作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。
Here, as shown in FIG. 10, the
このような光学系の構成により、光学系の厚さを薄型化している。なお、光学系403及び光学系404は、屈折率が1より大きいガラスやプラスチック等の光学媒質で満たされた透明体により構成される。
With such an optical system configuration, the thickness of the optical system is reduced. The
図10(a)から分かる通り、光学系403(光学系404)は、光学系の内部で中間結像面を有している。中間結像面を有する光学系とすることで、焦点距離を短くすることができ、表示画角を大きくすることができる。 As can be seen from FIG. 10A, the optical system 403 (optical system 404) has an intermediate image plane inside the optical system. By using an optical system having an intermediate image plane, the focal length can be shortened and the display angle of view can be increased.
本実施形態に係る光学系403と光学系404の観察者側の面は同じ関数で表現された自由曲面形状であり、表示画面側の面と反射面も同様に光学系403と光学系404とで同じ関数で表現された自由曲面形状である。そのため、光学系403のすべての光学面が、それぞれの光学面と同じ位置関係にある光学系404の光学面と光学的パワーが同じである。
The surface of the
また、光学系403のすべての光学面の形状は、右眼視軸407を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。同様に、光学系404のすべての光学面の形状は、左眼視軸408を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。そのため、右眼401と左眼402で同じ画角を観察した場合、その画角の光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系で同じであるため、光学系で発生する収差の出方も左右で同じである。その結果、解像力や歪の形の左右での差がほとんどなく、両眼で融像しやすい画像となる。また、光学系403と光学系404を構成する面を自由曲面形状とすることで、偏心収差補正の自由度が増し、良好な画質での画像表示が可能となる。
Further, the shapes of all the optical surfaces of the
図10(a)のように、本実施形態では、右眼視軸407と一致するように光学系403の射出瞳の中心に導かれる光束の表示画面405からの出射角度は15°であり、表示画面405の法線の方向とは異なる。これは、光学系404についても同様である。このようにすることで、設計の自由度が向上し、より光学性能の高い光学系を実現することが可能となる。
As shown in FIG. 10A, in the present embodiment, the emission angle of the luminous flux guided to the center of the exit pupil of the
本実施形態では、図9に示す如く、光学系403の4回目の反射面と出射面の光線有効範囲を、表示画面405から右眼401に導かれる光束の光線有効範囲よりも狭くしている。そしてこれにより、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が観察者の眼に入射しないようにしている。同様に、光学系404の4回目の反射面と出射面の光線有効範囲を、表示画面406から左眼402に導かれる光束の光線有効範囲よりも狭くし、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が観察者の眼に入射しないようにしている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the light ray effective range of the fourth reflection surface and the exit surface of the
このように本実施形態では、右眼及び左眼のそれぞれについて、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が光学系から出射しないようにする。これにより、境界部付近の光束は光学系でケラレるため、境界部が図3(b)のように観察されることを防ぐことができる。その際、本実施形態のように観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する光束のすべてが光学系から射出しないようにしてもよいし、一部が射出しないようにしてもよい。望ましくは、正面観察時に単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が入射する割合が観察者の瞳径の半分以下であると、境界部がより目立ちにくくなる。 As described above, in the present embodiment, for each of the right eye and the left eye, the luminous flux corresponding to the boundary between the monocular region and the binocular region incident on the observer's pupil when the observer observes the front is emitted from the optical system. Do not emit. As a result, since the luminous flux near the boundary portion is vignetting in the optical system, it is possible to prevent the boundary portion from being observed as shown in FIG. 3 (b). At that time, as in the present embodiment, when the observer observes the front surface, all of the light flux incident on the observer's pupil may not be emitted from the optical system, or a part of the light flux may not be emitted from the optical system. good. Desirably, when the ratio of the incident light flux corresponding to the boundary portion between the monocular region and the binocular region during frontal observation is less than half the pupil diameter of the observer, the boundary portion becomes less noticeable.
また、本実施形態では、観察画像の位置は観察者の眼から1.4mになるように光学系で拡大しており、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面と眼との間隔は15mmであり、観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。 Further, in the present embodiment, the position of the observation image is enlarged by the optical system so as to be 1.4 m from the observer's eye, and the light ray effective range is narrowed in the optical system between the surface and the eye. The interval is 15 mm, which is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous.
また、図9から分かるように、本実施形態の光学系403の切り欠き部と光学系404の切り欠き部は何れも、プリズムを切断した形状となっており、光学系403と光学系404は異なっている。これは、光線の有効範囲以外の光学系をなくすことで、光学系の小型・軽量化につなげるとともに、左右の光学系が内側で干渉することを回避するためである。さらに、内側の光学系を小さくできるので、観察者の鼻にぶつかりにくい画像表示装置とすることができ、快適な観察が可能となる。
Further, as can be seen from FIG. 9, both the notch portion of the
ここで、光学系の表示画面側の面の光線有効範囲は表示画面の大きさと同等であり、この面の光線有効範囲を光学系403の光線有効範囲と光学系404の光線有効範囲を含む範囲としても光学系の大きさには影響しない。そのため、光学系403と光学系404の表示画面側の面の光線有効範囲は等しくしても良い。そのようにすることで、左右の光学系で形状も光線有効範囲も等しい面ができ、加工及び製作を容易にすることができる。
Here, the ray effective range of the surface of the optical system on the display screen side is equivalent to the size of the display screen, and the ray effective range of this surface includes the ray effective range of the
また、図10(b)から分かるように、表示画面405からの光束が光学系403に入射して1回目に反射する面と、2回目に反射する面は光学系403の瞳結像面に近い。そのため、この2つの面の光線有効範囲を狭くすると、単眼領域と両眼領域の境界部からの光束以外の光束もケラレてしまうことから、この2つの面の光線有効範囲は狭くしないことが望ましい。
Further, as can be seen from FIG. 10B, the surface on which the light flux from the
[第5の実施形態]
先ず、本実施形態に係る画像表示装置について、該画像表示装置における表示画面及び光学系、そして該画像表示装置における該表示画面を観察する観察者の眼との関係について、図11を用いて説明する。
[Fifth Embodiment]
First, regarding the image display device according to the present embodiment, the relationship between the display screen and the optical system in the image display device and the eyes of an observer observing the display screen in the image display device will be described with reference to FIG. do.
表示画面505は、観察者の右眼501に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面505に表示された画像からの光束は、光学系503を介して右眼501に導かれる。これにより表示画面505に表示されている画像は光学系503で拡大されて右眼501で観察されることになる。また、表示画面505の中心は右眼視軸507(観察者が正面の無限遠を見た際の右眼501の視軸)を含む垂直断面に対して左側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面505及び光学系503のセットにより右眼501に導かれる画像の画角は、右眼501の入射瞳中心を中心に右眼視軸507から時計回りに32度、反時計回りに36度である。以下では、表示画面505及び光学系503のセットを右眼用表示ユニットと呼称する。
The
表示画面506は、観察者の左眼502に提示するために生成された画像を表示するための画面で、表示画面506に表示された画像からの光束は、光学系504を介して左眼502に導かれる。これにより表示画面506に表示されている画像は光学系504で拡大されて左眼502で観察されることになる。また、表示画面506の中心は左眼視軸508(観察者が正面の無限遠を見た際の左眼502の視軸であり、右眼視軸507と平行)を含む垂直断面に対して右側に規定量シフトした位置にある。また、表示画面506及び光学系504のセットにより左眼502に導かれる画像の画角は、左眼502の入射瞳中心を中心に左眼視軸508から時計回りに36度、反時計回りに32度である。以下では、表示画面506及び光学系504のセットを左眼用表示ユニットと呼称する。
The
このような左眼用表示ユニット及び右眼用表示ユニットにより供給された画像を観察者が観察する場合、観察者の正面方向(右眼視軸507及び左眼視軸508と平行)から反時計回りに36度〜32度の範囲(単眼領域)は左眼502のみで観察することになる。また、観察者の正面方向から反時計回りに32度〜時計回りに32度の範囲(両眼領域)は右眼501及び左眼502の両眼で観察することになる。また、観察者の正面方向から時計回りに36度〜32度の範囲(単眼領域)は右眼501のみで観察することになる。その結果、観察者の視界(水平画角)は72度となる。
When the observer observes the image supplied by the left eye display unit and the right eye display unit, it is counterclockwise from the front direction of the observer (parallel to the right eye
このように左右の眼に対して異なる画角の観察像を表示させて、一部の画角のみ左右の眼で重なるようにすることで、左右の表示画面の大きさが同じときには、左右の眼に同じ画角の観察像を表示させる場合よりも広画角の画像が観察可能となる。 By displaying observation images with different angles of view for the left and right eyes in this way so that only some of the angles of view overlap with the left and right eyes, when the size of the left and right display screens is the same, the left and right An image with a wider angle of view can be observed than when an observation image having the same angle of view is displayed on the eye.
本実施形態では、第1〜4の実施形態とは異なり、観察者の耳側ではなく鼻側に単眼領域を設けて画角を広げている。第1〜4の実施形態では、右眼用の光学系の右側の表示画角が左眼用の光学系の右側の表示画角よりも大きく、左眼用の光学系の左側の表示画角が右眼用の光学系の左側の表示画角よりも大きい。そのため、右眼の観察画像と左眼の観察画像とが100%重なることがない。 In the present embodiment, unlike the first to fourth embodiments, the monocular region is provided not on the ear side of the observer but on the nasal side to widen the angle of view. In the first to fourth embodiments, the display angle of view on the right side of the optical system for the right eye is larger than the display angle of view on the right side of the optical system for the left eye, and the display angle of view on the left side of the optical system for the left eye. Is larger than the display angle of view on the left side of the optical system for the right eye. Therefore, the observation image of the right eye and the observation image of the left eye do not overlap 100%.
しかし、本実施形態では右眼用の光学系の右側の表示画角が左眼用の光学系の右側の表示画角よりも小さく、左眼用の光学系の左側の表示画角が右眼用の光学系の左側の表示画角よりも小さい。そのため、ある距離において左眼で観察した画像と右眼で観察した画像とが100%重なり、右眼と左眼の間隔を63mmとすると、本実施形態の表示画角の場合、約0.6mの距離において左眼で観察した画像と右眼で観察した画像とが100%重なる。そのため、観察距離が0.6m付近の近い距離のときには第1〜4の実施形態に比べて両眼領域と単眼領域との境界部が目立ちにくい。 However, in the present embodiment, the display angle of view on the right side of the optical system for the right eye is smaller than the display angle of view on the right side of the optical system for the left eye, and the display angle of view on the left side of the optical system for the left eye is the right eye. It is smaller than the display angle of view on the left side of the optical system for. Therefore, assuming that the image observed with the left eye and the image observed with the right eye overlap 100% at a certain distance and the distance between the right eye and the left eye is 63 mm, the display angle of the present embodiment is about 0.6 m. At this distance, the image observed with the left eye and the image observed with the right eye overlap 100%. Therefore, when the observation distance is a short distance of about 0.6 m, the boundary between the binocular region and the monocular region is less conspicuous than in the first to fourth embodiments.
本実施形態では、右眼501で観察する観察画像の中で両眼領域が画角64°、右眼領域が画角4°であるので、以下の式(5)より、両眼領域の観察画像の面積に対する右眼領域の観察画像の面積の割合Rは約8%となる。
In the present embodiment, in the observation image observed by the
R=(tan(36°)−tan(32°))/(2×tan(32°))
=0.08 … (式5)
上記の通り、この割合Rは45%以下且つ5%以上が望ましい。そこで本実施形態でも第1の実施形態と同様、光学系503において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の右眼501に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束」が光学系503に入射しないようにしている。また、図5に示す如く、光学系504において観察者の鼻N側は切り欠いている。これにより、「観察者が正面を観察した際に観察者の左眼502に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束」が光学系504に入射しないようにしている。このような光学系の構成により、観察者が正面を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部からの光束が観察者の眼に入射しないようにしている。
R = (tan (36 °) -tan (32 °)) / (2 x tan (32 °))
= 0.08 ... (Equation 5)
As described above, this ratio R is preferably 45% or less and 5% or more. Therefore, in the present embodiment as well as in the first embodiment, the nose N side of the observer is notched in the
ここで、本実施形態に係る光学系503は、図12に示す如く、表示画面505からの光束を該光学系503内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系503内で折りたたむことで該光束を観察者の右眼501に導くように構成されている。図12では、表示画面505からの光束は光学系503内の偏心反射曲面で2回反射してから右眼501に導かれている。なお、光学系503内の眼球への出射面は反射と透過の作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。光学系504についても同様に、表示画面506からの光束を該光学系504内の偏心反射曲面で反射させて該光束の光路を該光学系504内で折りたたむことで該光束を観察者の左眼502に導くように構成されている。なお、光学系504内の眼球への出射面は反射作用と透過作用を持つ面であるため、反射は光量のロスをなくすために内部全反射であることが望ましい。
Here, as shown in FIG. 12, the
このような光学系の構成により、光学系の厚さを薄型化している。なお、光学系503及び光学系504は、屈折率が1より大きいガラスやプラスチック等の光学媒質で満たされた透明体により構成される。
With such an optical system configuration, the thickness of the optical system is reduced. The
本実施形態に係る光学系503と光学系504の観察者側の面は同じ関数で表現された自由曲面形状であり、表示画面側の面と反射面も同様に光学系503と光学系504とで同じ関数で表現された自由曲面形状である。そのため、光学系503のすべての光学面が、それぞれの光学面と同じ位置関係にある光学系504の光学面と光学的パワーが同じである。
The surface on the observer side of the
また、光学系503のすべての光学面の形状は、右眼視軸507を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。同様に、光学系504のすべての光学面の形状は、左眼視軸508を含む垂直断面に対して対称な形状で表現されている。そのため、右眼501と左眼502で同じ画角を観察した場合、その画角の光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系で同じであるため、光学系で発生する収差の出方も左右で同じである。その結果、解像力や歪の形の左右での差がほとんどなく、両眼で融像しやすい画像となる。また、光学系503と光学系504を構成する面を自由曲面形状とすることで、偏心収差補正の自由度が増し、良好な画質での画像表示が可能となる。
Further, the shapes of all the optical surfaces of the
図12のように、本実施形態では、右眼視軸507と一致するように光学系503の射出瞳の中心に導かれる光束の表示画面505からの出射角度は8°であり、表示画面505の法線の方向とは異なる。これは、光学系504についても同様である。このようにすることで、設計の自由度が向上し、より光学性能の高い光学系を実現することが可能となる。
As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the emission angle of the luminous flux guided to the center of the exit pupil of the
本実施形態では、図11に示す如く、光学系503において右眼視軸507よりも左側を、表示画面505から右眼501に導かれる光束の光線有効範囲において右眼視軸507よりも左側の範囲よりも狭くしている。そのため、図13(a)に示す如く、観察者が光学系503の左側36°の方向を観察した際には、光束は観察者の眼に入射しない。また、図13(b)に示す如く、観察者が両眼領域と単眼領域との境界部である左側32°の方向を観察した際には、光束の約40%が観察者の眼に入射する。これは、左眼502についても同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, in the
このように本実施形態では、観察者が両眼領域と単眼領域との境界部を観察した際に観察者の瞳に入射する単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が光学系でケラレるため、境界部が図3(b)のように観察されることを防ぐことができる。その際、本実施形態のように観察者が境界部を観察した際に観察者の瞳に入射する光束の40%が光学系から出射しないようにしてもよいし、全部が出射しないようにしてもよい。望ましくは、境界部の観察時に単眼領域と両眼領域の境界部に対応する光束が入射する割合が観察者の瞳径の半分以下であると、境界部がより目立ちにくくなる。 As described above, in the present embodiment, when the observer observes the boundary portion between the binocular region and the monocular region, the luminous flux corresponding to the boundary portion between the monocular region and the binocular region incident on the observer's pupil is the optical system. Since it is eclipsed, it is possible to prevent the boundary portion from being observed as shown in FIG. 3 (b). At that time, 40% of the luminous flux incident on the observer's pupil when the observer observes the boundary portion as in the present embodiment may not be emitted from the optical system, or all of the light flux may not be emitted. May be good. Desirably, when the ratio of the incident light flux corresponding to the boundary portion between the monocular region and the binocular region when observing the boundary portion is less than half of the observer's pupil diameter, the boundary portion becomes less noticeable.
また、本実施形態では、観察画像の位置は観察者の眼から1.4mになるように光学系で拡大しており、光学系の中で光線有効範囲が狭くなっている面と眼との間隔は18mmであり、観察画像の位置の0.1倍より近い。そのため、光学系の中で光線有効範囲が狭い面と観察画像との距離は充分に離れており、光学系のエッジのボケが大きく境界部は目立ちにくくなる。 Further, in the present embodiment, the position of the observation image is enlarged by the optical system so as to be 1.4 m from the observer's eye, and the light ray effective range is narrowed in the optical system between the surface and the eye. The spacing is 18 mm, which is closer than 0.1 times the position of the observed image. Therefore, the distance between the surface of the optical system having a narrow effective range of light rays and the observed image is sufficiently large, and the edge of the optical system is largely blurred and the boundary portion becomes inconspicuous.
また、図14から分かるように、本実施形態の光学系503の切り欠き部と光学系504の切り欠き部は何れも、プリズムを切断した形状となっており、光学系503と光学系504は異なっている。これは、光線の有効範囲以外の光学系をなくすことで、光学系の小型・軽量化につなげるとともに、左右の光学系が内側で干渉することを回避するためである。さらに、内側の光学系を小さくできるので、観察者の鼻にぶつかりにくい画像表示装置とすることができ、快適な観察が可能となる。
Further, as can be seen from FIG. 14, both the notch portion of the
ここで、光学系の表示画面側の面の光線有効範囲は表示画面の大きさと同等であり、この面の光線有効範囲を光学系503の光線有効範囲と光学系504の光線有効範囲を含む範囲としても光学系の大きさには影響しない。そのため、光学系503と光学系504の表示画面側の面の光線有効範囲は等しくしても良い。そのようにすることで、左右の光学系で形状も光線有効範囲も等しい面ができ、加工及び製作を容易にすることができる。
Here, the effective ray range of the surface of the optical system on the display screen side is equivalent to the size of the display screen, and the effective ray range of this surface includes the effective ray range of the
本実施形態の画像表示装置で左右に視差のある画像を観察する場合には、同じ画角を観察した際に光線が通過する光学系の面の形状は左右の光学系でまったく同じではない。しかし、左右での面の形状の差は小さいため、解像力や歪の形の左右での差が小さく両眼で融像しやすい画像となる。 When observing an image having parallax on the left and right with the image display device of the present embodiment, the shape of the surface of the optical system through which the light rays pass when observing the same angle of view is not exactly the same in the left and right optical systems. However, since the difference in surface shape between the left and right is small, the difference in resolution and distortion shape between the left and right is small, and the image is easy to fuse with both eyes.
ここで、一方の眼に導かれる観察像の単眼領域の面積をA、両眼領域の面積をBとすると、0.05≦A/B≦0.45を満たす。なお、以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を適宜組み合わせても構わないし、以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を選択的に使用しても構わない。 Here, assuming that the area of the monocular region of the observation image guided to one eye is A and the area of the binocular region is B, 0.05 ≦ A / B ≦ 0.45 is satisfied. It should be noted that some or all of the above-described embodiments may be combined as appropriate, and some or all of the above-described embodiments may be selectively used.
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other Examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
103:光学系 104:光学系 105:表示画面 106:表示画面 103: Optical system 104: Optical system 105: Display screen 106: Display screen
Claims (8)
一方の眼に導かれる観察像は、他方の眼に導かれる観察像の一部と同じ画角を表示した両眼領域と、該両眼領域とは異なる単眼領域と、を有し、
前記左眼用光学系の少なくとも1つの面において前記左眼に導かれる光線の領域である光線有効領域を前記左眼から見たときに前記左眼の視軸に対して左側よりも右側が小さく、
前記右眼用光学系の少なくとも1つの面において前記右眼に導かれる光線の領域である光線有効領域を前記右眼から見たときに前記右眼の視軸に対して右側よりも左側が小さく、
前記観察者が前記両眼領域と前記単眼領域との境界部または正面を観察した際に、該観察者の左眼の瞳に入射する前記境界部からの光束の一部が前記左眼用光学系に入射もしくは前記左眼用光学系から出射しないように、前記左眼用光学系の少なくとも1つの面の前記光線有効領域が、前記左眼用の画像表示素子から前記左眼に導かれる光束の光線有効領域よりも狭く、
前記観察者が前記境界部または正面を観察した際に、該観察者の右眼の瞳に入射する前記境界部からの光束の一部が前記右眼用光学系に入射もしくは前記右眼用光学系から出射しないように、前記右眼用光学系の少なくとも1つの面の前記光線有効領域が、前記右眼用の画像表示素子から前記右眼に導かれる光束の光線有効領域よりも狭い
ことを特徴とする画像表示装置。 An image display element for the left eye of the observer, an optical system for the left eye for guiding the image of the image display element for the left eye to the left eye of the observer, an image display element for the right eye of the observer, and the like. An image display device including an optical system for the right eye for guiding an image of an image display element for the right eye to the right eye of an observer.
The observation image guided by one eye has a binocular region displaying the same angle of view as a part of the observation image guided by the other eye, and a monocular region different from the binocular region.
When the ray effective region, which is a region of light rays guided to the left eye on at least one surface of the left eye optical system, is viewed from the left eye, the right side is smaller than the left side with respect to the visual axis of the left eye. ,
When the ray effective region, which is a region of light rays guided to the right eye on at least one surface of the right eye optical system, is viewed from the right eye, the left side is smaller than the right side with respect to the visual axis of the right eye. nine,
When the observer observes the boundary portion or the front surface between the binocular region and the monocular region, a part of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the left eye of the observer is the left eye optics. A luminous flux in which the light effective region of at least one surface of the left eye optical system is guided from the left eye image display element to the left eye so as not to enter the system or emit from the left eye optical system. Narrower than the light flux effective area of
When the observer observes the boundary portion or the front surface, a part of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the right eye of the observer is incident on the right eye optical system or the right eye optics. so as not emitted from the system, the light beam effective area of at least one surface of the optical system for the right eye, the possible from the image display device for the right eye have narrower than the effective ray area of the light beam guided to the right eye An image display device characterized by.
前記右眼用の画像表示素子の中心が前記右眼から見たときに前記右眼の視軸を含む垂直断面に対して右側にシフトしている
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The center of the image display element for the left eye is shifted to the left with respect to the vertical cross section including the visual axis of the left eye when viewed from the left eye.
The image according to claim 1 , wherein the center of the image display element for the right eye is shifted to the right with respect to the vertical cross section including the visual axis of the right eye when viewed from the right eye. Display device.
前記右眼用光学系の中で、前記右眼用の画像表示素子から前記右眼に導かれる光束の光線有効領域よりも光線有効領域が狭い面と前記右眼との距離であるL2、前記右眼用の画像表示素子の画像が前記右眼用光学系で拡大された観察像と前記右眼との距離であるD2、がL2<D2×0.1を満たしている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。 In the left eye optical system, L1, which is the distance between the left eye and a surface having a light ray effective region narrower than the ray effective region of the light beam guided from the image display element for the left eye to the left eye, said. The image of the image display element for the left eye is D1, which is the distance between the observation image magnified by the optical system for the left eye and the left eye, and L1 <D1 × 0.1 is satisfied.
In the right eye optical system, L2, which is the distance between the right eye and a surface having a light ray effective region narrower than the ray effective region of the light beam guided from the image display element for the right eye to the right eye, said. The image of the image display element for the right eye is characterized in that D2, which is the distance between the observation image magnified by the optical system for the right eye and the right eye, satisfies L2 <D2 × 0.1. The image display device according to claim 1 or 2.
無限遠を観察した際の左眼の視軸と一致するように前記左眼用光学系の射出瞳の中心に導かれる光線の前記左眼用の画像表示素子からの出射角度が前記左眼用の画像表示素子の法線とは異なる
ことを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。 The emission angle of the light beam guided to the center of the exit pupil of the right eye optical system from the image display element for the right eye so as to coincide with the visual axis of the right eye when observing infinity is for the right eye. Unlike the normal line of the image display element of
The emission angle of the light beam guided to the center of the exit pupil of the left eye optical system from the image display element for the left eye so as to coincide with the visual axis of the left eye when observing infinity is for the left eye. The image display device according to claim 4 , wherein the image display element is different from the normal line of the image display element.
前記観察者が前記境界部または正面を観察した際に該観察者の右眼の瞳に入射する前記境界部からの光束の割合が瞳径の半分以下となるように、前記右眼用光学系の少なくとも1つの光学面の前記光線有効領域が、前記右眼用の画像表示素子から前記右眼に導かれる光束の光線有効領域よりも狭い
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像表示装置。 When the observer observes the boundary portion or the front surface between the binocular region and the monocular region, the ratio of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the left eye of the observer is half or less of the pupil diameter. As described above, the ray effective region of at least one optical surface of the left eye optical system is narrower than the ray effective region of the luminous flux guided from the image display element for the left eye to the left eye.
The optical system for the right eye so that the ratio of the luminous flux from the boundary portion incident on the pupil of the right eye of the observer when the observer observes the boundary portion or the front surface is less than half of the pupil diameter. At least one of the light beam effective area of the optical surface, either from an image display device for the right eye of claims 1 to 6, characterized in that narrower than the effective ray area of the light beam guided to the right eye of 1 The image display device according to the section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017152718A JP6955388B2 (en) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017152718A JP6955388B2 (en) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Image display device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019032413A JP2019032413A (en) | 2019-02-28 |
JP6955388B2 true JP6955388B2 (en) | 2021-10-27 |
Family
ID=65523362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017152718A Active JP6955388B2 (en) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6955388B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110308560B (en) * | 2019-07-03 | 2022-09-30 | 南京玛克威信息科技有限公司 | Control method of VR equipment |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0638246A (en) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Olympus Optical Co Ltd | Vision display device |
JPH06202037A (en) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Canon Inc | Holographic display |
JPH0829725A (en) * | 1994-05-10 | 1996-02-02 | Canon Inc | Stereoscopic image display device |
JPH0961749A (en) * | 1995-08-21 | 1997-03-07 | Olympus Optical Co Ltd | Video display device |
JP3943680B2 (en) * | 1997-01-06 | 2007-07-11 | オリンパス株式会社 | Video display device |
JPH10307263A (en) * | 1997-05-07 | 1998-11-17 | Olympus Optical Co Ltd | Prism optical element and image observation device |
JP4560368B2 (en) * | 2004-10-08 | 2010-10-13 | キヤノン株式会社 | Eye detection device and image display device |
JP4246216B2 (en) * | 2006-05-24 | 2009-04-02 | オリンパス株式会社 | Prism optical element and image observation apparatus |
JP2012242794A (en) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Olympus Corp | Twin lens image display device |
-
2017
- 2017-08-07 JP JP2017152718A patent/JP6955388B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019032413A (en) | 2019-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5290091B2 (en) | Eyeglass-type image display device | |
JP5290092B2 (en) | Eyeglass-type image display device | |
US10782453B2 (en) | Display devices with reflectors | |
JP6641987B2 (en) | Virtual image display | |
JP6019918B2 (en) | Virtual image display device | |
US9019172B2 (en) | Image display apparatus | |
JP2020095205A (en) | Image display device, and eyepiece optical system | |
JP2011059444A (en) | Spectacles-type image display device | |
CN114779475A (en) | Display device and wearable display equipment | |
JP2021124539A (en) | Image observation device | |
WO2019082540A1 (en) | Head-mounted type display device | |
KR101590825B1 (en) | Composite lens for Head Mounted Display and Device comprising the same | |
JPWO2019087996A1 (en) | Retina projection device, Retina projection system | |
JP6955388B2 (en) | Image display device | |
KR20130116548A (en) | Optical system for see-through type head mounted display | |
KR20130116547A (en) | Optical system for see-through type head mounted display | |
CN106226906A (en) | A kind of image display device and head-mounted display apparatus | |
JP4425273B2 (en) | Autostereoscopic device | |
JP2019179084A (en) | Image display device | |
JPH0965245A (en) | Image display device | |
JP2019179083A (en) | Image display device | |
JP2000010042A (en) | Picture observation device | |
JP5781165B2 (en) | Head-mounted image display device | |
JP2017158131A (en) | Head-mounted display device | |
KR101875293B1 (en) | Optical device for virtual image projection display |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200731 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20210103 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210518 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210528 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210727 |
|
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: 20210903 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211001 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6955388 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |