JPH0829690A - 虚像観察装置 - Google Patents

虚像観察装置

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JPH0829690A
JPH0829690A JP6165616A JP16561694A JPH0829690A JP H0829690 A JPH0829690 A JP H0829690A JP 6165616 A JP6165616 A JP 6165616A JP 16561694 A JP16561694 A JP 16561694A JP H0829690 A JPH0829690 A JP H0829690A
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JP
Japan
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image
display device
concave mirror
virtual image
observer
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Pending
Application number
JP6165616A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Nitta
顕 新田
Takayuki Yoshioka
隆之 吉岡
Sahori Azuma
佐保里 我妻
Toshie Takahashi
敏恵 高橋
Toshinori Hirobe
俊典 廣部
Yukio Ozaki
行雄 尾崎
Manabu Akagi
学 赤木
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.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察者の見る角度の変化に伴う画像の色の変
化を抑制しつつ、アスペクト比、形状歪を有効に補正で
きる虚像観察装置を提供する。 【構成】 平面型画像表示装置と、表示装置の表示面に
対向して配置された凹面鏡とを備え、凹面鏡を用いて画
像表示装置の画像を拡大させる虚像観察装置において、
表示装置の表示面に近接して、表示面から凹面鏡に至る
光路を屈折させるためのプリズム型レンズを設けてい
る。このため、画像表示装置の中心から垂直に射出され
る光線を、観察者が見込む視線に近づけることができ、
観察者の見る角度の変化に伴う画像の色の変化を抑制し
つつ、アスペクト比、形状歪を有効に補正できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、虚像観察装置に係り、
より具体的には、平面型画像表示装置の表示面に近接し
て光路を屈折させるためのプリズム型レンズを備え、画
像表示装置の画像を拡大表示させる虚像観察装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ビデオゲーム装置等に用いら
れるCRT等の画像表示装置及び凹面鏡を用いて画像を
拡大観察する虚像観察装置が知られている。
【0003】図6に、凹面鏡を用いた従来の虚像観察装
置(ゲーム装置)の構成図を示す。図6において、従来
のゲーム装置は、凹面鏡112及びディスプレイ装置1
14が取付固定されたゲーム機本体100と、プレーヤ
130の座席124及び射撃装置126が設けられた基
台120とを備えている。前記基台120は、その四隅
をスプリング122を介してゲーム機本体100に揺動
自在に取付固定されている。
【0004】前記凹面鏡112は、その反射面がディス
プレイ装置114及びプレーヤ130と対向するように
配置されている。前記ディスプレイ装置114は、凹面
鏡112の中心軸101を対称線としてプレーヤ130
の視点132と凹面鏡112の中心Cとを結ぶ線103
と線対称となる線102上に、そのディスプレイ面11
4aの中心が位置するように配置されている。すなわ
ち、線103と中心軸101との交差する角度が、線1
02と中心軸101との交差する角度と等しい角度αと
なるように配置されている。
【0005】図6に示す従来の虚像観察装置における、
画像表示装置と、凹面鏡と、観察者との位置関係を簡略
化して図7に示す。これにより、ディスプレイ装置11
4のディスプレイ面114aにゲーム画像を表示させ、
このゲーム画像を凹面鏡112に向け表示すると、プレ
ーヤ130は凹面鏡112の後方に前記ゲーム画像が拡
大された虚像として見ることができる。
【0006】ところが、このようにして虚像を観察する
場合、アスペクト比のずれ及び形状の歪が生じ得る。図
8に、虚像観察装置における、画像表示装置の表示面1
と、凹面鏡2と、観察者3との位置関係を簡略化して示
す。図8に示すように、画像表示装置の画像表示面の中
心を通り画像表示面に対して垂直な直線の、面1の中心
を通る水平線とのなす角度を、傾きX1 と定義する。ま
た、凹面鏡2についても同様で、凹面鏡の中心を通り凹
面鏡に対して垂直な直線の、面1の中心を通る水平線と
のなす角度を、傾きX2 と定義する。また、表示面1の
中心を通る水平線からの、凹面鏡2の中心点、観察者3
の目の位置までの距離を、それぞれ偏心Y2 及びY3
定義する。更に、表示面1及び凹面鏡2の曲率半径をそ
れぞれR1 ,R2 とし、表示面1と凹面鏡2との間の面
間距離をD1 、凹面鏡2と観察者3との間の面間距離を
2 と定義する。
【0007】図9に、従来の虚像観察装置における画像
表示装置の表示面1と、凹面鏡2と、観察者3との間の
位置関係の一例を示す。図9に示す虚像観察装置の仕
様、すなわち曲率半径、面間距離、傾き、偏心を以下に
示す。
【0008】 R1 =無限大(平板型画像表示装置) R2 =−1052.6202[mm] D1 = 294.000[mm] D2 = −815.337[mm] X1 = 48.696[度] X2 = 0.000[度] Y2 = −31.115[mm] Y3 = 475.439[mm] なお、画像表示装置の表示面上の提示画像アスペクト比
は、4:3(=1.33333)である。
【0009】図10に、図9に示す従来の虚像観察装置
によって拡大された画像を示す。図10に示す画像のア
スペクト比は、0.94949であり、本来のアスペク
ト比である1.33333とは約29%のずれがあり本
来の画像が縦長になり許容することができない。また、
図10から明らかなように、上記仕様において拡大され
た画像には大きなキーストン歪、ピン歪が生じ、観察者
に自然な画像として認識されない。
【0010】観察される虚像のアスペクト比、キースト
ン歪、ピン歪を有効に補正する為に、画像表示装置を画
像表示装置の中心を見込む視線に対して傾けて配置する
ことがある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶パ
ネルの様に指向性を有する表示面を備える画像表示装置
を使用して、前記のように配置すると、画像表示装置を
見込む角度によって画像の色が変化し、画像表示装置の
情報が正確に虚像に現れない。
【0012】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、見る角度の変化に伴う画像の色の変化を
抑制しつつ、アスペスト比、形状歪を有効に補正できる
虚像観察装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで、上記問題点を解
決するため本発明による虚像観察装置は、平面型画像表
示装置と、当該表示装置の表示面に対向して配置された
凹面鏡とを備え、前記凹面鏡を用いて前記画像表示装置
の画像を拡大し観察させる虚像観察装置において、前記
表示装置の表示面に近接して、前記表示面から前記凹面
鏡に至る光路を屈折させるためのプリズム型レンズを設
けたことを特徴としている。
【0014】
【作用】上記本発明の構成によれば、画像表示装置の表
示面に近接してプリズム型レンズを設け、前記表示面か
ら前記凹面鏡に至る光路を屈折させているので、画像表
示装置の中心から垂直に射出される光線を、観察者が見
込む視線に近づけることができる。このようにして、観
察者の見る角度の変化に伴う画像の色の変化を抑制しつ
つ、アスペクト比、形状歪を有効に補正できる。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図面中、同一の構成要素には同一の参照番号を付
す。
【0016】以下の実施例において画像表示装置の表示
面上の提示画像は、すべてアスペクト比が4:3(1.
33333)の画像で評価し、画質についての判断基準
は、画枠のアスペクト比、ボー歪、キーストン歪、スキ
ュー歪などを基準としている。また、以下の実施例にお
ける傾きX1 並びにX2 、偏心Y2 並びにY3 、曲率半
径R1 並びにR2 、及びD1 、D2 の定義については、
図8に示す定義と同様である。第1実施例 図1に、本発明の第1実施例による虚像観察装置におけ
る画像表示装置の表示面1と、凹面鏡2と、観察者3
と、プリズム型レンズ4との間の位置関係を示す。
【0017】以下に、第1実施例による虚像観察装置の
仕様、すなわち曲率半径、面間距離、傾き、偏心を示
す。 R1 =無限大(平板型画像表示装置) R2 =−1052.6202[mm] D1 = 294.000[mm] D2 = −815.337[mm] D3 = 3.000[mm] D4 = 1.000[mm] X1 = 6.015[度] X2 = 0.000[度] Y2 = −31.115[mm] Y3 = 475.439[mm] 図2に、本発明による虚像観察装置で使用されるリニア
フレネルレンズの断面図を示す。図2(b)は、図2
(a)の部分Aの拡大図である。
【0018】図2に示すリニアフレネルレンズは、リニ
ア面10と、フラット面11と、を備えている。また、
図2(a)の点12は、図2(b)で定義される歯角S
(リニア歯角),T(ライズ面歯角)の座標原点と定義
する。
【0019】図2に示すリニアフレネルレンズのリニア
歯角とそのライズ面歯角とは、以下の式で表される。な
お、Hは、前記座標原点12からの距離である。 S=A1 ×H+A2 ×H2 +A3 ×H3 +A4 ×H4
A5 ×H5 +C T=K1 ×H+K2 ×H2 +K3 ×H3 +K4 ×H4
K5 ×H5 +C’ ここで、リニアフレネルピッチは0.5mmであり、リ
ニア歯角及びそのライズ面歯角の各係数は次の通りであ
る。
【0020】C=11.0,A1 =-0.022,A2 =-5.0×10
-5,A3 =6.0 ×10-8,A4 =1.4 ×10-10 ,A5 =-
6.0×10-13 C’=16.0629 ,K1 =-6.8563 ×10-2,K2 =-4.635
1 ×10-5,K3 =2.2699×10-7,K4 =6.8503×1
0-10 ,K5 =0 図2(a)の部分Aのように、リニアフレネルレンズの
レンズ面を非球面とすることで、画像周辺だけでなく全
面的に光屈折を調整でき、虚像の観察画像としても全体
的に歪のない像を視ることができる。
【0021】図1に示す第1実施例では、図9に示す従
来例の表示面の傾きX1 を48.696[度]から6.
015[度]としている。このように、X1 を0[度]
に近づけることで、すなわち、画像表示装置の中心から
垂直に射出される光線を観察者が見込む視線に近づける
ことで、輝度の低下及び色の変化を防止している。
【0022】また、図3に、第1実施例による虚像観察
装置によって拡大された画像を示す。図3に示す画像の
アスペクト比は、1.28767である。図3から明ら
かなように、上記仕様において拡大された画像には大き
な歪が認められず、自然なものと認識される。特に、ア
スペクト比のずれは、3%程度であり、許容範囲内と認
められる。
【0023】すなわち、上記仕様において、画像表示装
置の平面の表示面に近接してリニアフレネルレンズのプ
リズム型レンズ4を設け、前記表示面から前記凹面鏡に
至る光路を屈折させているので、画像表示装置の中心か
ら垂直に射出される光線を、観察者が見込む視線に近づ
けることができ、観察者の見る角度の変化に伴う画像の
色の変化を抑制している。第2実施例 図4に、本発明の第2実施例による虚像観察装置におけ
る画像表示装置の表示面1と、凹面鏡2と、観察者3
と、プリズム型レンズ4との間の位置関係を示す。
【0024】以下に、第2実施例による虚像観察装置の
仕様、すなわち曲率半径、面間距離、傾き、偏心を示
す。 R1 = −500.0000[mm] R2 =−1052.6202[mm] D1 = 294.000[mm] D2 = −815.337[mm] D3 = 3.000[mm] D4 = 1.000[mm] X1 = 6.087[度] X2 = 0.000[度] Y2 = −31.115[mm] Y3 = 475.439[mm] なお、リニアフレネルレンズの非球面特性は、第1実施
例と同様である。
【0025】図4に示す第2実施例では、第1実施例と
同様に、図9に示す従来例の表示面の傾きX1 を48.
696[度]から6.087[度]とし、X1 を0
[度]に近づけることで、すなわち、画像表示装置の中
心から垂直に射出される光線を観察者が見込む視線に近
づけることで、輝度の低下及び変化を防止している。ま
た、第2実施例の傾きX2 及び偏心Y1 ,Y2 は、第1
実施例と同一の値である。第1実施例との相違点は、第
1実施例では、平面型の画像表示装置を使用していたの
に対して、第2実施例では表示面が球面の画像表示装置
を使用している点である。
【0026】また、図5に、第2実施例による虚像観察
装置によって拡大された画像を示す。図5に示す画像の
アスペクト比は、1.29589である。図5から明ら
かなように、上記仕様において拡大された画像には大き
な歪が認められず、自然なものと認識される。また、こ
の時のアスペクト比のずれも約3%であり、許容範囲内
と考えられる。
【0027】すなわち、上記仕様において、画像表示装
置の球面の表示面に近接してリニアフレネルレンズの様
なプリズム型レンズを設け、前記表示面から前記凹面鏡
に至る光路を屈折させているので、画像表示装置の中心
から垂直に射出される光線を、観察者が見込む視線に近
づけることができ、観察者の見る角度の変化に伴う画像
の色の変化を抑制している。
【0028】
【発明の効果】本発明の構成によれば、画像表示装置の
表示面に近接して、前記表示面から前記凹面鏡に至る光
路を屈折させるプリズム型レンズを設けているので、画
像表示装置の中心から垂直に射出される光線を観察者が
見込む視線に近づけることができ、観察者の見る角度の
変化に伴う画像の色の変化を抑制しつつ、アスペクト
比、形状歪を有効に補正できる。
【0029】なお、本発明は、平面型画像表示装置に限
らず、表示面が球面の画像表示装置であっても適用する
ことができ、球面の表示面にプリズム型レンズを設ける
ことによって同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による虚像観察装置におけ
る、画像表示装置の表示面1と、凹面鏡2と、観察者3
とプリズム型レンズ4の位置関係を示す図である。
【図2】本発明による虚像観察装置で使用されるリニア
フレネルレンズの断面図である。
【図3】本発明の第1実施例による虚像観察装置によっ
て拡大された画像を示す図である。
【図4】本発明の第2実施例による虚像観察装置におけ
る、画像表示装置の表示面1と、凹面鏡2と、観察者3
とプリズム型レンズ4の位置関係を示す図である。
【図5】本発明の第2実施例による虚像観察装置によっ
て拡大された画像を示す図である。
【図6】従来の虚像観察装置の構成図である。
【図7】図6に示す従来の虚像観察装置における画像表
示装置と、凹面鏡と、観察者との一般的位置関係を示す
図である。
【図8】虚像観察装置における、画像表示装置の表示面
1と、凹面鏡2と、観察者3との位置関係を示す図であ
る。
【図9】従来の虚像観察装置における、画像表示装置の
表示面1と、凹面鏡2と、観察者3との位置関係を示す
図である。
【図10】従来の虚像観察装置によって拡大された画像
を示す図である。
【符号の説明】
1…表示面 2…凹面鏡 3…観察者 4…プリズム型レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敏恵 東京都大田区大森西4丁目15番5号 パイ オニア株式会社大森工場内 (72)発明者 廣部 俊典 東京都大田区大森西4丁目15番5号 パイ オニア株式会社大森工場内 (72)発明者 尾崎 行雄 東京都大田区大森西4丁目15番5号 パイ オニア株式会社大森工場内 (72)発明者 赤木 学 東京都大田区大森西4丁目15番5号 パイ オニア株式会社大森工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面型画像表示装置と、当該表示装置の
    表示面に対向して配置された凹面鏡とを備え、前記凹面
    鏡を用いて前記画像表示装置の画像を拡大観察させる虚
    像観察装置において、 前記表示装置の表示面に近接して、前記表示面から前記
    凹面鏡に至る光路を屈折させるためのプリズム型レンズ
    を設けたことを特徴とする虚像観察装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の虚像観察装置におい
    て、 前記プリズム型レンズとしてリニアフレネルレンズを用
    いることを特徴とする虚像観察装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の虚像観察装置におい
    て、 前記リニアフレネルレンズのレンズ面を非球面とするこ
    とを特徴とする虚像拡大装置。
JP6165616A 1994-01-24 1994-07-18 虚像観察装置 Pending JPH0829690A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6165616A JPH0829690A (ja) 1994-07-18 1994-07-18 虚像観察装置
EP95100918A EP0664477A3 (en) 1994-01-24 1995-01-24 Apparatus for observing an enlarged image.

Applications Claiming Priority (1)

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JP6165616A JPH0829690A (ja) 1994-07-18 1994-07-18 虚像観察装置

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ID=15815755

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JP6165616A Pending JPH0829690A (ja) 1994-01-24 1994-07-18 虚像観察装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6435934B1 (en) * 2000-06-20 2002-08-20 Lynda Gail Bender Device for displaying a character having a virtual image
JP2010224016A (ja) * 2009-03-19 2010-10-07 Denso Corp 画像表示装置
WO2018117025A1 (ja) * 2016-12-21 2018-06-28 キヤノン株式会社 観察光学系及びそれを有する観察装置
US11487050B2 (en) 2016-12-21 2022-11-01 Canon Kabushiki Kaisha Observation optical system and observation apparatus including same

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