JPH06242396A - 頭部装着型映像表示装置 - Google Patents
頭部装着型映像表示装置Info
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- JPH06242396A JPH06242396A JP11156093A JP11156093A JPH06242396A JP H06242396 A JPH06242396 A JP H06242396A JP 11156093 A JP11156093 A JP 11156093A JP 11156093 A JP11156093 A JP 11156093A JP H06242396 A JPH06242396 A JP H06242396A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ノーマルサイズとワイドサイズの映像を切り
換えて表示する際、表示素子の画素をほぼ全て利用し、
光学系を取り外す必要もない、明るく高解像度で取り扱
いやすい頭部装着型映像表示装置。 【構成】 映像を表示する映像表示素子２と、映像表示
素子２に表示された映像を観察者の眼球に投影する投影
光学系とを有する頭部装着型映像表示装置において、投
影光学系中にアナモルフィックレンズ３、シリンドリカ
ルレンズ４等からなるアナモルフィック光学系を設け、
このアナモルフィック光学系を光軸の周りで回転可能に
して、これを光軸の周りで相互に９０°回転切り換えす
れば、ノーマルサイズとワイドサイズの映像を共に観賞
することができる。
換えて表示する際、表示素子の画素をほぼ全て利用し、
光学系を取り外す必要もない、明るく高解像度で取り扱
いやすい頭部装着型映像表示装置。 【構成】 映像を表示する映像表示素子２と、映像表示
素子２に表示された映像を観察者の眼球に投影する投影
光学系とを有する頭部装着型映像表示装置において、投
影光学系中にアナモルフィックレンズ３、シリンドリカ
ルレンズ４等からなるアナモルフィック光学系を設け、
このアナモルフィック光学系を光軸の周りで回転可能に
して、これを光軸の周りで相互に９０°回転切り換えす
れば、ノーマルサイズとワイドサイズの映像を共に観賞
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、観察者の頭部に保持す
る頭部装着型映像表示装置に関し、特に、ノーマルサイ
ズとワイドサイズの映像を切り換えて表示できる頭部装
着型映像表示装置に関する。
る頭部装着型映像表示装置に関し、特に、ノーマルサイ
ズとワイドサイズの映像を切り換えて表示できる頭部装
着型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、頭部装着型映像表示装置におい
て、表示画面のアスペクト比が例えば４：３のノーマル
サイズと１６：９のワイドサイズの両者を切り換えて表
示するには、図８（ａ）に示すように、アスペクト比が
４：３のノーマルサイズの表示素子２１を用い、その表
示素子２１にワイドサイズの信号を表示するとき、その
表示面の上下２２を少しずつカットして表示している。
この方法では、画素の利用効率が悪く、画面も小さくな
る。
て、表示画面のアスペクト比が例えば４：３のノーマル
サイズと１６：９のワイドサイズの両者を切り換えて表
示するには、図８（ａ）に示すように、アスペクト比が
４：３のノーマルサイズの表示素子２１を用い、その表
示素子２１にワイドサイズの信号を表示するとき、その
表示面の上下２２を少しずつカットして表示している。
この方法では、画素の利用効率が悪く、画面も小さくな
る。
【０００３】そこで、１つの対応策として、図８（ｂ）
に示すように、表示素子２３を円形にし、ノーマルサイ
ズ２４からワイドサイズ２５へアスペクト比を変えて
も、表示画面が小さくならないようにしている（特開平
４−１７７９８６号）。
に示すように、表示素子２３を円形にし、ノーマルサイ
ズ２４からワイドサイズ２５へアスペクト比を変えて
も、表示画面が小さくならないようにしている（特開平
４−１７７９８６号）。
【０００４】もう１つの対応策として、図８（ｃ）、
（ｄ）に示すように、ノーマルサイズの表示素子２１に
ワイドサイズの信号を圧縮して表示し、凹面シリンドリ
カルミラー２６と凹面鏡２７又はシリンドリカルフレネ
ルレンズ２８等の光学系を用いて、ワイドサイズへ拡大
し表示するようにしている（特開平４−９７６７１
号）。
（ｄ）に示すように、ノーマルサイズの表示素子２１に
ワイドサイズの信号を圧縮して表示し、凹面シリンドリ
カルミラー２６と凹面鏡２７又はシリンドリカルフレネ
ルレンズ２８等の光学系を用いて、ワイドサイズへ拡大
し表示するようにしている（特開平４−９７６７１
号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８
（ｂ）のように、円形の表示素子を用いる場合、表示面
の一部が常に利用されないため、画素の利用効率は悪い
と言う問題点がある。また、図８（ｃ）、（ｄ）のよう
に、画面を一方向に拡大する光学系を用いる場合、ノー
マルサイズの表示をするとき、表示素子の前の光学系を
取り外す必要があり、取り扱いと保管の問題がある。
（ｂ）のように、円形の表示素子を用いる場合、表示面
の一部が常に利用されないため、画素の利用効率は悪い
と言う問題点がある。また、図８（ｃ）、（ｄ）のよう
に、画面を一方向に拡大する光学系を用いる場合、ノー
マルサイズの表示をするとき、表示素子の前の光学系を
取り外す必要があり、取り扱いと保管の問題がある。
【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ノーマルサイズとワイドサ
イズの映像を切り換えて表示する際、表示素子の画素を
ほぼ全て利用し、光学系を取り外す必要もない、明るく
高解像度で取り扱いやすい頭部装着型映像表示装置を提
供することである。
たものであり、その目的は、ノーマルサイズとワイドサ
イズの映像を切り換えて表示する際、表示素子の画素を
ほぼ全て利用し、光学系を取り外す必要もない、明るく
高解像度で取り扱いやすい頭部装着型映像表示装置を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の頭部装着型映像表示装置は、映像を表示する映像表
示素子と、前記映像表示素子に表示された映像を観察者
の眼球に投影する投影光学系とを有する頭部装着型映像
表示装置において、前記投影光学系がアナモルフィック
光学系を含み、かつ、前記アナモルフィック光学系が光
軸の周りで回転可能になっていることを特徴とするもの
である。
明の頭部装着型映像表示装置は、映像を表示する映像表
示素子と、前記映像表示素子に表示された映像を観察者
の眼球に投影する投影光学系とを有する頭部装着型映像
表示装置において、前記投影光学系がアナモルフィック
光学系を含み、かつ、前記アナモルフィック光学系が光
軸の周りで回転可能になっていることを特徴とするもの
である。
【０００８】もう１つの本発明の頭部装着型映像表示装
置は、映像を表示する映像表示素子と、前記映像表示素
子に表示された映像を観察者の眼球に投影する投影光学
系とを有する頭部装着型映像表示装置において、前記投
影光学系がアナモルフィック光学系を含み、かつ、前記
アナモルフィック光学系が光軸の周りで回転可能になっ
ており、前記映像表示素子に表示された映像の前記アナ
モルフィック光学系による像の縦横の倍率の違いを補償
するように、前記映像表示素子に表示される映像の縦横
の倍率を異ならせて表示するように構成されていること
を特徴とするものである。
置は、映像を表示する映像表示素子と、前記映像表示素
子に表示された映像を観察者の眼球に投影する投影光学
系とを有する頭部装着型映像表示装置において、前記投
影光学系がアナモルフィック光学系を含み、かつ、前記
アナモルフィック光学系が光軸の周りで回転可能になっ
ており、前記映像表示素子に表示された映像の前記アナ
モルフィック光学系による像の縦横の倍率の違いを補償
するように、前記映像表示素子に表示される映像の縦横
の倍率を異ならせて表示するように構成されていること
を特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明においては、映像表示素子に表示された
映像を観察者の眼球に投影する投影光学系がアナモルフ
ィック光学系を含み、かつ、このアナモルフィック光学
系が光軸の周りで回転可能になっているので、アナモル
フィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回転切り換
えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映像を共に
観賞することができる。しかも、映像表示素子を大型化
する必要もなく、画素の利用効率が高く、明るく高解像
度の表示が可能である。さらに、アスペクト比を変える
とき、光学系を取り外す必要もなく、取り扱いやすい。
映像を観察者の眼球に投影する投影光学系がアナモルフ
ィック光学系を含み、かつ、このアナモルフィック光学
系が光軸の周りで回転可能になっているので、アナモル
フィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回転切り換
えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映像を共に
観賞することができる。しかも、映像表示素子を大型化
する必要もなく、画素の利用効率が高く、明るく高解像
度の表示が可能である。さらに、アスペクト比を変える
とき、光学系を取り外す必要もなく、取り扱いやすい。
【００１０】
【実施例】本発明の頭部装着型映像表示装置のノーマル
サイズからワイドサイズへの表示画面のアスペクト比の
切り換えは、表示素子の画面の投影光学系をアナモルフ
ィック光学系で構成し、その光学系を光軸の周りで９０
°回転して行い、表示素子に表示する映像を表示のアス
ペクト比に応じて拡大又は縮小することである。
サイズからワイドサイズへの表示画面のアスペクト比の
切り換えは、表示素子の画面の投影光学系をアナモルフ
ィック光学系で構成し、その光学系を光軸の周りで９０
°回転して行い、表示素子に表示する映像を表示のアス
ペクト比に応じて拡大又は縮小することである。
【００１１】以下、図面を参照にして本発明のいくつか
の実施例について説明する。図１に第１実施例の頭部装
着型映像表示装置の光学系を示す。左右の目１、１′に
それぞれ映像を表示する液晶表示素子（ＬＣＤ）２、
２′の画面のアスペクト比は、横：縦が１．５３９６：
１に設定されている。それぞれの目につき、アナモルフ
ィックレンズ３、３′とシリンドリカルレンズ４、４′
は一体になって光軸の周りで回転するように配置されて
いる。
の実施例について説明する。図１に第１実施例の頭部装
着型映像表示装置の光学系を示す。左右の目１、１′に
それぞれ映像を表示する液晶表示素子（ＬＣＤ）２、
２′の画面のアスペクト比は、横：縦が１．５３９６：
１に設定されている。それぞれの目につき、アナモルフ
ィックレンズ３、３′とシリンドリカルレンズ４、４′
は一体になって光軸の周りで回転するように配置されて
いる。
【００１２】シリドリカルレンズ４、４′の曲率が付い
た面は凹面とし、その焦点距離をｆs とする。アナモル
フィックレンズ３、３′の焦点距離は、シリドリカルレ
ンズ４、４′の曲率が付いた断面内ではｆAr、シリドリ
カルレンズ４、４′の母線と光軸を含む断面内ではｆAh
とする。シリドリカルレンズ４、４′とアナモルフィッ
クレンズ３、３′の合成焦点距離は、シリドリカルレン
ズ４、４′の母線を含む面内ではｆAhであり、母線に垂
直な面内では、レンズ間隔をｄとすると、 Ｆ＝１／（１／ｆs ＋１／ｆAr −ｄ／ｆs ｆAr） となる。
た面は凹面とし、その焦点距離をｆs とする。アナモル
フィックレンズ３、３′の焦点距離は、シリドリカルレ
ンズ４、４′の曲率が付いた断面内ではｆAr、シリドリ
カルレンズ４、４′の母線と光軸を含む断面内ではｆAh
とする。シリドリカルレンズ４、４′とアナモルフィッ
クレンズ３、３′の合成焦点距離は、シリドリカルレン
ズ４、４′の母線を含む面内ではｆAhであり、母線に垂
直な面内では、レンズ間隔をｄとすると、 Ｆ＝１／（１／ｆs ＋１／ｆAr −ｄ／ｆs ｆAr） となる。
【００１３】さらに、両断面内の焦点を一致させるため
には、 ｆAh＝（ｆs ｆAr＋ｄｆAr−ｄ2 ）／（ｆAr＋ｆs −
ｄ） を満足するようにする。
には、 ｆAh＝（ｆs ｆAr＋ｄｆAr−ｄ2 ）／（ｆAr＋ｆs −
ｄ） を満足するようにする。
【００１４】さらに、両断面内の焦点距離の比がＦ／ｆ
Ah＝１．１５４７となるようにする。
Ah＝１．１５４７となるようにする。
【００１５】このように構成すると、いま、シリドリカ
ルレンズ４、４′の母線が縦方向に位置するとき（図１
の点線の光路）、目１、１′で観賞する像の倍率の横縦
比は１．１５４７：１になる。したがって、ＬＣＤ２、
２′の表示面の像の横縦比は１６：９になる。一体のア
ナモルフィックレンズ３、３′とシリンドリカルレンズ
４、４′からなるアナモルフィック光学系を光軸の周り
で９０°回転すると（（図１の実線の光路）、ＬＣＤ
２、２′の表示面の像の横縦比は４：３になる。したが
って、本実施例のＬＣＤのアスペクト比に合うように、
ワイドサイズの映像信号は、横方向に１／１．１５４７
に圧縮し、ノーマルサイズの映像信号は縦方向に１／
１．１５４７に圧縮してＬＣＤ２、２′に表示し、上記
アナモルフィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回
転切り換えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映
像を共に観賞することができる。しかも、画素の利用効
率が高く、特に表示素子が大形化されることもない。
ルレンズ４、４′の母線が縦方向に位置するとき（図１
の点線の光路）、目１、１′で観賞する像の倍率の横縦
比は１．１５４７：１になる。したがって、ＬＣＤ２、
２′の表示面の像の横縦比は１６：９になる。一体のア
ナモルフィックレンズ３、３′とシリンドリカルレンズ
４、４′からなるアナモルフィック光学系を光軸の周り
で９０°回転すると（（図１の実線の光路）、ＬＣＤ
２、２′の表示面の像の横縦比は４：３になる。したが
って、本実施例のＬＣＤのアスペクト比に合うように、
ワイドサイズの映像信号は、横方向に１／１．１５４７
に圧縮し、ノーマルサイズの映像信号は縦方向に１／
１．１５４７に圧縮してＬＣＤ２、２′に表示し、上記
アナモルフィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回
転切り換えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映
像を共に観賞することができる。しかも、画素の利用効
率が高く、特に表示素子が大形化されることもない。
【００１６】次に、図２を参照にして本発明の第２実施
例について説明する。この実施例は、アナモルフィック
光学系として、シリンドリカルレンズ４、４′とアナモ
ルフィック凹面鏡５、５′を用いる実施例である。図２
において、左右のＬＣＤ２、２′の画面のアスペクト比
は、横：縦が１．５３９６：１に設定する。シリンドリ
カルレンズ４、４′は光軸周りに回転するように配置さ
れ、アナモルフィック凹面鏡５、５′は、その縦方向及
び横方向の曲率中心と光軸が折り返す点とを結んだ軸
Ａ、Ａ′を中心に回転するように配置されている（な
お、本願においては、このような回転も光軸の周りでの
回転と呼ぶことにする。）。シリンドリカルレンズ３、
３′とアナモルフィック凹面鏡５、５′による光学系の
倍率は、横方向と縦方向の比が１．１５４７：１になる
ように設計されている。
例について説明する。この実施例は、アナモルフィック
光学系として、シリンドリカルレンズ４、４′とアナモ
ルフィック凹面鏡５、５′を用いる実施例である。図２
において、左右のＬＣＤ２、２′の画面のアスペクト比
は、横：縦が１．５３９６：１に設定する。シリンドリ
カルレンズ４、４′は光軸周りに回転するように配置さ
れ、アナモルフィック凹面鏡５、５′は、その縦方向及
び横方向の曲率中心と光軸が折り返す点とを結んだ軸
Ａ、Ａ′を中心に回転するように配置されている（な
お、本願においては、このような回転も光軸の周りでの
回転と呼ぶことにする。）。シリンドリカルレンズ３、
３′とアナモルフィック凹面鏡５、５′による光学系の
倍率は、横方向と縦方向の比が１．１５４７：１になる
ように設計されている。
【００１７】この例でも、アナモルフィック光学系の倍
率の横縦比が１．１５４７：１のときに、観察されるＬ
ＣＤ２、２′の表示画面の像の横縦比は１６：９とな
り、アナモルフィック凹面鏡５、５′とシリンドリカル
レンズ３、３′を光軸の周りで９０°回転すると、像の
横縦比は４：３となる。そして、ワイドサイズの映像
は、横方向に１／１．１５４７に圧縮して表示し、ノー
マルサイズの映像は、縦方向に１／１．１５４７に圧縮
して表示すれば、ノーマルサイズ、ワイドサイズ共に、
シリンドリカルレンズ４、４′とアナモルフィック凹面
鏡５、５′を回転することにより、歪みのない通常の映
像として観察することができる。なお、この実施例にお
いては、第１実施例の利点に加え、顔面から前方への飛
び出し量が小さい頭部装着型映像表示装置を構成するこ
とができる利点がある。
率の横縦比が１．１５４７：１のときに、観察されるＬ
ＣＤ２、２′の表示画面の像の横縦比は１６：９とな
り、アナモルフィック凹面鏡５、５′とシリンドリカル
レンズ３、３′を光軸の周りで９０°回転すると、像の
横縦比は４：３となる。そして、ワイドサイズの映像
は、横方向に１／１．１５４７に圧縮して表示し、ノー
マルサイズの映像は、縦方向に１／１．１５４７に圧縮
して表示すれば、ノーマルサイズ、ワイドサイズ共に、
シリンドリカルレンズ４、４′とアナモルフィック凹面
鏡５、５′を回転することにより、歪みのない通常の映
像として観察することができる。なお、この実施例にお
いては、第１実施例の利点に加え、顔面から前方への飛
び出し量が小さい頭部装着型映像表示装置を構成するこ
とができる利点がある。
【００１８】さらに、図３に本発明の第３実施例を示
す。この実施例は、第１実施例のシリンドリカルレンズ
４、４′とアナモルフィックレンズ３、３′を２枚の歪
像プリズム６、６′、７、７′と対物レンズ８、８′で
置き換えて構成したものであり、歪像プリズム６、７、
６′、７′では、横方向の倍率が１倍なので縦方向の倍
率を１．１５４７倍になるように設定する。歪像プリズ
ム６及び７、６′及び７′を回転すると、ＬＣＤ２、
２′の光軸は図４に示すように移動するので、歪像プリ
ズム６及び７、６′及び７′を一体に目１、１′の光軸
の周りで９０°回転し、かつ、２つのＬＣＤ２、２′の
間隔を保ったまま光軸の移動を補償するようにこれらを
上下左右に調整することにより、画面アスペクト比を１
６：９と４：３との間で切り換えることができる。な
お、この実施例においては、第１実施例の利点に加え、
シリンドリカルレンズより歪像プリズムの方が製作がし
やすいので、この点がこの実施例の利点となる。
す。この実施例は、第１実施例のシリンドリカルレンズ
４、４′とアナモルフィックレンズ３、３′を２枚の歪
像プリズム６、６′、７、７′と対物レンズ８、８′で
置き換えて構成したものであり、歪像プリズム６、７、
６′、７′では、横方向の倍率が１倍なので縦方向の倍
率を１．１５４７倍になるように設定する。歪像プリズ
ム６及び７、６′及び７′を回転すると、ＬＣＤ２、
２′の光軸は図４に示すように移動するので、歪像プリ
ズム６及び７、６′及び７′を一体に目１、１′の光軸
の周りで９０°回転し、かつ、２つのＬＣＤ２、２′の
間隔を保ったまま光軸の移動を補償するようにこれらを
上下左右に調整することにより、画面アスペクト比を１
６：９と４：３との間で切り換えることができる。な
お、この実施例においては、第１実施例の利点に加え、
シリンドリカルレンズより歪像プリズムの方が製作がし
やすいので、この点がこの実施例の利点となる。
【００１９】さらに、図５を参照にして本発明の第４実
施例について説明する。本実施例は、ＬＣＤ、ビームス
プリタプリズム、アナモルフィック凹面鏡、アナモルフ
ィックレンズから構成されるもので、図５に左目１用の
光学系のみの斜視図を示すが（右目用にも同様の光学系
が設けられる。）、ＬＣＤ２の表示光は、ビームスプリ
タプリズム９を通過し、アナモルフィック凹面鏡５で反
射され、今度はビームスプリタプリズム９のハーフミラ
ー面１０で反射されてビームスプリタプリズム９の外へ
出て、その光はアナモルフィックレンズ５を経て左目１
に入射し、ＬＣＤ２の表示面の像を拡大表示するもので
あり、ＬＣＤ２の画面のアスペクト比は、上記各実施例
と同様に、横：縦が１．５３９６：１に設定されてい
る。アナモルフィック凹面鏡５とアナモルフィックレン
ズ３は、図に両矢符で示すように、光軸の周りで連動し
て９０°回転するように配置されており、アナモルフィ
ック凹面鏡５とアナモルフィックレンズ３による光学系
の倍率は、横方向と縦方向の比が１：１．１５４７又は
１．１５４７：１に切り換えられるようになっている。
施例について説明する。本実施例は、ＬＣＤ、ビームス
プリタプリズム、アナモルフィック凹面鏡、アナモルフ
ィックレンズから構成されるもので、図５に左目１用の
光学系のみの斜視図を示すが（右目用にも同様の光学系
が設けられる。）、ＬＣＤ２の表示光は、ビームスプリ
タプリズム９を通過し、アナモルフィック凹面鏡５で反
射され、今度はビームスプリタプリズム９のハーフミラ
ー面１０で反射されてビームスプリタプリズム９の外へ
出て、その光はアナモルフィックレンズ５を経て左目１
に入射し、ＬＣＤ２の表示面の像を拡大表示するもので
あり、ＬＣＤ２の画面のアスペクト比は、上記各実施例
と同様に、横：縦が１．５３９６：１に設定されてい
る。アナモルフィック凹面鏡５とアナモルフィックレン
ズ３は、図に両矢符で示すように、光軸の周りで連動し
て９０°回転するように配置されており、アナモルフィ
ック凹面鏡５とアナモルフィックレンズ３による光学系
の倍率は、横方向と縦方向の比が１：１．１５４７又は
１．１５４７：１に切り換えられるようになっている。
【００２０】図６（ａ）に模式的に示すように、目１の
瞳位置側から順に、アナモルフィックレンズ３、アナモ
ルフィック凹面鏡５の水平方向（ｘ方向）の曲率半径が
それぞれｒ1 、ｒ2 、ｒ3 、垂直方向（ｙ方向）の曲率
半径がそれぞれｒ1'、ｒ2'、ｒ3'の回転位置にあると
き、水平方向の焦点距離ｆと垂直方向の焦点距離ｆ' の
比ｆ／ｆ' が１／１．１５４７、すなわち、光学系の横
縦の倍率比が１：１．１５４７になるとすると、アスペ
クト比１．５３９６：１のＬＣＤ２の表示像は、アスペ
クト比４：３のノーマルサイズの映像として観察でき
る。この場合、ＬＣＤ２の電子像は縦方向に１／１．１
５４７に圧縮して表示する。アナモルフィックレンズ３
及びアナモルフィック凹面鏡５を図６（ａ）の位置から
光軸の周りで９０°回転した図（ｂ）の位置において
は、水平方向の焦点距離はｆ' になり、垂直方向の焦点
距離はｆになり、光学系の横縦の倍率比が１．１５４
７：１になり、今度は、アスペクト比１．５３９６：１
のＬＣＤ２の表示像は、アスペクト比１６：９のワイド
サイズの映像として観察できる。この場合、ＬＣＤ２の
電子像は横方向に１／１．１５４７に圧縮して表示す
る。
瞳位置側から順に、アナモルフィックレンズ３、アナモ
ルフィック凹面鏡５の水平方向（ｘ方向）の曲率半径が
それぞれｒ1 、ｒ2 、ｒ3 、垂直方向（ｙ方向）の曲率
半径がそれぞれｒ1'、ｒ2'、ｒ3'の回転位置にあると
き、水平方向の焦点距離ｆと垂直方向の焦点距離ｆ' の
比ｆ／ｆ' が１／１．１５４７、すなわち、光学系の横
縦の倍率比が１：１．１５４７になるとすると、アスペ
クト比１．５３９６：１のＬＣＤ２の表示像は、アスペ
クト比４：３のノーマルサイズの映像として観察でき
る。この場合、ＬＣＤ２の電子像は縦方向に１／１．１
５４７に圧縮して表示する。アナモルフィックレンズ３
及びアナモルフィック凹面鏡５を図６（ａ）の位置から
光軸の周りで９０°回転した図（ｂ）の位置において
は、水平方向の焦点距離はｆ' になり、垂直方向の焦点
距離はｆになり、光学系の横縦の倍率比が１．１５４
７：１になり、今度は、アスペクト比１．５３９６：１
のＬＣＤ２の表示像は、アスペクト比１６：９のワイド
サイズの映像として観察できる。この場合、ＬＣＤ２の
電子像は横方向に１／１．１５４７に圧縮して表示す
る。
【００２１】以下、本実施例におけるレンズデータを示
すが、光線は目１の瞳位置からＬＣＤ２に到る逆追跡で
示してある。記号は、上記の外、各面の曲率半径は、上
記のように、図６（ａ）の状態で、水平方向の曲率半径
をｒ1 、ｒ2 、ｒ3 、垂直方向の曲率半径がｒ1'、ｒ
2'、ｒ3'とし、瞳位置をｒ0 で、ＬＣＤ２をｒ4 で示
し、面間隔をｄ0 、ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 で示し、また、ア
ナモルフィックレンズ３のｄ線の屈折率をｎd1で示す。
なお、本実施例において、瞳径は８ｍｍφを確保してい
る。
すが、光線は目１の瞳位置からＬＣＤ２に到る逆追跡で
示してある。記号は、上記の外、各面の曲率半径は、上
記のように、図６（ａ）の状態で、水平方向の曲率半径
をｒ1 、ｒ2 、ｒ3 、垂直方向の曲率半径がｒ1'、ｒ
2'、ｒ3'とし、瞳位置をｒ0 で、ＬＣＤ２をｒ4 で示
し、面間隔をｄ0 、ｄ1 、ｄ2 、ｄ3 で示し、また、ア
ナモルフィックレンズ３のｄ線の屈折率をｎd1で示す。
なお、本実施例において、瞳径は８ｍｍφを確保してい
る。
【００２２】 〔ノーマルサイズ〕 画角＝30°，ｆ＝37.3205 ｒ0 = ∞ （瞳位置） ｄ0 =15 ｒ1 = 149.98（レンズ３） ｄ1 = 5 ｎd1 =1.51633 ｒ2 = ∞ ｄ2 =30 ｒ3 = -75.83（凹面鏡５） ｄ3 =33 ｒ4 = ∞ （ＬＣＤ２） 〔ワイドサイズ〕 画角＝30°，ｆ＝43.093 ｒ0 = ∞ （瞳位置） ｄ0 =15 ｒ1'= 73.72（レンズ３） ｄ1 = 5 ｎd1 =1.51633 ｒ2'= ∞ ｄ2 =30 ｒ3'= -94.66（凹面鏡５） ｄ3 =33 ｒ4 = ∞ （ＬＣＤ２） この実施例のレンズ系の上記のノーマルサイズ及びワイ
ドサイズの球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差を表
す収差図をそれぞれ図７（ａ）、（ｂ）に示す。
ドサイズの球面収差、非点収差、歪曲収差、横収差を表
す収差図をそれぞれ図７（ａ）、（ｂ）に示す。
【００２３】アナモルフィックレンズは、一般に、ｘ
軸、ｙ軸方向で曲率半径が異なり、一方向の収差を良く
すると、他方向の収差が悪くなる。しかし、本実施例の
ような屈折レンズと凹面鏡を組み合わせた光学系にアナ
モルフィック面を用いることによって、各々の曲率半径
の変化に対する収差変化量は、図７（ａ）、（ｂ）に示
すように極めて小さくなり、アナモルフィック光学系全
体として簡単な構成で良好に収差を補正することが可能
となる。言い換えれば、通常の光学系でアナモルフィッ
クレンズを用いると、射出瞳が小さくなり、瞳収差のた
め、非点隔差がかなり発生する。しかしながら、本実施
例のような構成では、射出瞳径が大きくとれ、収差も良
好となり、瞳によるケラレもなくなるか少なくなる。し
たがって、本実施例に示すように、簡単な構成で、収差
も良好な頭部装着型映像表示装置となる。
軸、ｙ軸方向で曲率半径が異なり、一方向の収差を良く
すると、他方向の収差が悪くなる。しかし、本実施例の
ような屈折レンズと凹面鏡を組み合わせた光学系にアナ
モルフィック面を用いることによって、各々の曲率半径
の変化に対する収差変化量は、図７（ａ）、（ｂ）に示
すように極めて小さくなり、アナモルフィック光学系全
体として簡単な構成で良好に収差を補正することが可能
となる。言い換えれば、通常の光学系でアナモルフィッ
クレンズを用いると、射出瞳が小さくなり、瞳収差のた
め、非点隔差がかなり発生する。しかしながら、本実施
例のような構成では、射出瞳径が大きくとれ、収差も良
好となり、瞳によるケラレもなくなるか少なくなる。し
たがって、本実施例に示すように、簡単な構成で、収差
も良好な頭部装着型映像表示装置となる。
【００２４】以上、本発明の頭部装着型映像表示装置を
いくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明は
これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
いくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明は
これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の頭部装着型映像表示装置によると、映像表示素子に表
示された映像を観察者の眼球に投影する投影光学系がア
ナモルフィック光学系を含み、かつ、このアナモルフィ
ック光学系が光軸の周りで回転可能になっているので、
アナモルフィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回
転切り換えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映
像を共に観賞することができる。しかも、映像表示素子
を大型化する必要もなく、画素の利用効率が高く、明る
く高解像度の表示が可能である。さらに、アスペクト比
を変えるとき、光学系を取り外す必要もなく、取り扱い
やすい。
の頭部装着型映像表示装置によると、映像表示素子に表
示された映像を観察者の眼球に投影する投影光学系がア
ナモルフィック光学系を含み、かつ、このアナモルフィ
ック光学系が光軸の周りで回転可能になっているので、
アナモルフィック光学系を光軸の周りで相互に９０°回
転切り換えすれば、ノーマルサイズとワイドサイズの映
像を共に観賞することができる。しかも、映像表示素子
を大型化する必要もなく、画素の利用効率が高く、明る
く高解像度の表示が可能である。さらに、アスペクト比
を変えるとき、光学系を取り外す必要もなく、取り扱い
やすい。
【図１】本発明の第１実施例の頭部装着型映像表示装置
の光学系を示す図である。
の光学系を示す図である。
【図２】第２実施例の頭部装着型映像表示装置の光学系
を示す図である。
を示す図である。
【図３】第３実施例の頭部装着型映像表示装置の光学系
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図３においてプリズムの回転に伴い光軸が移動
する様子を示す図である。
する様子を示す図である。
【図５】第３実施例の頭部装着型映像表示装置の光学系
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図６】図５の２つの回転位置における光学系のパラメ
ータを示す図である。
ータを示す図である。
【図７】第３実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差、
横収差を表す収差図である。
横収差を表す収差図である。
【図８】従来の頭部装着型映像表示装置を説明するため
の図である。
の図である。
１、１′…目 ２、２′…液晶表示素子（ＬＣＤ） ３、３′…アナモルフィックレンズ ４、４′…シリンドリカルレンズ ５、５′…アナモルフィック凹面鏡 ６、６′、７、７′…歪像プリズム ８、８′…対物レンズ ９ …ビームスプリタプリズム １０ …ハーフミラー面
Claims (2)
- 【請求項１】 映像を表示する映像表示素子と、前記映
像表示素子に表示された映像を観察者の眼球に投影する
投影光学系とを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、前記投影光学系がアナモルフィック光学系を含み、
かつ、前記アナモルフィック光学系が光軸の周りで回転
可能になっていることを特徴とする頭部装着型映像表示
装置。 - 【請求項２】 映像を表示する映像表示素子と、前記映
像表示素子に表示された映像を観察者の眼球に投影する
投影光学系とを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、前記投影光学系がアナモルフィック光学系を含み、
かつ、前記アナモルフィック光学系が光軸の周りで回転
可能になっており、前記映像表示素子に表示された映像
の前記アナモルフィック光学系による像の縦横の倍率の
違いを補償するように、前記映像表示素子に表示される
映像の縦横の倍率を異ならせて表示するように構成され
ていることを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11156093A JPH06242396A (ja) | 1992-12-25 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34608692 | 1992-12-25 | ||
| JP4-346086 | 1992-12-25 | ||
| JP11156093A JPH06242396A (ja) | 1992-12-25 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06242396A true JPH06242396A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=26450924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11156093A Pending JPH06242396A (ja) | 1992-12-25 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06242396A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08320451A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型ディスプレイ装置 |
| EP0744643A3 (en) * | 1995-05-25 | 1997-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system for head-up display |
| KR20030010443A (ko) * | 2001-07-23 | 2003-02-05 | 홍광표 | 굴절 프리즘을 이용한 영상 확대용 광학 렌즈 및 이를이용한 광각 영상용안경 |
| JP2012083456A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Seiko Epson Corp | 虚像表示装置 |
| CN102445754A (zh) * | 2010-10-08 | 2012-05-09 | 精工爱普生株式会社 | 虚像显示装置 |
| WO2021247884A1 (en) * | 2020-06-03 | 2021-12-09 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Projection systems with rotatable anamorphic lenses |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP11156093A patent/JPH06242396A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08320451A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型ディスプレイ装置 |
| EP0744643A3 (en) * | 1995-05-25 | 1997-01-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system for head-up display |
| US5687025A (en) * | 1995-05-25 | 1997-11-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus and image pickup apparatus |
| KR20030010443A (ko) * | 2001-07-23 | 2003-02-05 | 홍광표 | 굴절 프리즘을 이용한 영상 확대용 광학 렌즈 및 이를이용한 광각 영상용안경 |
| JP2012083456A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Seiko Epson Corp | 虚像表示装置 |
| CN102445754A (zh) * | 2010-10-08 | 2012-05-09 | 精工爱普生株式会社 | 虚像显示装置 |
| WO2021247884A1 (en) * | 2020-06-03 | 2021-12-09 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Projection systems with rotatable anamorphic lenses |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030205 |