JPH08286144A - Picture observation device and observation equipment using the device - Google Patents
Picture observation device and observation equipment using the deviceInfo
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- JPH08286144A JPH08286144A JP7113571A JP11357195A JPH08286144A JP H08286144 A JPH08286144 A JP H08286144A JP 7113571 A JP7113571 A JP 7113571A JP 11357195 A JP11357195 A JP 11357195A JP H08286144 A JPH08286144 A JP H08286144A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、画像観察装置及びそれ
を用いた観察機器に関し、特にカメラやビデオカメラ等
のファインダーやヘッドマウンテッドディスプレイ等に
好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image observing apparatus and an observing apparatus using the same, and is particularly suitable for a finder such as a camera or a video camera or a head mounted display.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、カメラやビデオカメラのファイン
ダーの視度調整は固定のファインダーに視度補正レンズ
を付加して観察者の視度に合わせる方法や、可動のファ
インダーレンズを備え、該ファインダーレンズの位置を
動かして視度を合わせる方法などがあった。しかし、こ
のような方法は観察者が直接ファインダー像を確認しな
がら調整する必要があり、煩わしい作業であった。2. Description of the Related Art Conventionally, a diopter adjustment of a viewfinder of a camera or a video camera is performed by adding a diopter correction lens to a fixed viewfinder to adjust the diopter of an observer, or a movable viewfinder lens is provided. There was a method to adjust the diopter by moving the position of. However, such a method requires an observer to make adjustments while directly checking the finder image, which is a troublesome work.
【０００３】特開昭63-206731 号公報にはこのような問
題を解決するために、図1 7 に示す自動で視度調整を行
うファインダーが開示されている。これは、カメラ内に
観察者の眼の屈折力を測定する眼屈折計を内蔵し、検出
した眼屈折力に応じてファインダーレンズの位置を調整
し、視度補正を行うものである。In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 63-206731 discloses a viewfinder for automatically adjusting diopter shown in FIG. In this system, an eye refractometer for measuring the refractive power of an observer's eye is incorporated in a camera, and the position of a finder lens is adjusted according to the detected eye refractive power to perform diopter correction.
【０００４】これについて説明する。図中、119 は観察
者の眼球である。112 はファインダー系であり、ファイ
ンダーレンズ110 により撮影画像を観察する。114 は観
察者の眼屈折力を測定する眼屈折計である。眼屈折計11
4 は、光源P1の像を網膜上に投影する送光系116 と、網
膜120 上の光源像122 122 のピントを観察する受光系11
8 から構成されている。This will be described. In the figure, 119 is the eyeball of the observer. Reference numeral 112 denotes a finder system for observing a photographed image with the finder lens 110. Reference numeral 114 is an eye refractometer for measuring the eye refractive power of the observer. Eye refractometer 11
Reference numeral 4 denotes a light transmitting system 116 that projects the image of the light source P1 onto the retina and a light receiving system 11 that observes the focus of the light source image 122 122 on the retina 120.
It consists of eight.
【０００５】送光系116 はレンズ134 により光源P1から
の光束をファインダーレンズ110 のピント位置P2に結像
する。このとき、光路中に観察者の瞳124 と共役の位置
にスリット140 を設け、これを通して送光する。従って
観察者の瞳124 上にはスリット140 の像が結像される。The light transmitting system 116 forms an image of the light flux from the light source P1 by the lens 134 at the focus position P2 of the finder lens 110. At this time, a slit 140 is provided at a position conjugate with the observer's pupil 124 in the optical path, and light is transmitted through this slit. Therefore, the image of the slit 140 is formed on the observer's pupil 124.
【０００６】受光系118 は、ファインダーレンズ110 に
より得られる網膜上の光源像122 の像P3をスリット158
の２つの開口部154 、156 156 を通してレンズ150 、15
2 によりラインセンサー164 上に瞳分割して結像し、２
つの光源像P4、P5を形成している。これはカメラのオー
トフォーカスに用いる方式と同様で、２つの像P4、P5の
間隔を像間距離演算部170 で検出することによりP3（つ
まり網膜上の像）のピントの状態を検出する。この情報
に基づきファインダー制御部126 はループ移動部128 に
よりレンズ110 を駆動し、視度調整を行う。スリット15
4 、156 は観察者の瞳と共役の位置に設けており、スリ
ット140 と共に観察者の瞳を分割する（144 、160 、16
2 ）ように構成されている。The light receiving system 118 slits the image P3 of the light source image 122 on the retina obtained by the finder lens 110 into the slit 158.
Through the two openings 154, 156 156 of the lens 150, 15
2 splits the pupil on the line sensor 164 and forms an image.
Two light source images P4 and P5 are formed. This is the same as the method used for the autofocus of the camera, and the focus state of P3 (that is, the image on the retina) is detected by detecting the interval between the two images P4 and P5 by the image distance calculation unit 170. Based on this information, the finder control unit 126 drives the lens 110 by the loop moving unit 128 and adjusts the diopter. Slit 15
4 and 156 are provided at positions conjugate with the observer's pupil, and divide the observer's pupil together with the slit 140 (144, 160, 16).
2) is configured as follows.
【０００７】ファインダー系、送光系、受光系の光路は
ハーフミラー138 、148 およびミラー136 で構成されて
いる。The optical paths of the finder system, the light transmitting system and the light receiving system are composed of half mirrors 138 and 148 and a mirror 136.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな所謂眼屈折計においては、瞳分割を行って網膜上の
像を観察するために、眼屈折力の測定が可能となる瞳の
位置が眼屈折系のスリットにより一義的に定ってしま
い、観察者はある特定の位置に眼を固定しなければなら
ない問題がある。However, in such a so-called eye refractometer, since the pupil division is performed and the image on the retina is observed, the position of the pupil where the eye refractive power can be measured is This is uniquely determined by the slit of the refraction system, and there is a problem that the observer has to fix his eyes at a specific position.
【０００９】さらに送光系と受光系のスリットの像位置
を眼の瞳上に正確に形成する必要があり、構成が複雑に
なる問題もあった。Further, it is necessary to accurately form the image positions of the slits of the light transmitting system and the light receiving system on the pupil of the eye, which causes a problem that the configuration becomes complicated.
【００１０】また、眼の視度を網膜上の像により検出し
ているので、更に観察者の視線方向を検出する機能を付
加するためには新たに視線検出のための光学系が必要と
なり、装置がさらに大きく複雑になってしまうという欠
点もあった。Further, since the diopter of the eye is detected by the image on the retina, a new optical system for detecting the line of sight is required to add the function of detecting the line of sight of the observer. There is also a drawback that the device becomes larger and more complicated.
【００１１】本発明は、画像表示手段に表示した画像を
観察する際に、適切に設定した眼屈折計からの信号を用
いて観察者がその都度視度調節をしなくても自動的に視
度調節ができ、常に良好なる状態で画像の観察ができる
画像観察装置及びそれを用いた観察機器の提供を目的と
する。According to the present invention, when an image displayed on the image display means is observed, the observer automatically uses a signal from an appropriately set eye refractometer without the need for diopter adjustment each time. An object of the present invention is to provide an image observing device that can adjust the degree and always observe an image in a good state, and an observing device using the image observing device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の画像観察装置
は、（１−１） 画像表示手段が表示する画像を画像観
察レンズが拡大して虚像を形成し、観察者に視認せしめ
る際、第１の光源を該画像観察レンズの焦点面に等価の
位置に設置して、該レンズを通して観察者の眼球を照明
し、該画像観察レンズの焦点面に等価の位置に設置した
開口絞り、結像レンズ系を介して該眼球の像を画像検出
素子の上に結像し、照射角変更手段によって該第１の光
源の光学的位置を時間的に変化させ、第１の解析回路に
よってそのとき該画像検出素子に得られる該観察者の瞳
像の光強度変化から観察者の視度情報を検出すること等
を特徴としている。According to the image observation apparatus of the present invention, (1-1) when an image displayed by the image display means is enlarged by an image observation lens to form a virtual image and is made visible to an observer, The light source No. 1 is installed at a position equivalent to the focal plane of the image observing lens to illuminate the eyeball of the observer through the lens, and the aperture stop and image forming are installed at the equivalent position to the focal plane of the image observing lens. An image of the eyeball is formed on the image detecting element via the lens system, the optical position of the first light source is temporally changed by the irradiation angle changing means, and the first analyzing circuit then changes the optical position of the first light source. The feature is that the diopter information of the observer is detected from the change in the light intensity of the pupil image of the observer obtained by the image detecting element.
【００１３】特に、（１−１−１） 前記瞳像を複数の
領域に分割して、夫々の領域内の光強度変化から前記観
察者の視度情報を検出する。（１−１−２） 前記第１
の光源は赤外光源であり、前記画像観察レンズと前記画
像表示手段との間に第１の光反射手段を設けている。
（１−１−３） 前記視度情報に基づき視度調整手段が
前記画像表示手段を該観察者の視度に適合する位置へ移
動して視度調整を行う。（１−１−４） 前記第１の光
源を所定の位置に設定し、第２の解析回路によりそのと
き前記画像検出素子に得られる前記観察者の眼球の像か
ら該観察者の視線方向を検出する。（１−１−５） 前
記照射角変更手段により前記第１の光源の光学的位置を
変化させているときに前記観察者の視度情報を検出し、
該第１の光源が静止しているときに該観察者の視線情報
を検出する。（１−１−６） 前記画像検出素子に得ら
れる前記観察者の眼球の像の瞳孔と前記第１の光源の角
膜反射像の相対位置から該観察者の視線情報を検出す
る。（１−１−７） 複数の第２の光源により前記観察
者の眼球を前方下方又は前方上方より照明し、第２の解
析回路によりそのとき前記画像検出素子に得られる前記
観察者の眼球の像から該観察者の視線方向を検出する。
（１−１−８） 前記画像検出素子に得られる前記観察
者の眼球の像の瞳孔と前記第２の光源の角膜反射像の相
対位置から該観察者の視線情報を検出する。こと等を特
徴としている。In particular, (1-1-1) the pupil image is divided into a plurality of regions, and the diopter information of the observer is detected from the change in the light intensity in each region. (1-1-2) The first
The light source is an infrared light source, and a first light reflection unit is provided between the image observation lens and the image display unit.
(1-1-3) Based on the diopter information, the diopter adjustment unit moves the image display unit to a position that matches the diopter of the observer to adjust the diopter. (1-1-4) The first light source is set to a predetermined position, and the second analysis circuit then determines the line-of-sight direction of the observer from the image of the eyeball of the observer obtained in the image detection element at that time. To detect. (1-1-5) Detecting the diopter information of the observer while changing the optical position of the first light source by the irradiation angle changing means,
The line-of-sight information of the observer is detected when the first light source is stationary. (1-1-6) The line-of-sight information of the observer is detected from the relative positions of the pupil of the image of the eyeball of the observer and the corneal reflection image of the first light source, which are obtained by the image detection element. (1-1-7) The plurality of second light sources illuminate the eyeball of the observer from the lower front side or the upper front side, and the second analyzing circuit then illuminates the eyeball of the observer obtained in the image detection element. The line-of-sight direction of the observer is detected from the image.
(1-1-8) The line-of-sight information of the observer is detected from the relative position between the pupil of the image of the eyeball of the observer and the corneal reflection image of the second light source, which is obtained by the image detection element. It is characterized by such things.
【００１４】更に、（１−２） 画像表示手段に表示し
た画像を画像観察レンズを介して拡大した虚像として観
察する際、該画像観察レンズの焦点面に第１の光源を設
け、該第１の光源からの光束で観察者の眼球を照射方向
を種々と変えて照明したとき、該眼球の像を該画像観察
レンズの焦点面に設けた絞りを介して結像レンズ系によ
り画像検出素子上に形成し、該画像検出素子上の瞳像か
らの信号を用いて画像解析回路により該観察者の視度情
報を検出していること等を特徴としている。Further, (1-2) when observing the image displayed on the image display means as a magnified virtual image through the image observation lens, a first light source is provided on the focal plane of the image observation lens, and the first light source is provided. When the eyeball of the observer is illuminated by the light flux from the light source in various directions, the image of the eyeball is displayed on the image detection element by the imaging lens system through the diaphragm provided in the focal plane of the image observation lens. Is formed, and the diopter information of the observer is detected by the image analysis circuit using the signal from the pupil image on the image detecting element.
【００１５】特に、（１−２−１） 前記第１の光源と
絞りはいずれも前記画像表示手段と前記画像観察レンズ
との間に配置した第1 の光反射手段を介して該画像観察
レンズの焦点面に設けられている。（１−２−２） 前
記画像解析回路からの信号に基づいて視度調整手段によ
り前記画像表示手段の表示面を光軸方向に移動させて視
度調節している。（１−２−３） 前記観察者の眼球を
照明する第２の光源を設け、該第２の光源の眼球からの
反射光に基づく該第２の光源の像を前記画像検出素子で
検出し、該画像検出素子からの信号を用いて該観察者の
視線情報を検出している。（１−２−４） 前記第１の
光源からの光束で前記観察者の眼球を照射方向を一定に
して照明しているときに、眼球からの反射光に基づく該
第１の光源の像を前記画像検出素子で検出し、該画像検
出素子からの信号を用いて該観察者の視線情報を検出し
ている。こと等を特徴としている。In particular, (1-2-1) both the first light source and the diaphragm are provided with a first light reflecting means arranged between the image displaying means and the image observing lens. It is provided on the focal plane of. (1-2-2) Based on the signal from the image analysis circuit, the diopter adjusting means moves the display surface of the image display means in the optical axis direction to adjust the diopter. (1-2-3) A second light source that illuminates the eyeball of the observer is provided, and the image of the second light source based on the reflected light from the eyeball of the second light source is detected by the image detection element. The line-of-sight information of the observer is detected using the signal from the image detection element. (1-2-4) When illuminating the eyeball of the observer with the light flux from the first light source in a constant irradiation direction, an image of the first light source based on the reflected light from the eyeball is displayed. The line-of-sight information of the observer is detected by using the signal from the image detecting element and the signal from the image detecting element. It is characterized by such things.
【００１６】又、本発明の観察機器は、（１−３）
（１−１）〜（１−２−４）のいずれか１項に記載の画
像観察装置を有すること等を特徴としている。Further, the observation device of the present invention is (1-3)
It is characterized by having the image observation device according to any one of (1-1) to (1-2-4).
【００１７】[0017]
【実施例】図1 は本発明の実施例1 の要部概略図であ
る。図中、1 は観察者の眼で、12は網膜、13は虹彩、14
は角膜である。2 は画像を観察する画像観察系であり、
画像観察レンズ21、液晶表示素子などの画像表示素子22
などで構成している。31は第1 の光反射手段であり、そ
の一方の面31a には赤外光を反射するダイクロイックミ
ラーが着いており、視度を検出する赤外光のみを反射す
る。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is the observer's eye, 12 is the retina, 13 is the iris, and 14 is the iris.
Is the cornea. 2 is an image observation system for observing images,
Image viewing lens 21, image display device 22 such as a liquid crystal display device
Etc. Reference numeral 31 denotes a first light reflecting means, and one surface 31a thereof has a dichroic mirror for reflecting infrared light, and reflects only infrared light for detecting diopter.
【００１８】P1はIREDなどの第1 の光源であり、赤外光
を放射する。32は第2 の光反射手段であり、赤外光のハ
ーフミラーが着いており、第1 の光源P1からの光を反射
して観察者の眼の方向へ向ける。33は眼から視度検出光
学系へ入射する受光光束を制限する開口絞り、34は観察
者の眼球の像を結像するための結像レンズ系、35は画像
検出素子であり、例えば CCD等のエリアセンサーであ
り、観察者の眼球の像を取り込む。そして、光源P1と開
口絞り33は観察レンズ21の焦点面にそれぞれ位置してい
る。尚、本実施例では、観察レンズ21を単レンズとして
示しているが、普通は複数枚のレンズで構成される。こ
の時、光反射手段31を挟み込むように各レンズを配置し
てもよい。そして本発明では、この時、光反射手段31の
前方に位置するレンズを観察レンズとし、光反射手段31
と画像表示素子22の間に設置するレンズは付加レンズと
称することにする。P1 is a first light source such as IRED and emits infrared light. Reference numeral 32 denotes a second light reflection means, which is equipped with a half mirror of infrared light, reflects the light from the first light source P1 and directs it toward the observer's eye. 33 is an aperture stop that limits the received light flux entering the diopter detection optical system from the eye, 34 is an imaging lens system for forming an image of the eyeball of the observer, and 35 is an image detection element, such as a CCD or the like. Area sensor for capturing the image of the eyeball of the observer. The light source P1 and the aperture stop 33 are located on the focal plane of the observation lens 21, respectively. In this embodiment, the observation lens 21 is shown as a single lens, but it is usually composed of a plurality of lenses. At this time, each lens may be arranged so as to sandwich the light reflecting means 31. Then, in the present invention, at this time, the lens located in front of the light reflecting means 31 is used as an observation lens, and the light reflecting means 31 is used.
The lens installed between the image display element 22 and the image display element 22 will be referred to as an additional lens.
【００１９】36は画像解析回路であり、その中の第1 の
解析回路は画像検出素子35に得られる眼球の像に基づき
観察者の視度を検出し、又その他の回路は第1 の光源P1
や後記のアクチュエーター等を制御する。37は第1 のア
クチュエーター（照射角変更手段）であり、投光光の方
向を変える為に光源P1を光軸と垂直な方向に振動させ
る。38は第2 のアクチュエーター（視度調整手段）であ
り、画像解析回路36からの信号に基づき画像表示素子22
を観察者の視度に適合する位置に移動させる。Reference numeral 36 is an image analysis circuit, in which the first analysis circuit detects the diopter of the observer based on the image of the eyeball obtained by the image detection element 35, and the other circuits are the first light source. P1
And controls the actuators described below. A first actuator (irradiation angle changing means) 37 vibrates the light source P1 in a direction perpendicular to the optical axis in order to change the direction of the projected light. Reference numeral 38 denotes a second actuator (diopter adjusting means), which is based on a signal from the image analysis circuit 36
Is moved to a position that matches the diopter of the observer.
【００２０】なお、画像観察レンズ21、第1 の光反射手
段31、第2 の光反射手段32、開口絞り33、結像レンズ系
34等は視度検出光学系3 の一要素を構成している。The image observation lens 21, the first light reflecting means 31, the second light reflecting means 32, the aperture stop 33, and the imaging lens system
34 and the like form one element of the diopter detection optical system 3.
【００２１】図2 は視度検出光学系3 の投光系の要部を
展開した説明図である。図2(A)は第1 の光源P1が光軸上
にあるときの光路である。第1 の光源P1は画像観察レン
ズ21の焦点に等価の位置にあり、光源P10 から発した光
は画像観察レンズ21を通って平行光で観察者の眼1 を照
明し、観察者の眼1 にはいり、瞳を通って網膜12上に結
像し、点P20 に光源の像を形成する。このとき第1 の光
源P1から発する光は赤外光なで、観察者には光源像を認
識できない。FIG. 2 is an explanatory view in which a main part of a light projecting system of the diopter detection optical system 3 is developed. FIG. 2 (A) shows the optical path when the first light source P1 is on the optical axis. The first light source P1 is at a position equivalent to the focal point of the image observation lens 21, light emitted from the light source P1 0 illuminates the eye 1 of the viewer in the parallel light passes through the image observation lens 21, the observer's eye enters the 1, through the pupil is imaged onto the retina 12, forms an image of the light source to the point P2 0. At this time, the light emitted from the first light source P1 is infrared light, and the observer cannot recognize the light source image.
【００２２】図2(B)に示すように第1 の光源P1が第1 の
アクチュエーター37により画像観察レンズ21（焦点距離
はfF）の焦平面上をΔx 移動してP11 の位置に移ると観
察者を照明する光束は、眼の軸に対して： θ=tan (Δx/fF) だけ傾いて入射する。そして眼の網膜12上では点P20 と
はΔx'ずれた位置P21 に光源像が形成される。第1 のア
クチュエーター37により第1 の光源P1を連続的に移動さ
せることにより、観察者の網膜12上を光源像が連続的に
スキャンする。As shown in FIG. 2 (B), the first light source P1 is moved by Δx on the focal plane of the image observation lens 21 (focal length is f F ) by the first actuator 37 and moved to the position of P1 1. And the luminous flux that illuminates the observer is incident at an angle of θ = tan (Δx / f F ) with respect to the eye axis. Then, on the retina 12 of the eye, a light source image is formed at a position P2 1 which is deviated from the point P2 0 by Δx '. By continuously moving the first light source P1 by the first actuator 37, the light source image continuously scans the retina 12 of the observer.
【００２３】次に図3 〜8 を用いて視度検出光学系3 の
受光系の動作を説明する。Next, the operation of the light receiving system of the diopter detection optical system 3 will be described with reference to FIGS.
【００２４】図3 (A1),(B1),(C1)は観察者の眼が正常眼
の場合に網膜12上を光源像がスキャンした場合の受光光
を表したものである。開口絞り33は画像観察レンズ21の
焦点面に等価の位置に設置している。そして図3(A3),(B
3),(C3) に示すように画像観察レンズ21と結像レンズ系
34により観察者の眼球の像が画像検出素子35上に形成さ
れる。3 (A1), (B1), and (C1) show received light when the light source image scans the retina 12 when the observer's eye is a normal eye. The aperture stop 33 is installed at a position equivalent to the focal plane of the image observation lens 21. And Fig. 3 (A3), (B
3) and (C3), the image observation lens 21 and the imaging lens system
An image of an eyeball of the observer is formed on the image detection element 35 by the 34.
【００２５】なお、図3(A2),(B2),(C2) は夫々開口絞り
33から画像検出素子35の間の光束の状態を拡大図示する
ものである。3 (A2), (B2), and (C2) are aperture diaphragms, respectively.
3 is an enlarged view showing a state of a light beam between 33 and the image detecting element 35.
【００２６】図3(A)は網膜12上の光源像が光軸上の点P2
0 にある場合で網膜12上の点P20 から発し瞳からでた光
は画像観察レンズ21により開口絞り33上に集光し結像レ
ンズ系34を通って画像検出素子35に至る。これにより網
膜12上にできた光源像の点P20 から発した光は、図3(A
3) に表すように画像検出素子35上にできる瞳の像の内
部を均一に照明する。In FIG. 3A, the light source image on the retina 12 is a point P2 on the optical axis.
In the case of 0 , the light emitted from the point P20 on the retina 12 and emitted from the pupil is condensed on the aperture stop 33 by the image observation lens 21, passes through the imaging lens system 34, and reaches the image detection element 35. This light emitted from the point P2 0 of the light source images could on the retina 12 by the FIG. 3 (A
As shown in 3), the inside of the pupil image formed on the image detecting element 35 is uniformly illuminated.
【００２７】網膜12上の光源像が網膜12上をスキャンす
ると開口絞り33上の集光点P3は開口絞り33上を移動し
て、例えば点P31,P32 と移動し、集光点P3と開口絞り33
の開口部の位置関係により瞳内全体の強度が同時に変化
する（図3(B3)、(C3)）。When the light source image on the retina 12 scans the retina 12, the focal point P3 on the aperture stop 33 moves on the aperture stop 33, for example, points P3 1 and P3 2, and the focal point P3. And aperture stop 33
The intensity of the entire pupil changes at the same time depending on the positional relationship of the openings of (3 (B3), (C3) in FIG. 3).
【００２８】図4 は観察者の眼が近視眼の場合に網膜12
上を光源像がスキャンした場合の受光光を表したもので
ある。この場合は網膜12上の照射部分の一点からの光束
の集光点P3は開口絞り33よりも画像観察レンズ21側にで
き、発散光束として開口絞り33、結像レンズ系34を通っ
て画像検出素子35上の瞳像内を照明する( 図4(A1))。こ
のような状態ではスキャンによって集光点P3がP31,P32
と移動すると開口絞り33においては光束の一部が遮光さ
れ、残りの一部が通過する状態となる（図4(B1)、(C1))
。これにより画像検出素子35における瞳像内部の光強
度は光束が遮光される側から弱くなる（図4 (B3),(C
3))。集光点を反対側に移動したときは、画像検出素子3
5における瞳像内部の強度は瞳内の反対側から弱くな
る。FIG. 4 shows the retina 12 when the observer's eye is a myopic eye.
It shows the received light when the light source image scans the top. In this case, the condensing point P3 of the light flux from one point of the irradiation portion on the retina 12 is formed closer to the image observation lens 21 side than the aperture stop 33, and the image is detected as a divergent light flux through the aperture stop 33 and the imaging lens system 34. The inside of the pupil image on the element 35 is illuminated (FIG. 4 (A1)). In such a state, the converging point P3 is scanned by P3 1 , P3 2
When the aperture stop 33 is moved, a part of the light beam is blocked by the aperture stop 33 and the remaining part of the light beam passes through (Fig. 4 (B1), (C1)).
. As a result, the light intensity inside the pupil image in the image detection element 35 becomes weaker from the side where the light flux is blocked (Fig. 4 (B3), (C
3)). When the focal point is moved to the opposite side, the image detection element 3
The intensity inside the pupil image at 5 decreases from the opposite side in the pupil.
【００２９】図5 は観察者の眼が遠視眼の場合に網膜12
上を光源像がスキャンした場合の受光光を表したもので
ある。この場合は網膜12上の照射部分の一点からの光束
の集光点P3は開口絞り33より画像検出素子35側にでき、
集光光束として開口絞り33、結像レンズ系34を通って画
像検出素子35上の瞳像内を照明する（図5(A1))。この場
合もスキャンによって集光点P3がP31,P32 と移動すると
近視眼のときと同様に画像検出素子35上の瞳内の強度
は、光束が遮光される側が弱くなる（図5(B1),(C1)) 。
ただし、網膜12上の光源像の移動方向と瞳内の強度が弱
くなる方向は近視の場合と逆になる。FIG. 5 shows the retina 12 when the observer's eye is a hypermetropic eye.
It shows the received light when the light source image scans the top. In this case, the condensing point P3 of the light flux from one point of the irradiation portion on the retina 12 can be closer to the image detecting element 35 side than the aperture stop 33,
As a condensed light beam, it illuminates the inside of the pupil image on the image detection element 35 through the aperture stop 33 and the imaging lens system 34 (FIG. 5 (A1)). Also in this case, when the converging point P3 moves to P3 1 and P3 2 by scanning, the intensity in the pupil on the image detecting element 35 becomes weaker on the side where the light flux is shielded as in the case of myopia (FIG. 5 (B1)). , (C1)).
However, the moving direction of the light source image on the retina 12 and the weakening direction in the pupil are opposite to those in the case of myopia.
【００３０】本実施例においては図6 に示すように画像
検出素子35上に得られる観察者の瞳を2 つの領域EA,EB
に分割し、領域EAと領域EBの光強度の時間的変化を夫々
検出する。このとき領域の設定は、画像検出素子35上の
観察者の瞳孔と虹彩のエッジを検出して瞳の範囲を抽出
し、検出する領域を設定する。In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the observer's pupil obtained on the image detecting element 35 is divided into two regions E A and E B.
And the temporal changes in the light intensity of the areas E A and E B are detected. At this time, the area is set by detecting the pupil of the observer and the edge of the iris on the image detection element 35, extracting the range of the pupil, and setting the area to be detected.
【００３１】正常な眼の場合は図7 (A) に示すように，
2 つの領域EA,EB の光強度変化IA,IB は光源のスキャン
S と同期して変化し、光強度変化IAと光強度変化IBとの
間にはずれは無い。In the case of a normal eye, as shown in FIG.
Light intensity changes I A and I B in two areas E A and E B
It changes in synchronization with S, and there is no deviation between the light intensity change I A and the light intensity change I B.
【００３２】一方、近視眼、遠視眼の場合は図7 (B),
(C) に示すように2 つの領域EA,EB の光強度変化IA,IB
は光源のスキャンS に対して夫々位相がずれ、相互の間
には位相差δB 或はδC が生じる。On the other hand, in the case of myopia and hyperopia, FIG.
Two areas E A (C), the light intensity variation I A of E B, I B
Are out of phase with respect to the scan S of the light source, and a phase difference δ B or δ C occurs between them.
【００３３】観察者の視度が正常値からずれているほど
この位相差δが大きくなるので、2つの強度変化の位相
の差δより観察者の視度を検出することができる。そし
て観察者の視度が近視であるか遠視であるかは2 つの領
域EA,EB の光強度変化IA,IBでどちらの領域の位相が光
源のスキャンに対して進んでいるか（または、遅れてい
るか）によって検出する。Since the phase difference δ becomes larger as the diopter of the observer deviates from the normal value, the diopter of the observer can be detected from the difference δ of the phases of the two intensity changes. Whether the observer's diopter is myopia or hyperopia depends on which of the two regions E A , E B changes in light intensity I A , I B the phase of which is ahead of the light source scan ( Or is it delayed?).
【００３４】画像検出素子35に得られる眼球の瞳像には
視度を検出するための網膜12からの反射光のほかに、第
1 の光源P1の角膜表面からの反射光も入射する。この反
射光の強度は網膜12反射の光の強度よりも大きいので、
図8 に示すようにこの反射光が画像検出素子35上に結像
する領域ECを除外して2 つの領域EA,EB を設定し、この
反射光の影響を除外する。In the pupil image of the eyeball obtained by the image detecting element 35, in addition to the reflected light from the retina 12 for detecting the diopter,
The reflected light from the corneal surface of the first light source P1 also enters. Since the intensity of this reflected light is greater than the intensity of the light of the retina 12 reflection,
As shown in FIG. 8, the area E C where the reflected light forms an image on the image detecting element 35 is excluded to set two areas E A and E B, and the influence of the reflected light is excluded.
【００３５】画像解析回路36中の第1 の解析回路は画像
検出素子35上に形成された瞳像の2 つの領域EA,EB ほ光
強度変化のデータから観察者の視度を検出し、第2 のア
クチュエーター38へ信号を出力し、第2 のアクチュエー
ター38は画像表示素子22を観察者の視度に適合する位置
へ移動して視度調整を行う。The first analysis circuit in the image analysis circuit 36 detects the diopter of the observer from the data of the two regions E A and E B of the pupil image formed on the image detection element 35 and the change in the light intensity. , And outputs a signal to the second actuator 38, and the second actuator 38 moves the image display element 22 to a position that matches the diopter of the observer and adjusts the diopter.
【００３６】本実施例の構成であれば、図9 に示すよう
に光源P1のスキャンにより投光光がオーバーラップする
領域Ａに観察者の瞳があれば、上記の視度検出信号が常
に得られ、視度を検出できる。従って本実施例によれば
従来の自動視度検出装置のように装置に対して特定の位
置に眼を固定しなくても良く、従来のものよりも広い範
囲に眼の位置が分布しても視度検出が出来、自動視度調
整を達成できる。With the configuration of this embodiment, as shown in FIG. 9, if the observer's pupil is in the area A where the projected light overlaps due to the scan of the light source P1, the diopter detection signal is always obtained. Therefore, the diopter can be detected. Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to fix the eye at a specific position with respect to the device unlike the conventional automatic diopter detection device, and even if the position of the eye is distributed over a wider range than the conventional one. Diopter can be detected and automatic diopter adjustment can be achieved.
【００３７】又、本実施例では第1 のアクチュエーター
を停止させて、第1 の光源P1を所定の位置に静止させ、
この時画像検出素子35に得られる観察者の眼球の瞳像と
第1の光源P1の角膜表面での反射像との相対的関係から
観察者の視線方向の検出ができる。Further, in this embodiment, the first actuator is stopped so that the first light source P1 is stopped at a predetermined position,
At this time, the line-of-sight direction of the observer can be detected from the relative relationship between the pupil image of the eyeball of the observer obtained by the image detection element 35 and the reflection image of the corneal surface of the first light source P1.
【００３８】図10は、本発明の実施例2 の要部概略図で
ある。本実施例は実施例1 の観察者の視度を検出する機
能に加えて、観察者の視線の方向を検出する機能を附加
したものである。FIG. 10 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention. In addition to the function of detecting the diopter of the observer of the first embodiment, the present embodiment has a function of detecting the direction of the line of sight of the observer.
【００３９】図中、42a,42b は第2 の光源であり、少な
くとも2 つのIRED等で構成し観察者の眼を観察者の眼の
前方下方または前方上方から赤外光で照明する。36は画
像解析回路であり、その中の第1 の解析回路は画像検出
素子35からの画像信号に基づき観察者の視度を検出し、
その中の第2 の解析回路は画像検出素子35からの画像信
号に基づき観察者の視線方向を検出し、その中のその他
の回路は第1 の光源P1，第2 の光源42、２つのアクチュ
エーター37、38 等を制御する。41は装置制御回路であ
り、画像解析回路36から得られる視線情報に基づきビデ
オカメラや銀塩カメラなどの装置を操作する。In the figure, reference numerals 42a and 42b denote second light sources, which are composed of at least two IREDs and the like, and illuminate the eyes of the observer with infrared light from the lower front or upper front of the observer's eyes. 36 is an image analysis circuit, the first analysis circuit in which detects the diopter of the observer based on the image signal from the image detection element 35,
The second analysis circuit among them detects the line-of-sight direction of the observer based on the image signal from the image detection element 35, and the other circuits therein include the first light source P1, the second light source 42, and the two actuators. It controls 37, 38, etc. A device control circuit 41 operates a device such as a video camera or a silver salt camera based on the line-of-sight information obtained from the image analysis circuit 36.
【００４０】その他の構成においては実施例1 と同じで
あり、それらには同じ符号を付してある。The other structures are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given to them.
【００４１】本実施例の視線検出は、第2 の光源42で観
察者の眼球1 を照明したとき画像検出素子35に得られる
観察者の眼球の像に基づいており、眼を照明する光源を
第1の光源P1から第2 の光源42に切り替えることによ
り、画像検出素子35上には図11に示すような観察者の眼
の像が得られる。The line-of-sight detection of this embodiment is based on the image of the observer's eye obtained by the image detection element 35 when the observer's eye 1 is illuminated by the second light source 42. By switching from the first light source P1 to the second light source 42, an image of the observer's eye as shown in FIG. 11 is obtained on the image detection element 35.
【００４２】図中、51は虹彩の像、52は瞳孔、53、54は
第2 の光源42a ，42b の角膜反射像である。In the figure, 51 is an iris image, 52 is a pupil, and 53 and 54 are corneal reflection images of the second light sources 42a and 42b.
【００４３】画像解析回路36中の第2 の解析回路は本出
願人が特開平3-109029号公報に開示している方法により
この画像から観察者の視線方向を検出する。The second analysis circuit in the image analysis circuit 36 detects the line-of-sight direction of the observer from this image by the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-09029 by the present applicant.
【００４４】図12は本実施例の視度の検出と視線の検出
の切り替えアルゴリズムである。これについて説明す
る。 step 1：装置の電源をONにする。第2 の光源42が点灯し
画像検出素子35で眼球の画像を取り込む。 step 2：画像検出素子35上の画像により観察者の視線方
向を検出し、観察者が画像表示素子22に表示された画像
を観察しているか否かを判定する。観察していればstep
3へ進み、観察していなければ、観察を開始するまで待
機する。 step 3：第2 の光源42を消灯し、第1 の光源P1を点灯す
る。 step 4：第1 のアクチュエーター37を駆動し第1 の光源
P1を振動する。 step 5：視度の検出を行う。 step 6：観察者の視度の検出が完了すると、第2 のアク
チュエーター38を駆動して画像表示素子22を観察者の視
度に適合する位置に移動して視度調整を行う。 step 7：第1 のアクチュエーター37を停止する（光源振
動を終わる）。 step 8：第1 の光源P1を消灯する。 step 9：第2 の光源42を点灯する。 step10：視線方向を検出する状態に移行する。FIG. 12 shows a switching algorithm for diopter detection and line-of-sight detection according to this embodiment. This will be described. step 1: Turn on the power of the device. The second light source 42 is turned on and the image detecting element 35 captures an image of the eyeball. step 2: The visual line direction of the observer is detected from the image on the image detection element 35, and it is determined whether or not the observer is observing the image displayed on the image display element 22. If you are observing step
Proceed to 3 and wait until you start observing, if you have not observed it. step 3: Turn off the second light source 42 and turn on the first light source P1. step 4: Drive the first actuator 37 and drive the first light source.
Vibrate P1. step 5: Detect the diopter. Step 6: When the detection of the diopter of the observer is completed, the second actuator 38 is driven to move the image display element 22 to a position suitable for the diopter of the observer to adjust the diopter. step 7: Stop the first actuator 37 (end the vibration of the light source). step 8: Turn off the first light source P1. step 9: Turn on the second light source 42. step10: Shift to the state of detecting the line-of-sight direction.
【００４５】これは装置を起動した際の制御の例である
が、装置を使用中に眼を離して、視線検出が不能となる
と、step 2の状態になって観察者が観察しているか否か
を判定し、観察者が再度観察を始めるとstep 3以降を実
行するようにして、随時視度調整を行うようにしても良
いし、視度調整を行うスイッチを設け、そのスイッチを
入れるとその都度視度調整をするようにしてもよい。This is an example of control when the apparatus is activated. If the line of sight is disabled while the apparatus is in use and the line of sight cannot be detected, step 2 is entered and whether the observer is observing or not. If it is determined that the observer starts observing again, step 3 and subsequent steps may be performed to adjust the diopter at any time, or if a switch for performing diopter adjustment is provided and the switch is turned on. The diopter adjustment may be performed each time.
【００４６】本実施例によれば観察者は画像観察装置を
覗くだけで自動的に視度調節が実行されると共に、画像
観察中に観察者の視線を検出することにより、例えば画
像の注視部分を拡大するとか、或は注視部分に対応して
色々な動作を実行するとか、多様な動作を行うことがで
きる。According to the present embodiment, the observer automatically adjusts the diopter just by looking into the image observing device, and detects the line of sight of the observer during the image observation. Can be expanded, or various operations can be performed corresponding to the gaze portion, and various operations can be performed.
【００４７】又、本実施例では第1 の光源P1と第2 の光
源42を設けたが、第1 の光源P1だけで視度調整と視線検
出を行うようにしても良く、このときは第1 のアクチュ
エーター37の駆動、停止の制御だけで視度検出と視線方
向の検出と切り替えることになる。Further, although the first light source P1 and the second light source 42 are provided in this embodiment, the diopter adjustment and the line-of-sight detection may be performed only by the first light source P1. The diopter detection and the line-of-sight direction detection are switched only by controlling the driving and stopping of the actuator 37 of 1.
【００４８】図13は本発明の実施例3 の要部概略図であ
る。本実施例が実施例1 と異なる点は観察者の眼を照明
する第1 の光源P1を振動する機構をこれまでの実施例の
ように光源を振動するのではなく光学素子によって振動
するようにした点と画像観察レンズ21と画像表示素子22
との間に更にレンズを設けた点である。その他の構成は
同じである。FIG. 13 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the mechanism for vibrating the first light source P1 that illuminates the observer's eye does not vibrate the light source as in the previous embodiments but vibrates by the optical element. Point and image observation lens 21 and image display element 22
The point is that a lens is further provided between and. Other configurations are the same.
【００４９】図中、21b は付加レンズであり、画像観察
レンズ21と共に画像観察系2 の一要素を構成している。
61は適切な厚さを持つ透明な平行平面板であり、第1 の
アクチュエーター37により設置角度を変化させる。その
他の構成は、実施例1 と同じであり、同一の符号で示し
てある。In the figure, reference numeral 21b is an additional lens, which constitutes an element of the image observation system 2 together with the image observation lens 21.
Reference numeral 61 is a transparent plane parallel plate having an appropriate thickness, and the installation angle is changed by the first actuator 37. Other configurations are the same as those in the first embodiment and are denoted by the same reference numerals.
【００５０】図14に示すように平行平面板61は支点Ｃで
固定しており、アクチュエーター37によって平行平面板
61の一端を移動させることにより、平行平面板61を支点
Ｃを中心として傾ける。図15に示すように平行平面板61
の厚さをd,屈折率をn としたとき、平行平面板61をθ°
傾けると、投光系の光軸のシフト量Δは Δ= (1-1/n) ×d ×θ となり、第1 の光源P1を距離Δだけ移動するのと同様な
効果をもたらす。これにより観察者の眼を照明する第1
の光源P1は光学的に位置を変化している。As shown in FIG. 14, the plane-parallel plate 61 is fixed at the fulcrum C, and the plane-parallel plate 61 is fixed by the actuator 37.
By moving one end of 61, the plane parallel plate 61 is tilted about the fulcrum C. As shown in FIG. 15, a plane-parallel plate 61
Is d and the refractive index is n.
When tilted, the shift amount Δ of the optical axis of the light projecting system becomes Δ = (1-1 / n) × d × θ, which brings about the same effect as moving the first light source P1 by the distance Δ. This illuminates the eyes of the observer
The light source P1 of is changed in position optically.
【００５１】このように第1 の光源P1の光学的位置をを
変える手段としては、平行平板を用いる方法以外にも、
ガラスなどの透明な板材の間にシリコンオイルなどの透
明な流体をポリエチレンなどの樹脂で封入し、アクチュ
エーターによりこの透明な２枚の板材のなす角度を変化
する可変頂角プリズムで行っても良いし、投光系の光路
中に反射ミラーを設けてミラーを振って行っても良い
し、投光系の光路中に音響光学素子を用いて行っても良
い。As a means for changing the optical position of the first light source P1 in this way, other than the method using a parallel plate,
A transparent fluid such as silicon oil may be sealed with a resin such as polyethylene between transparent plate materials such as glass, and a variable apex angle prism that changes the angle between the two transparent plate materials by an actuator may be used. A reflection mirror may be provided in the light path of the light projecting system and the mirror may be shaken, or an acousto-optic element may be used in the light path of the light projecting system.
【００５２】本実施例は実施例1 と同様に、観察者が本
実施例の画像観察装置を覗くだけで視度調節が自動的に
実行されるという効果がある。Similar to the first embodiment, the present embodiment has an effect that the diopter adjustment is automatically executed only by the observer looking through the image observation apparatus of the present embodiment.
【００５３】図16は本発明の実施例4 の要部概略図であ
る。本実施例はプリズム形状をした画像観察素子を有す
る画像観察装置に本発明の視度検出・調整手段を取り入
れたものである。FIG. 16 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the diopter detection / adjustment means of the present invention is incorporated in an image observation apparatus having an image observation element having a prism shape.
【００５４】図中、1 は観察者の眼、82は第1 の光学作
用面、83は反射層を有する第2 の光学作用面、84は第3
の光学作用面である。第1 の光学作用面82、第2 の光学
作用面83、第3 の光学作用面84は画像観察素子81の一要
素を構成している。画像観察素子81は全体として正の屈
折力を有している。In the figure, 1 is the observer's eye, 82 is the first optical action surface, 83 is the second optical action surface having a reflective layer, and 84 is the third optical action surface.
Is the optical action surface of. The first optical action surface 82, the second optical action surface 83, and the third optical action surface 84 constitute one element of the image observation element 81. The image observation element 81 has a positive refractive power as a whole.
【００５５】22は画像表示素子であり、例えば液晶画像
表示素子などで構成する。85はガラス平板であり、その
中に視度検出光を反射する反射面86を備えている。88は
光反射手段であり、光源からの赤外光束を反射するハー
フミラーである。P1はIREDなどで構成する第1 の光源で
あり、赤外光を放射する。33は開口絞り、34は観察者の
眼球を縮小結像する結像レンズ系、35は画像検出素子で
あり、例えばCCD 等で構成するエリアセンサーであり、
結像レンズ系34で形成された眼球の像を取り込む。36は
画像解析回路であり、その中の第1 の解析回路は画像検
出素子35からの瞳の画像に基づき観察者の視度を検出
し、その中のその他の回路は第1 の光源P1、２つのアク
チュエーター37、38 等を制御する。Reference numeral 22 denotes an image display element, which is composed of, for example, a liquid crystal image display element. Reference numeral 85 denotes a glass flat plate, and a reflective surface 86 that reflects diopter detection light is provided therein. Reference numeral 88 denotes a light reflecting means, which is a half mirror that reflects the infrared light flux from the light source. P1 is the first light source composed of IRED and emits infrared light. 33 is an aperture stop, 34 is an image forming lens system for forming a reduced image of the eyeball of an observer, 35 is an image detecting element, for example, an area sensor composed of a CCD or the like,
The image of the eyeball formed by the imaging lens system 34 is captured. 36 is an image analysis circuit, the first analysis circuit in which detects the diopter of the observer based on the image of the pupil from the image detection element 35, and the other circuits in it are the first light source P1, It controls two actuators 37, 38, etc.
【００５６】37は第1 のアクチュエーター（照射角変更
手段）であり、投光光の方向を変える為に第1 の光源P1
を光軸と垂直な方向に移動させる。38は第2 のアクチュ
エーター（視度調整手段）であり、画像解析回路36から
の信号により画像表示素子22を観察者の視度に適合する
位置に移動させる。Reference numeral 37 denotes a first actuator (irradiation angle changing means) for changing the direction of the projected light by the first light source P1.
Is moved in the direction perpendicular to the optical axis. A second actuator (diopter adjusting means) 38 moves the image display element 22 to a position suitable for the observer's diopter by a signal from the image analyzing circuit 36.
【００５７】この実施例の画像観察の作用を説明する。
画像表示素子22からの光は、平板85を透過して画像観察
素子81の第3 の光学作用面84を屈折透過して第1 の光学
作用面82に向かい、この面82で全反射して第2 の光学作
用面83に向かい、この面83の反射層で反射して再び第1
の光学作用面82に向かい、この面82を屈折透過し拡大し
た虚像を形成すると共に観察者の瞳に入射して虚像を視
認させる。The operation of image observation of this embodiment will be described.
The light from the image display element 22 is transmitted through the flat plate 85, refracted and transmitted through the third optical action surface 84 of the image observation element 81 toward the first optical action surface 82, and is totally reflected by this surface 82. It goes to the second optical surface 83, is reflected by the reflective layer of this surface 83, and is reflected again by the first optical surface 83.
Toward the optically acting surface 82, the surface 82 is refracted and transmitted to form a magnified virtual image, and the virtual image is made visible by entering the observer's pupil.
【００５８】観察光学素子81は、像性能と歪みを補正
し、画像表示素子22に対してテレセントリックな系とす
るために、3 つの作用面をそれぞれ回転対称軸を有しな
い3 次元曲面で構成する。The observing optical element 81 is composed of three-dimensional curved surfaces each having no axis of rotational symmetry in order to correct the image performance and distortion and to make the system telecentric with respect to the image display element 22. .
【００５９】なお、平板85、画像観察素子81等は画像観
察光学系の一要素を構成している。The flat plate 85, the image observing element 81 and the like constitute one element of the image observing optical system.
【００６０】第1 の光源P1を画像観察素子81の焦点面に
等価の位置に設けることにより、観察者の眼1 には第1
の光源P1からの平行光束が入射し、第1 のアクチュエー
ター37で第1 の光源P1を振動することにより実施例1 と
同様に観察者の網膜12を第1の光源P1の像でスキャンす
ることができる。さらに、開口絞り33を画像観察素子81
の焦点面に等価の位置に設け、結像レンズ系34により観
察者の眼球の像を画像検出素子35上に形成し、この瞳像
を用いて実施例1 と同様な方法で観察者の視度を検出
し、第2 のアクチュエーター38によって画像表示素子22
を観察者の視度に適合する位置へ移動して視度調整を行
う。By disposing the first light source P1 at a position equivalent to the focal plane of the image observing element 81, the observer's eye 1 has a first light source P1.
The parallel light flux from the light source P1 is incident, and the first actuator 37 vibrates the first light source P1 to scan the retina 12 of the observer with the image of the first light source P1 as in the first embodiment. You can Further, the aperture stop 33 is attached to the image observation element 81.
The image of the eyeball of the observer is formed on the image detecting element 35 by the image forming lens system 34 at the position equivalent to the focal plane of the observer, and this pupil image is used to observe the image of the observer in the same manner as in Example 1. The second actuator 38 detects the image display element 22
Is moved to a position that matches the diopter of the observer to adjust the diopter.
【００６１】なお、画像観察素子81、平板85、光反射手
段88、開口絞り33、結像レンズ系34等は視度検出光学系
3 の一要素を構成している。The image observation element 81, the flat plate 85, the light reflecting means 88, the aperture stop 33, the imaging lens system 34, etc. are the diopter detection optical system.
It constitutes one of the three elements.
【００６２】本実施例の画像観察素子81は観察者の頭部
に固定して使用する所謂ヘッドマウントディスプレイ
（HMD ）として使用するのに適している。そしてアミュ
ーズメントパークなどで多くの人が本実施例を備えたHM
D を使用する場合に、不特定の使用者が装着すると同時
に視度調整が完了するので、使用者が替わる毎に視度調
整をする必要がなくなり、使用者にとって必要な操作手
順が少なくて済み、利便性が高く、使用効率をアップす
ることができる。The image observing element 81 of this embodiment is suitable for use as a so-called head mount display (HMD) which is used by being fixed to the head of an observer. And many people at amusement parks, etc.
When using D, the diopter adjustment is completed as soon as it is worn by an unspecified user, so there is no need to adjust the diopter every time the user changes, and the number of operating steps required for the user is small. It is highly convenient and can be used more efficiently.
【００６３】[0063]
【発明の効果】本発明は以上の構成により、画像表示手
段に表示した画像を観察する際に、適切に設定した眼屈
折計からの信号を用いて観察者がその都度視度調節をし
なくても自動的に視度調節ができ、常に良好なる状態で
画像の観察ができる画像観察装置及びそれを用いた観察
機器を達成している。According to the present invention, with the above construction, when observing the image displayed on the image display means, the observer does not have to adjust the diopter each time by using the signal from the eye refractometer set appropriately. Even if the diopter can be automatically adjusted, the image observation device and the observation device using the image observation device that can always observe the image in a good state are achieved.
【００６４】特に、 （２−１） 観察者が眼の位置を固定しなくても観察者
の眼が空間的に或る範囲内にあれば観察者の視度を検出
できる。 （２−２） 簡易な構成で観察者の視度を検出し、その
視度情報によって視度調整を自動的に行う。 （２−３） 殆どそのままの構成で視線検出機能を付加
できる画像観察装置及びこれを用いた観察機器を達成し
ている。In particular, (2-1) Even if the observer does not fix the eye position, the diopter of the observer can be detected if the observer's eye is spatially within a certain range. (2-2) The diopter of the observer is detected with a simple configuration, and the diopter adjustment is automatically performed based on the diopter information. (2-3) An image observing apparatus and an observing apparatus using the image observing apparatus, which can add a visual axis detecting function with almost the same configuration, have been achieved.
【図１】 本発明の実施例1 の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】 実施例1 の視度検出光学系の投光系の要部を
展開した説明図FIG. 2 is an explanatory diagram in which a main part of a light projecting system of the diopter detection optical system according to the first embodiment is developed.
【図３】 実施例1 の視度検出系の受光系の説明図（正
常眼の場合）FIG. 3 is an explanatory diagram of a light receiving system of the diopter detection system of Example 1 (in the case of normal eyes)
【図４】 実施例1 の視度検出系の受光系の説明図（近
視眼の場合）FIG. 4 is an explanatory diagram of a light receiving system of the diopter detection system of Example 1 (in the case of myopia)
【図５】 実施例1 の視度検出系の受光系の説明図（遠
視眼の場合）FIG. 5 is an explanatory diagram of a light receiving system of the diopter detection system of Example 1 (in the case of hyperopic eyes).
【図６】 視度測定時の瞳の分割領域の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a pupil division region at the time of diopter measurement.
【図７】 2 つの瞳領域における光強度変化の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a light intensity change in two pupil regions.
【図８】 視度測定時の瞳の分割領域の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a divided region of a pupil at the time of diopter measurement.
【図９】 本発明の視度の測定可能な範囲を示す説明図FIG. 9 is an explanatory diagram showing a measurable range of diopter according to the present invention.
【図１０】 本発明の実施例2 の要部概略図FIG. 10 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.
【図１１】 本発明の実施例2 の眼球像の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of an eyeball image according to the second embodiment of the present invention.
【図１２】 本発明の実施例2 において視度の検出と視
線の検出の切り替えアルゴリズムFIG. 12 is an algorithm for switching between diopter detection and line-of-sight detection according to the second embodiment of the present invention.
【図１３】 本発明の実施例3 の要部概略図FIG. 13 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.
【図１４】 実施例3 の光源スキャン部分の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a light source scanning portion according to the third embodiment.
【図１５】 実施例3 の平行平面板の作用説明図FIG. 15 is an explanatory view of the action of the plane-parallel plate according to the third embodiment.
【図１６】 本発明の実施例4 の要部概略図FIG. 16 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention.
【図１７】 従来の自動的に視度調整をするファインダ
ーFIG. 17: Conventional viewfinder with automatic diopter adjustment
1 観察者の眼 21 画像観察レンズ 2 画像観察系 22 画像表示素子 3 視度検出系 31 第1 の光反射手段 12 網膜12 32 第2 の光反射手段 13 虹彩 33 開口絞り 14 角膜 34 結像レンズ系 P1 第1 の光源 35 画像検出素子 EA,EB 瞳分割領域 36 画像解析回路 EC 瞳中の除外領域 37 第1 のアクチュエーター 38 第2 のアクチュエーター 41 装置制御回路 61 平行平面板 81 画像観察素子 82 第1 の光学作用面 85 ガラス平板 83 第2 の光学作用面 86 反射面 84 第3 の光学作用面 88 光反射手段1 Eye of observer 21 Image observation lens 2 Image observation system 22 Image display device 3 Diopter detection system 31 First light reflection means 12 Retina 12 32 Second light reflection means 13 Iris 33 Aperture stop 14 Corneal 34 Imaging lens System P1 First light source 35 Image detection element E A , E B pupil division area 36 image analysis circuit E C exclusion area in pupil 37 first actuator 38 second actuator 41 device control circuit 61 plane-parallel plate 81 image observation Element 82 First optical working surface 85 Glass flat plate 83 Second optical working surface 86 Reflecting surface 84 Third optical working surface 88 Light reflecting means
Claims (15)
レンズが拡大して虚像を形成し、観察者に視認せしめる
際、 第１の光源を該画像観察レンズの焦点面に等価の位置に
設置して、該レンズを通して観察者の眼球を照明し、該
画像観察レンズの焦点面に等価の位置に設置した開口絞
り、結像レンズ系を介して該眼球の像を画像検出素子の
上に結像し、照射角変更手段によって該第１の光源の光
学的位置を時間的に変化させ、第１の解析回路によって
そのとき該画像検出素子に得られる該観察者の瞳像の光
強度変化から観察者の視度情報を検出することを特徴と
する画像観察装置。1. A first light source is installed at a position equivalent to a focal plane of the image observing lens when the image observing lens magnifies an image displayed by the image displaying means to form a virtual image and makes it visible to an observer. Then, the eyeball of the observer is illuminated through the lens, and the image of the eyeball is formed on the image detection element through an aperture stop and an imaging lens system installed at a position equivalent to the focal plane of the image observation lens. The optical position of the first light source is temporally changed by the irradiation angle changing means, and the first analysis circuit then changes the optical intensity of the pupil image of the observer obtained by the image detecting element. An image observation device characterized by detecting diopter information of an observer.
の領域内の光強度変化から前記観察者の視度情報を検出
することを特徴とする請求項１の画像観察装置。2. The image observation apparatus according to claim 1, wherein the pupil image is divided into a plurality of regions, and the diopter information of the observer is detected from a change in light intensity in each region.
画像観察レンズと前記画像表示手段との間に第１の光反
射手段を設けていることを特徴とする請求項１又は２の
画像観察装置。3. The first light source is an infrared light source, and a first light reflection means is provided between the image observation lens and the image display means. Image observation device.
記画像表示手段を該観察者の視度に適合する位置へ移動
して視度調整を行うことを特徴とする請求項１、２、又
は３の画像観察装置。4. The diopter adjustment means moves the image display means to a position suitable for the diopter of the observer to perform diopter adjustment based on the diopter information. Or the image observation device of 3.
第２の解析回路によりそのとき前記画像検出素子に得ら
れる前記観察者の眼球の像から該観察者の視線方向を検
出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の画像観察装置。5. The first light source is set to a predetermined position,
5. The second analysis circuit detects the line-of-sight direction of the observer from the image of the eyeball of the observer, which is then obtained in the image detection element, according to any one of claims 1 to 4. Image observation device.
源の光学的位置を変化させているときに前記観察者の視
度情報を検出し、該第１の光源が静止しているときに該
観察者の視線情報を検出することを特徴とする請求項５
の画像観察装置。6. The diopter information of the observer is detected while changing the optical position of the first light source by the irradiation angle changing means, and when the first light source is stationary. 6. The line-of-sight information of the observer is detected.
Image observation device.
の眼球の像の瞳孔と前記第１の光源の角膜反射像の相対
位置から該観察者の視線情報を検出することを特徴とす
る請求項５又は６の画像観察装置。7. The line-of-sight information of the observer is detected from the relative position between the pupil of the image of the eyeball of the observer and the corneal reflection image of the first light source, which is obtained by the image detecting element. Item 5 or the image observation device of 6.
球を前方下方又は前方上方より照明し、第２の解析回路
によりそのとき前記画像検出素子に得られる前記観察者
の眼球の像から該観察者の視線方向を検出することを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像観察
装置。8. An eyeball of the observer is illuminated from a front lower side or a front upper side by a plurality of second light sources, and from the image of the eyeball of the observer obtained by the second analysis circuit at that time in the image detecting element. The image observation apparatus according to claim 1, wherein the line-of-sight direction of the observer is detected.
の眼球の像の瞳孔と前記第２の光源の角膜反射像の相対
位置から該観察者の視線情報を検出することを特徴とす
る請求項８の画像観察装置。9. The line-of-sight information of the observer is detected from the relative positions of the pupil of the image of the eyeball of the observer and the corneal reflection image of the second light source, which are obtained by the image detection element. Item 8. The image observation device according to item 8.
察レンズを介して拡大した虚像として観察する際、 該画像観察レンズの焦点面に第１の光源を設け、該第１
の光源からの光束で観察者の眼球を照射方向を種々と変
えて照明したとき、 該眼球の像を該画像観察レンズの焦点面に設けた絞りを
介して結像レンズ系により画像検出素子上に形成し、該
画像検出素子上の瞳像からの信号を用いて画像解析回路
により該観察者の視度情報を検出していることを特徴と
する画像観察装置。10. When observing an image displayed on the image display means as a virtual image enlarged through an image observation lens, a first light source is provided on a focal plane of the image observation lens, and the first light source is provided.
When the observer's eyeballs are illuminated by the light flux from the light source in various directions, the image of the eyeballs is displayed on the image detection element by the imaging lens system through the diaphragm provided in the focal plane of the image observation lens. And an image analysis circuit detects the diopter information of the observer by using a signal from a pupil image on the image detection element.
画像表示手段と前記画像観察レンズとの間に配置した第
1 の光反射手段を介して該画像観察レンズの焦点面に設
けられていることを特徴とする請求項１０の画像観察装
置。11. The first light source and the diaphragm are both arranged between the image display means and the image observation lens.
The image observation apparatus according to claim 10, wherein the image observation lens is provided on the focal plane of the image observation lens through the light reflection means.
て視度調整手段により前記画像表示手段の表示面を光軸
方向に移動させて視度調節していることを特徴とする請
求項１０又は１１の画像観察装置。12. The diopter adjustment means moves the display surface of the image display means in the optical axis direction to adjust the diopter based on a signal from the image analysis circuit. 11 image observation device.
源を設け、該第２の光源の眼球からの反射光に基づく該
第２の光源の像を前記画像検出素子で検出し、該画像検
出素子からの信号を用いて該観察者の視線情報を検出し
ていることを特徴とする請求項１０、１１又は１２の画
像観察装置。13. A second light source for illuminating the eyeball of the observer is provided, and an image of the second light source based on reflected light from the eyeball of the second light source is detected by the image detection element, The image observation apparatus according to claim 10, 11 or 12, wherein the line-of-sight information of the observer is detected using a signal from the image detection element.
者の眼球を照射方向を一定にして照明しているときに、
眼球からの反射光に基づく該第１の光源の像を前記画像
検出素子で検出し、該画像検出素子からの信号を用いて
該観察者の視線情報を検出していることを特徴とする請
求項１０、１１又は１２の画像観察装置。14. When the eyeball of the observer is illuminated with a light beam from the first light source with a constant irradiation direction,
The image of the first light source based on the reflected light from the eyeball is detected by the image detecting element, and the line-of-sight information of the observer is detected using a signal from the image detecting element. The image observation device according to item 10, 11 or 12.
の画像観察装置を有することを特徴とする観察機器。15. An observing apparatus comprising the image observing device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113571A JPH08286144A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Picture observation device and observation equipment using the device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7113571A JPH08286144A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Picture observation device and observation equipment using the device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08286144A true JPH08286144A (en) | 1996-11-01 |
Family
ID=14615624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7113571A Pending JPH08286144A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Picture observation device and observation equipment using the device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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