JPH046590A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ィスプレイ等に用いて好適な光学装置に関する。
ディスプレイ等に用いて好適な光学装置に関し、第1の
本発明は1枚乃至複数枚のレンズで構成されたレンズ系
を有する光軸と、光軸上に像を映出させるディスプレイ
と、レンズ系下部に光軸に対し45°傾けて配設したビ
ームスプリッタと、ビームスプリッタの前方に配設した
液晶シャッタとを具備し、ビームスプリッタ後方からの
ぞくことでディスプレイ上の像を虚像として観察する際
に外景も瞬時に確認出来る様にしたものである。第2の
本発明は第1の発明に於ける光学装置に於いて、両眼球
から虚像に至る視線内の少くとも一方に液晶シャッタ等
の遮蔽手段を配設し、片方の視覚情報を欠落させる様に
して片眼で虚像を見て、両眼で見ている効果を出し、両
眼の傾きと水晶体のピント調整間の矛盾を解消させらる
様にしたものである。
特開昭59−117889号公報等に提案されている。
於いて、(6)は実際は複数のレンズから構成された凸
レンズであり、この凸レンズ(6)の前方に透過型液晶
ディスプレイ(7)を保持手段(8)で凸レンズ(6)
と共に保持し、透過型液晶ディスプレイ(7)の表示面
(9)に映像を映出させる。この透過型液晶パネル(7
)は凸レンズ(6)の焦点距離f内に配設する様にされ
ている。又、眼(5)は凸レンズ(6)に対し透過型液
晶ディスプレイ(7)の反対側で1〜3cmの距離に位
置されている。上述の構成で透過型液晶ディスプレイ(
7)は凸レンズ(6)の焦点距離f内に配設されている
ため、照射される自然光或は案内光(10)によって透
過型液晶ディスプレイ(7)の画像(9)を眼(5)側
から凸レンズ(6)を介してみた場合には実際の映像画
像(9)のある位置よりも遠くに拡大して虚像(4)を
みることが出来る。第1O図は第9図の光学系の平面図
であり、左右眼(5L) (5R>と左右の透過型液晶
ディスプレイ(7L) (7R>間に拡大用の左右凸レ
ンズ(6L) (6R)を設け、左右の透過型液晶ディ
スプレイ(71,) (7R)に映出した映像を拡大さ
せると共に立体化された虚像を左右虚像面(4L) (
4R)上に映出させる様にしている。
像ディスプレイでは左右両眼(5L) (5R)の直前
に左右凸レンズ(6L) (6R)が配設されているた
めに、この様な構成の虚像ディスプレイを装着すると、
外景の確認が全く出来ずこの装置を外さなければ外景を
見ることが出来ないため大変危険であった。
水晶体のピント調整間に矛盾を生ずる。一般には第10
図で示した左右眼(5L) (5R)で視る左右虚像面
(4L) (4R)上の映像を一致させる必要がある。
は個人的に異なるため左右凸レンズ(6L) (6R)
間の距離12 を動かす必要が生ずる。すると左右虚像
面(4L) (4R)に映出される映像位置がずれる問
題が発生する。第11図は左右の虚像面がずれた例を説
明するための線図である。第11図で(4L)は左目用
の虚像面、(4幻は右目用の虚像面である。左眼(5L
)でみた虚像面(4L)上の所定の点AL 、と右眼(
5R)でみた虚像面(4R)上の所定の点Am は本来
同一場所に表示されるべきものである。
(5R)の傾きは左右夫々θ1.θ2となり、平面S、
上のA点を仮想的に視ていることになる。ところが、左
右眼(5L) (5R口よ虚像面(4R) (4L)の
点AR。
両眼の傾きが一致せずに眼球疲労へとつながる問題があ
った。
、その第1の目的とするところは虚像をハーフミラに反
射させて確認できる様にすると共にハーフミラ−前方に
液晶シャッタを配設して外光の調整が出来る様にして、
外景を瞬時に確認できる様にしたものである。本発明の
第2の目的とするところは一方の目の手前に液晶シャッ
タを置き、他の片眼で虚像を視て、両眼で虚像を見る効
果を出すので水晶体のピント調整間 いものが得られる。
に第1の発明は1枚乃至複数枚のレンズで構成されたレ
ンズ系(6)を有する光軸O×と、光学Ox上に像を映
出させるディスプレイ(7)と、レンズ系下部に光軸に
対し45°傾けて配設したビームスプリッタ(2)と、
このビームスプリッタ(2)の前方に配設した液晶シャ
ッタ(3)とを具備し、ビームスプリッタ(2)後方か
らのぞくことでディスプレイ(7)上の像を虚像として
観察する様にしたものであり、第2の発明は第2図に示
されている様に第1の請求項に於ける光学装置に於いて
、両眼法(乳) (5R)から虚像(4L) (4R)
に至る視線(12)内の少くとも一方に液晶シャッタ等
の遮蔽手段(13)を配設し、片方の視覚情報を欠落さ
せる様にして成るものである。
シャッタ(3)を透過状態にすれば外景を瞬時に確認す
ることが出来る。又、ディスプレイ(7)を発光状態に
して像を映出させ、液晶シャッタ(3)を透過状態にす
れば外景と虚像の両方を確認することの出来る光学装置
が得られるので外景の確認を上述のいずれかで行なえる
ので外景が眼鏡等を外さなければ行なえない弊害が除去
出来る。
させて、両眼の傾きと水晶体のビン)1!整の矛盾を解
消し得るものが得られる。
して表示する虚像ディスプレイ装置について説明する。
ある。第1図に於いて、1枚乃至数枚のレンズで構成さ
れた凸レンズ(簡単のため1枚の凸レンズで示しである
。)系〔6〕の光学OXに対しミラー(1)を45°傾
けて配置し、光軸Oxを90°折り曲げて、上記凸レン
ズ系の焦点F1 とミラー(1)の中間に折り曲げた
光学oxに対して垂直にビューファインダ用ディスプレ
イ(7)を配設する。更に凸レンズ系(6)の下側にビ
ームスプリッタ(本例ではハーフミラ−、ハーフプリズ
ム、ダブルウォラストプリズム等も含めてビームスプリ
ッタと記す)(2)を光学Oxに対し45°傾けて配設
する。このビームスプリッタ(2)の前方に液晶シャッ
タ(3)を設け、この液晶シャッタ〔3〕を閉じた状態
で液晶シャッタ(3)の前方の眼〔5)の位置からのぞ
くとビューファインダ用ディスプレイ〔7〕に映出した
像を虚像(4)として観察することが出来る。ビューフ
ァインダ用ディスプレイ(7)は光学OX上に配したミ
ラー(1)で反射することで工学的には(11)の位置
にあると考えられ、焦点もF位置にあると考えてよいの
でビューファインダ用ディスプレイ(7)とミラー(1
)を移動させれば凸レンズ(6)と(11)の位置が変
化し、虚像(4)の位置を第1図の矢印D−D’で示す
様に移動させて視度を調整することが可能となる。又、
外景の確認を瞬間的に行ないたい時にはビューファイン
ダ用ディスプレイ(7)の発光を停止させ、液晶シャッ
タ(3)を透過状態にする様に成せばよい。又、外景と
虚像の両者を確認したい時にはビューファインダ用ディ
スプレイ(7)を発光状態にし、液晶シャッタ(3)を
透過状態にすればよいので外景の確認を上述の両者のい
ずれかで容易に行なうことが出来る。
ものである。第2図で、左右眼(5L) (5R)から
左右虚像が映出される虚像面(4L) (4R)に至る
光路に於いて、左右眼(5L) (5R)から左右虚像
面(4L) (4R)に至る視線の光路は図の様に四角
錐(12L)(12R) と成されている。今、右眼
(5R)が右虚像面(4R)上に第1図と同様の構成に
よって虚像をみている場合に、左眼(5L)の左虚像面
(4R)の手前に出来る四角錐(12L) の断面に
液晶シャッタ(13)を配設し、左眼(5R)が左虚像
面(4L)上にみるべき虚像の視覚情報を奪う様にする
。この場合に四角錐(12L) の光路に挿入する液
晶シャッタ(13)を第3図A、Bに示す様に構成させ
る。第3図Aは液晶シャッタ(13)が「オン」状態の
透過率を示し、第3図Bは液晶シャッタ(13)が「オ
フ」状態の透過率を示している。第3図Aの「オン」状
態では中心の外光の透過率は0%とし、液晶シャッタ(
13)の周辺部では25%、更にその外周部では50%
、75%と周辺部に行くにしたがって透過率を高くして
いく、ただし、50%と75%の透過領域では透過率に
波長依存性のないNDフィルタを用い、透過率0%及び
25%の部分は液晶シャッタとする。更に、液晶シャッ
タ(13)とNDフィルタ(13b) の四隅(13
a) に比較的大きなRをつけて、液晶シャッタを眼
の近くに配置した場合に輪郭がボケで液晶シャッタ(1
3)の存在が意識されない様にする。第3図Bの「オフ
」状態では液晶シャッタ(13)部分の透過率を50%
に選択しである。
て、この液晶シャッタ(13)を「オフ」状態にすると
、右眼(5R)だけで左虚像面(4R)上の虚像を視て
いても、両眼で視ている錯覚を生ずる。勿論、液晶シャ
ッタ(13)を右眼(5R)側に設け、ビームスプリッ
タ及び液晶シャッタ(3)を含む虚像拡大光学系を左眼
(5シ)側に設けてもよい。この様な錯覚が生ずる理由
を第4図で説明する。第4図で左右眼(4L) (4R
)の網膜(14L) (14R)上の刺激は視神経(1
5L)(15R)を通じて視神経交叉部(16)に送ら
れてから視索(17)を介して反対側の大脳右半球(1
8R) と大脳左半球(18L) に達する。この
様に視神経交叉部(16)で視神経が半交叉しているた
めに左右眼(5L)(5R)で視られた刺激は脳内で合
致されて両眼立体視が行なわれる。第2図の例によれば
、虚像を表示してい−ない方の眼球にふける虚像表示領
域(第2図の四角錐(13)の領域)の視覚情報が欠落
しているために人間の両眼視システムにおいては左眼の
欠落情報を右眼の視覚情報でおぎなって結局面眼で同じ
虚像を視る効果が生じると考えられる。
表示しても、人間の視覚処理システム機能を利用して両
眼視効果を住みだすたtに従来の2眼虚像式の様に両眼
の傾きと水晶体のピント調整間の矛盾は発生しないこと
になる。
スプレイ(7)と液晶シャッタ(3)及び(13)の制
御回路を第5図に示す。第5図でビューファインダ用デ
ィスプレイ(7〕を表示させるためのコントロール信号
(19)はディスプレイコントロール回路(21)で生
成され、液晶シャッタ(3)及び(13)には液晶シャ
ッタ制御回路(38)からの電圧V1 及び/又はV2
で制御が成される。
る。コンポジットビデオ信号(20)はR(赤)。
ードするコンポジット−RGBデコーダ(34)及ヒシ
ンク信号に分離するシンクセパレータ(22)に供給さ
れる。シンクセパレータ(22)ではコンポジットビデ
オ信号(20)からコンポジットシンク信号(以下C3
YNCと記す) (28)が分離される。コンポジット
−RBGデコーダ(34)からはRGBのビデオ信号(
35)がデコードされてディスプレイコントロール信号
発生回路(33)に供給される。シンクセパレータ(2
2)から出力されたC3YNC(28) はゲインロ
ック(GEN LOCK)回路(29)に供給されて、
水平垂直同期信号(以下)ISYNC及びVSYNCと
記す)(30)及び(31)並にクロック信号(32)
を生成しディスプレイコントロール信号発生回路(33
)に供給される。ディスプレイコントロール信号発生回
路(33)テハ上述ノ)ISYNC(30) 、VS
YNC(31) 並ニクロック信号(32)と手動ス
イッチ(36)の操作で得られるオン/オフ切換え信号
(37)並にコンポジッ)−RGBデコーダ(34)か
らのRGBビデオ信号(35)からビューファインダ用
ディスプレイ(7)を制御するコントロール信号(19
)を生成する。
13)をオン、オフ制御する手動スイッチ(39)から
のオン/オフ切換信号(39a) を液晶シャッタ透
過率コントロール回路(40)に供給し、液晶シャッタ
(3)又は/及び(13)をコントロールする電圧V+
又は/及びV2 を生成する。ここで電圧V、は液晶
シャッタ〔3)又は(13)の透過率を0%又は50%
に設定する電圧であり、電圧V2 は透過率を25%又
は50%に設定する電圧であり、本例では、電圧V1を
液晶シャッタ(3)に供給し、電圧V、及びv2を液晶
シャッタ(13)に供給する様にする。第6図に上述し
た液晶シャッタ (13)の側断面図を示す。
明したNDフィルタ(13a) が設けられている。
13a ’)は透過率が50%のNDフィルタである。
間に液晶(43)を封入し一方のガラス(41)の電極
を全面透明導電膜(44)として接地電位に落とすと共
に他方のガラスの電極を中心部電極(45)と周辺部電
極(46)に分離した透明導電膜とし、周辺部電極(4
6)に電圧v2を中心部電極(45)に電圧VI を供
給する様にしている。第7図及び第8図は本発明の光学
装置を眼鏡に取り付けた場合の実施例を示すものである
。
的光学系を示すものであり、第7図及び第8図によって
全体的構成を説明する。図で(50)は本例の光学装置
を眼鏡に取り付けた全体的な構成を示し、眼鏡(51)
の固定具(52)で光学装置(50)が眼鏡(51)に
固定されている。光学装置は第8図に示されている様に
ビニ−ファインダ用ディスプレイ(7)とミラー(1)
を第1の筐体(53)に固定すると共にこの第1の筐体
(54)の外側に延設したアーム(55)に眼鏡固定具
(52)を垂下させ、この固定具(52)で眼鏡(51
)に固定する。第1の筐体(53)には第2の筐体(5
4)が摺動自在に嵌着され、この第2の筐体(54)に
凸レンズ(6)系やビームスプリッタ(2)及び液晶シ
ャッタ〔3)が固定され、第1及び第2の筐体間の摩擦
によってスライドが成され、先に説明した視度調整が行
なわれて、虚像位置をD−D’方向に変化させる。片方
の眼鏡(51)のレンズ面と平行に液晶シャッタ(13
)が固定具(52)で取り付けられている。第5図で説
明したディスプレイコントロール回路(21)及び液晶
シャッタ制御回路(38)は筐体(60)に内蔵され、
手動操作スイッチ(36)及び(39)は筐体(60)
の例えば左側面に取り付けられ、接栓(61)を介して
コントロール信号(19)及び電圧Vl 及び/又はV
、がビニ−ファインダ用ディスプレイと液晶シャッタ(
3)及び(13)に供給される。
2)から筐体(60)側に接栓(63)を介して供給さ
れる。小型VTRと制御回路系の内蔵された筐体(60
)は−体化され、肩から下げるか、バンド等で腰に固定
する様に成されている。
メラのビューファインダの光学装置として利用すること
も出来る。更に赤外線カメラを接続して液晶シャッタを
透過状態とすればヘッドアップディスプレイ (操縦者
等が必要とする情報をフロントガラス内面に虚像として
外景と重畳するディスプレイ)の光学装置にも利用でき
るもので、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し
得ることは明らかである。
視ている時に瞬間に外景だけを見ることが出来る様に切
り換えたり、液晶シャッタを開けたままで虚像と外景を
同時に確認することが出来るので、従来の様に外景の確
認を行なうとき光学装置を顔から外す必要がなく、瞬間
に外景の確認が出来る。更に片目だけで虚像を表示して
るにもかかわらず両眼で虚像を視ている効果が得られ、
両眼の傾きと水晶体のピント調整に矛盾を生じない光学
装置を得ることが出来る。
2図は本発明の光学装置の他の実施例を示す原理図、第
3図は本発明に用いる液晶シャッタの構成図、第4図は
両眼視効果の説明図、第5図は本発明の光学装置に用い
る制御回路の一実施例を示す系統図、第6図は本発明に
用いる液晶シャフタの側断面図、第7図は本発明の光学
装置の全体的な構成図、第8図は第7図のA−A方向に
沿った側断面図、第9図は従来の液晶立体テレビの光学
系の模式図、第10図は従来の液晶立体テレビの平面図
、第11図は虚像面のずれを説明するための線図である
。 (2)はビームスプリッタ、(3)(13)は液晶シャ
ッタ、(5)は眼、(6)は凸レンズ、(7)はビュー
ファインダ用ディスプレイである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、1枚乃至複数枚のレンズで構成されたレンズ系を有
する光軸と、 上記光軸上に像を映出させるディスプレイと、上記レン
ズ系下部に上記光軸に対し45゜傾けて配設したビーム
スプリッタと、 上記ビームスプリッタの前方に配設した液晶シャッタと
を具備し、 上記ビームスプリッタ後方からのぞくことで上記ディス
プレイ上の像を虚像として観察し得る様にして成ること
を特徴とする光学装置。 2、第1の請求項に於ける光学装置に於いて両眼球から
虚像に至る視線内の少くとも一方に液晶シャッタ等の遮
蔽手段を配設し、片方の視覚情報を欠落させる様にして
成ることを特徴とする光学装置。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP2108079A JP2762677B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 光学装置 |
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US07/690,559 US5153569A (en) | 1990-04-24 | 1991-04-24 | Visual image display apparatus having a video display for one eye and a controllable shutter for the other eye |
EP91303693A EP0454443B1 (en) | 1990-04-24 | 1991-04-24 | Spectacles incorporating display means for a stereoscopic viewing system |
DE69113101T DE69113101T2 (de) | 1990-04-24 | 1991-04-24 | Optisches Gerät für ein stereoskopisches Betrachtungssystem. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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