JPH0643392A - 焦点調節可能な虚像ディスプレイ - Google Patents

焦点調節可能な虚像ディスプレイ

Info

Publication number
JPH0643392A
JPH0643392A JP5080728A JP8072893A JPH0643392A JP H0643392 A JPH0643392 A JP H0643392A JP 5080728 A JP5080728 A JP 5080728A JP 8072893 A JP8072893 A JP 8072893A JP H0643392 A JPH0643392 A JP H0643392A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
virtual image
image display
image source
display optical
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.)
Pending
Application number
JP5080728A
Other languages
English (en)
Inventor
Ronald G Hegg
ロナルド・ジー・ヘッグ
Mao-Jin Chern
− ジン・チャーン マオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Co
Original Assignee
Hughes Aircraft Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hughes Aircraft Co filed Critical Hughes Aircraft Co
Publication of JPH0643392A publication Critical patent/JPH0643392A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/002—Magnifying glasses
    • G02B25/008—Magnifying glasses comprising two or more lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/322—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using varifocal lenses or mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、利用者に対して可変的な拡大率お
よび可変的な画像距離を持つ可変拡大率を有する虚像デ
ィスプレイ光学システムを提供することを目的とする。 【構成】 画像ソース11と、画像ソース11と利用者13と
の間において光路に沿って配置され、画像ソースの可変
拡大を生じるように構成された拡大光学系12とを具備
し、可変拡大は画像ソース11の相対運動と拡大光学系12
を構成する光学素子の相対位置の選択された組合せによ
って達成されることを特徴とする。可変拡大は例えば画
像ソースの位置の移動、拡大光学系を構成する複数の光
学素子の相対位置の移動によって行われ、投影光学系は
凸レンズ、可変焦点中継レンズ等によって構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に虚像ディスプレイ
システム、特に可変拡大を持つ虚像ディスプレイシステ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワークステーションおよびパーソナルコ
ンピュータモニタは、今日観察者に関して静止した画像
を提供する。利用者のヴィジョンにおける焦点調整（補
正されているか否か）が制限された場合、利用者は複焦
点レンズを使用するか、或は良好な焦点位置（不良な物
理的位置であっても）にモニタを移動することを試みな
ければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パーソナルコンピュー
タのようなワークステーション用のカラーおよび大型の
スクリーンモニタ市場は比較的大きい。しかしながら、
大型スクリーンモニタの価格は比較的高い。またモニタ
寸法は非常に大きい。さらに大きいモニタ寸法は、１人
以上がワークステーションを使用する場合、或は利用者
が現在の物理的位置に関して視覚的に快適でない場合に
適切な観察位置に移動することを困難にする。 したが
って、大きいスクリーン画像を提供するが、物理的に寸
法が大きくないビデオモニタシステムを有することはモ
ニタ技術において有効である。快適な観察状態を達成す
るために寸法および利用者への距離が可変的なディスプ
レイスクリーン寸法を持つ大きいスクリーンモニタを有
することは技術的にさらに有効である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の利点を提供するた
めに、本発明は、利用者に対して可変的な拡大率および
可変的な画像距離を持つ虚像ディスプレイシステムまた
はモニタを含み、陰極線管（ＣＲＴ）のような焦点調節
可能な画像ソースは虚像を提供する拡大光学系を使用す
る。虚像は利用者によって観察されることができ、その
有効範囲は明瞭な視界または分解能を変化せずに変化さ
れる。設計上の目の位置（公称的な利用者の目の位置）
に虚像ディスプレイシステムの投影光学系の焦点を位置
することによって、画像ソースまたは拡大光学系は後方
および前方に移動され、したがって明瞭な視界または分
解能を変化せずに利用者によって観察された虚像の範囲
を変化した効果を提供する。
【０００５】本発明は、利用者が（投影光学系に関して
画像ソースを移動させることによって）画像ソースによ
って生成された画像の虚像の焦点位置を調節することを
可能にし、しかも画像の寸法および分解能を維持するこ
とを可能にする。換言すると、利用者が画像をさらに遠
ざけるように移動することを望んだ場合、画像ソースが
移動されたときに、投影光学系は虚像をさらに離れるよ
うに移動し、角度的な視界が実際に同じであるように画
像を拡大する。焦点は特定の調整範囲に対してより快適
であるが、利用者は寸法の区別を容易に識別することは
できない。
【０００６】したがって、本発明は大きい画像ソース
（ＣＲＴ）を使用せずに大画像を提供する虚像ディスプ
レイシステムを提供する。この虚像ディスプレイシステ
ムの相対的な費用は、小さい素子の性質および複雑さの
減少のために大スクリーン直視モニタより比較的安価で
ある。焦点調節機構を含むことによって、可変拡大率を
持つ虚像ディスプレイモニタは通常の大スクリーン直視
モニタまたはＣＲＴが与えることのできない付加的な性
質を有する。
【０００７】本発明の種々の特徴および利点は、以下の
詳細な説明および添付図面を参照することにより容易に
理解されるであろう。なお、同じ参照符号は同じ構造素
子を示す。
【０００８】
【実施例】図面を参照すると、図１は本発明の原理によ
る焦点調節可能な虚像ディスプレイシステム10を示す。
焦点調節可能な虚像ディスプレイシステム10は、小さい
スクリーンの陰極線管（ＣＲＴ）または液晶ディスプレ
イ（ＬＣＤ）のような画像ソース11および例えば画像ソ
ース11と利用者13との間に配置された投影光学系12を含
む。画像ソース11は、矢印15によって示されているよう
に利用者13の光学的な視線に沿って移動可能である。利
用者の目14は投影光学系12を通して画像ソース11によっ
て表示された画像を観察する。焦点調節可能な画像ソー
ス11の相対運動は相対的な位置が矢印17によって示され
ているように利用者13に関して移動した複数の拡大され
た虚像16，18を生成する。
【０００９】特に、利用者の目14は接眼装置12を形成す
る投影光学系12の近似的な焦点距離の位置に位置され
る。投影光学系12は拡大レンズまたは凹面鏡でよいこと
が理解されるであろう。ＣＲＴまたはＬＣＤディスプレ
イを含む画像ソース11は拡大された虚像16を生成するよ
うに投影光学系12から適切な距離に位置される。例え
ば、アイリリーフ（投影光学系12から目14までの距離）
が24インチ（快適な距離）に設定された場合、投影光学
系12の焦点距離は24インチである。投影光学系12の背後
の画像ソース11が移動されると、虚像距離は24インチ
（画像ソース11が投影光学系12に対して配置される）か
ら無限大（画像ソース11が投影光学系12の焦点距離に配
置され、それは投影光学系12の位置から24インチ後方の
距離である）まで変化する。しかしながら、虚像16の角
度的な寸法は常に同じであり、式：ＦＯＶ＝atan（ＣＲ
Ｔφ／24インチ）によって与えられ、ここでφはＣＲＴ
の弦に対する角度である。
【００１０】図２は、図１の虚像ディスプレイシステム
10における焦点調節の効果を示す。３つの小さい垂直矢
印21ａ，21ｂ，21ｃによって示されているように焦点調
節可能な画像ソース11が移動されると、小さい垂直矢印
21ａ，21ｂ，21ｃの対応した虚像の位置は３つの大きい
矢印22ａ，22ｂ，22ｃによってそれぞれ示されるように
変化される。
【００１１】図３は、投影光学系12の一部分として可変
焦点中継システム19またはレンズ19を使用した焦点調節
可能な虚像ディスプレイシステムの実施例を示す。設計
アイに瞳孔を生成するために中継レンズシステム19を使
用すると、中継システム19および画像ソース11の両者は
上記の虚像効果を生成するために一緒に移動しなければ
ならない。この運動は、図３中の３つの垂直矢印23ａ，
23ｂ，23ｃによって示されるように投影光学系12（接眼
装置）から近くまたは遠くに中間画像を移動する効果を
有する。
【００１２】中継システム19を使用した場合、画像ソー
ス11を固定しておき、中間画像の位置を変化するために
ズーム中継レンズシステム19（可変焦点距離を有する）
を使用することが可能である。これを行うことによっ
て、投影光学系12（接眼装置）の焦点距離はアイリリー
フ距離を必要としない。しかしながら、ズーム中継レン
ズシステム19はそれが正しい設計上の目の位置を維持す
るために焦点距離を変化すると、その既存の瞳孔位置を
維持しなければならない。
【００１３】以上、新しい改良された焦点調節可能な虚
像ディスプレイシステムが示されている。上記の実施例
は、本発明の原理の適用を表す多数の特定の実施例のい
くつかを示しているに過ぎないことが理解されるであろ
う。当業者は、本発明の技術的範囲を逸脱することなく
種々のおよび別の構造を容易に実現することが可能なこ
とは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による焦点調節可能な虚像ディス
プレイシステムの概略図。
【図２】図１の虚像ディスプレイシステムにおける焦点
調節の効果を示した概略図。
【図３】可変焦点中継レンズを使用した焦点調節可能な
虚像ディスプレイシステムの実施例を示した概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マオ − ジン・チャーン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90216、ランチョ・パロス・バーデス、シ ーマウント・ドライブ 28414

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像ソースと、 画像ソースと利用者との間において光路に沿って配置さ
    れ、画像ソースの可変拡大を生じるように構成された拡
    大光学系とを具備し、 可変拡大は画像ソースの相対運動と拡大光学系を構成す
    る光学素子の相対位置の選択された組合せによって達成
    されることを特徴とする可変拡大率を有する虚像ディス
    プレイ光学システム。
  2. 【請求項２】 拡大変化は画像ソースの位置を移動する
    ことによって達成される請求項１記載の虚像ディスプレ
    イ光学システム。
  3. 【請求項３】 拡大光学系は複数の光学素子を含み、拡
    大変化は少なくとも１つの光学素子の相対位置を移動す
    ることによって達成される請求項１記載の虚像ディスプ
    レイ光学システム。
  4. 【請求項４】 投影光学系はさらに可変焦点距離光学系
    を含んでいる請求項１記載の虚像ディスプレイ光学シス
    テム。
  5. 【請求項５】 投影光学系は凸レンズおよび可変焦点中
    継レンズを含んでいる請求項１記載の虚像ディスプレイ
    光学システム。
  6. 【請求項６】 画像ソースは小さいスクリーンの陰極線
    管を含んでいる請求項１記載の虚像ディスプレイ光学シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 画像ソースは液晶ディスプレイを含んで
    いる請求項１記載の虚像ディスプレイ光学システム。
  8. 【請求項８】 画像ソースは文字数字式の画像ソースを
    含んでいる請求項１記載の虚像ディスプレイ光学システ
    ム。
  9. 【請求項９】 画像ソースはセグメント化された画像ソ
    ースを含んでいる請求項１記載の虚像ディスプレイ光学
    システム。
  10. 【請求項１０】 利用者によって観察された画像ソース
    の画像を拡大するように構成された焦点調節可能な虚像
    ディスプレイ光学システムにおいて、 移動可能な陰極線管画像ソースと、 移動可能な陰極線管画像ソースと利用者との間において
    光路に沿って配置され、利用者の位置において移動可能
    な陰極線管画像ソースの拡大された虚像を生成するよう
    に構成された投影光学系とを具備していることを特徴と
    する虚像ディスプレイ光学システム。
  11. 【請求項１１】 投影光学系は凸レンズを含んでいる請
    求項１０記載の虚像ディスプレイ光学システム。
  12. 【請求項１２】 投影光学系は凹面鏡を含んでいる請求
    項１０記載の虚像ディスプレイ光学システム。
  13. 【請求項１３】 投影光学系はさらに可変焦点中継レン
    ズを含んでいる請求項１０記載の虚像ディスプレイ光学
    システム。
  14. 【請求項１４】 投影光学系は凸レンズおよび可変焦点
    中継レンズを含んでいる請求項１０記載の虚像ディスプ
    レイ光学システム。
  15. 【請求項１５】 移動可能な可変陰極線管画像ソースは
    液晶ディスプレイを含んでいる請求項１０記載の虚像デ
    ィスプレイ光学システム。
  16. 【請求項１６】 利用者によって観察された画像ソース
    の画像を拡大するように構成された焦点調節可能な虚像
    ディスプレイ光学システムにおいて、 移動可能な液晶ディスプレイ画像ソースと、 移動可能な液晶ディスプレイ画像ソースと利用者との間
    において光路に沿って配置され、利用者の位置において
    移動可能な液晶ディスプレイ画像ソースの拡大された虚
    像を生成するように構成された投影光学系とを具備して
    いることを特徴とする虚像ディスプレイ光学システム。
  17. 【請求項１７】 投影光学系は凸レンズを含んでいる請
    求項１６記載の虚像ディスプレイ光学システム。
  18. 【請求項１８】 投影光学系は凹面鏡を含んでいる請求
    項１６記載の虚像ディスプレイ光学システム。
  19. 【請求項１９】 投影光学系はさらに可変焦点中継レン
    ズを含んでいる請求項１６記載の虚像ディスプレイ光学
    システム。
  20. 【請求項２０】 投影光学系は凸レンズおよび可変焦点
    中継レンズを含んでいる請求項１６記載の虚像ディスプ
    レイ光学システム。
JP5080728A 1992-04-07 1993-04-07 焦点調節可能な虚像ディスプレイ Pending JPH0643392A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US864860 1992-04-07
US07/864,860 US5363241A (en) 1992-04-07 1992-04-07 Focusable virtual image display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0643392A true JPH0643392A (ja) 1994-02-18

Family

ID=25344236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5080728A Pending JPH0643392A (ja) 1992-04-07 1993-04-07 焦点調節可能な虚像ディスプレイ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5363241A (ja)
EP (1) EP0566003A1 (ja)
JP (1) JPH0643392A (ja)
KR (1) KR930022108A (ja)
TW (1) TW266266B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7946708B2 (en) 2007-01-23 2011-05-24 Seiko Epson Corporation Display device that projects a virtual image display

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5644324A (en) * 1993-03-03 1997-07-01 Maguire, Jr.; Francis J. Apparatus and method for presenting successive images
US5790086A (en) * 1995-01-04 1998-08-04 Visualabs Inc. 3-D imaging system
US7724278B2 (en) * 1995-05-30 2010-05-25 Maguire Francis J Jr Apparatus with moveable headrest for viewing images from a changing direction-of-view
US8330812B2 (en) * 1995-05-30 2012-12-11 Simulated Percepts, Llc Method and apparatus for producing and storing, on a resultant non-transitory storage medium, computer generated (CG) video in correspondence with images acquired by an image acquisition device tracked in motion with respect to a 3D reference frame
US7453451B1 (en) 1999-03-16 2008-11-18 Maguire Francis J Jr Moveable headrest for viewing images from different directions
US6181371B1 (en) * 1995-05-30 2001-01-30 Francis J Maguire, Jr. Apparatus for inducing attitudinal head movements for passive virtual reality
US5734421A (en) * 1995-05-30 1998-03-31 Maguire, Jr.; Francis J. Apparatus for inducing attitudinal head movements for passive virtual reality
US6433935B2 (en) 1996-07-02 2002-08-13 Three-Five Systems, Inc. Display illumination system
US5771124A (en) * 1996-07-02 1998-06-23 Siliscape Compact display system with two stage magnification and immersed beam splitter
US5818634A (en) * 1996-08-05 1998-10-06 Motorola, Inc. Dual mode optical Magnifier system
US6953249B1 (en) 2001-01-29 2005-10-11 Maguire Jr Francis J Method and devices for displaying images for viewing with varying accommodation
US7064904B2 (en) * 2004-01-23 2006-06-20 Canon Kabushiki Kaisha Image processor allowing shooting at close range
JP5169253B2 (ja) * 2008-01-29 2013-03-27 ブラザー工業株式会社 画像表示装置
WO2016038997A1 (ja) * 2014-09-08 2016-03-17 ソニー株式会社 表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器
CN109100349B (zh) * 2018-07-26 2021-09-14 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种木材三切面构造图像的采集装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60192912A (ja) * 1984-03-14 1985-10-01 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3855418D1 (de) * 1987-09-18 1996-08-14 Hughes Flight Dynamics Inc N D Head-up-anzeigesystem für fahrzeugfahrer
DE3735124A1 (de) * 1987-10-16 1989-05-03 Bayerische Motoren Werke Ag Bildwiedergabeeinrichtung fuer kraftfahrzeuge
JP2587669B2 (ja) * 1988-01-14 1997-03-05 富士写真光機株式会社 複写用変倍レンズ系
US4963007A (en) * 1989-09-05 1990-10-16 U.S. Precision Lens, Inc. Color corrected projection lens

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60192912A (ja) * 1984-03-14 1985-10-01 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7946708B2 (en) 2007-01-23 2011-05-24 Seiko Epson Corporation Display device that projects a virtual image display

Also Published As

Publication number Publication date
TW266266B (ja) 1995-12-21
EP0566003A1 (en) 1993-10-20
KR930022108A (ko) 1993-11-23
US5363241A (en) 1994-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6243207B1 (en) Display apparatus
JPH0643392A (ja) 焦点調節可能な虚像ディスプレイ
US6803884B1 (en) Projection image display device
JP3151770B2 (ja) 複眼式画像表示装置
JPH06194598A (ja) 頭部装着型ディスプレイ装置
JP2005070255A (ja) 虚像表示装置
JPH07191274A (ja) 画像表示装置
WO1996005533A1 (en) Method and apparatus for direct retinal projection
JPH08160343A (ja) 画像表示装置
US5579158A (en) Binocular expanded field of view spectacle mounted microscope
EP3620844B1 (en) Eyepiece optical system, medical viewer, and medical viewer system
JPH063641A (ja) ディスプレイ・パネル
US20060018016A1 (en) Device for viewing stereoscopic images on a display
JP2017134399A (ja) 眼幅の調整を必要としないメガネなし３ｄディスプレイ装置
JP6467585B2 (ja) 空中像および虚像表示装置
US6871956B1 (en) Autostereoscopic optical apparatus
WO2006106371A1 (en) Display method and apparatus
JPH10206790A (ja) 表示装置
US6834961B1 (en) Autostereoscopic optical apparatus
JP2000089157A (ja) ヘッドマウントディスプレイ
JPH06308396A (ja) 視覚表示装置用接眼レンズ
JPH0713123A (ja) 頭部搭載型ディスプレー
FI128248B (en) Eyepiece for personal display and personal display, which includes such eyepiece
JP3355779B2 (ja) Ｈｍｄ用光学系
US20200033613A1 (en) Display apparatus and method of displaying using curved optical combiner