JPH08304734A - Image display device and both eyes image display device using it - Google Patents
Image display device and both eyes image display device using itInfo
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- JPH08304734A JPH08304734A JP13101195A JP13101195A JPH08304734A JP H08304734 A JPH08304734 A JP H08304734A JP 13101195 A JP13101195 A JP 13101195A JP 13101195 A JP13101195 A JP 13101195A JP H08304734 A JPH08304734 A JP H08304734A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置及びそれを
用いた両眼画像表示装置に関し、特に観察者の眼部近傍
に配置し、画像表示手段の画像を拡大した虚像として観
察者に観察させる際に、該虚像の観察画角（視野角）、
又は該虚像のアスペクト比を変化させるのに好適なもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device and a binocular image display device using the same, and in particular, the image display device is arranged in the vicinity of the observer's eye and observed by the observer as a magnified image. When viewing, the observation field angle (viewing angle) of the virtual image,
Alternatively, it is suitable for changing the aspect ratio of the virtual image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、観察者の眼部近傍に配置される画
像表示装置として、ヘルメットと一体になったヘルメッ
ト・マウンテッド・ディスプレイが、またより小型軽量
なものとしては頭部に支持部材を装着するヘッド・マウ
ンテッド・ディスプレイがある。これらは、いずれもＣ
ＲＴ、ＬＣＤ等の画像表示装置に表示された画像を観察
光学系を介して観察者の前方に虚像として拡大表示して
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a helmet mounted display integrated with a helmet has been used as an image display device placed near the eyes of an observer, and a smaller and lighter device has a support member attached to the head. There is a head mounted display. These are all C
An image displayed on an image display device such as an RT or LCD is enlarged and displayed as a virtual image in front of an observer via an observation optical system.
【０００３】従来のこのような画像表示装置のタイプと
して観察光学系中の接眼光学系（接眼系）として屈折光
学系を用いるものと反射光学系を用いるものがある。As a conventional type of such an image display device, there are a type that uses a refractive optical system and a type that uses a reflective optical system as an eyepiece optical system (eyepiece system) in an observation optical system.
【０００４】屈折光学系を用いるものとしてはビデオカ
メラ等に用いられている接眼レンズを用いるエレクトリ
ック・ビュー・ファインダーの光学系がある。An example of the system using the refracting optical system is an optical system of an electric view finder using an eyepiece lens used in a video camera or the like.
【０００５】また、反射光学系を用いる画像表示装置の
タイプとしては更に観察光学系が共軸系のものと偏心系
のものがある。Further, as the type of image display apparatus using a reflection optical system, there are a type of an observation optical system of a coaxial type and a type of an eccentric type.
【０００６】観察光学系が共軸系であるものは例えば特
開平3-39924 号公報、USP5,151,722に開示されている。A system in which the observation optical system is a coaxial system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-39924 and USP 5,151,722.
【０００７】観察光学系が偏心系であるものとして、US
P4,854,688には接眼系を観察者の視軸に対して傾けた偏
心球面反射面とした光学系が開示されている。Assuming that the observation optical system is an eccentric system, US
P4,854,688 discloses an optical system in which the eyepiece system is a decentered spherical reflecting surface tilted with respect to the observer's visual axis.
【０００８】また、USP3,787,109、USP4,026,641、USP
3,816,005では順に接眼系を回転放物面、トーリック
面、回転楕円面形状の偏心反射面とした光学系が開示さ
れている。USP3,787,109, USP4,026,641, USP
3,816,005 discloses an optical system in which the eyepiece system is a paraboloid of revolution, a toric surface, and an eccentric reflecting surface of a spheroidal surface in order.
【０００９】またUSP3,923,370には接眼系とリレー系に
各々回転放物面形状の偏心反射面を有する光学系が開示
されている。US Pat. No. 3,923,370 discloses an optical system having an eccentric reflecting surface in the shape of a paraboloid of revolution in each of an eyepiece system and a relay system.
【００１０】また、USP4,761,056、特開平2-297516号公
報には上記USP3,923,370の２枚の回転放物面の間を複数
の反射面で光束を折り返した光学系が開示されている。Further, USP 4,761,056 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-297516 disclose an optical system in which the light flux is folded back by a plurality of reflecting surfaces between the two paraboloids of rotation of USP 3,923,370.
【００１１】また、視野角が可変な構成として特開平6-
38144 号公報には接眼系が偏心反射面である光学系にお
いて接眼光学系あるいはリレー光学系を交換して光学系
の倍率を変える構成が開示されている。Further, as a structure in which the viewing angle is variable, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent No. 38144 discloses a configuration in which an eyepiece optical system or a relay optical system is replaced in an optical system in which the eyepiece system is a decentered reflecting surface to change the magnification of the optical system.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】このような画像表示装
置においては観察者が観察する画像の大きさは観察者自
身が選択できることが好ましい。例えば映画、スポーツ
番組等は大画面で観察することにより臨場感を体感でき
るが、ニュース、教育番組等で表示される文字はあまり
大画面とすると眼球移動量が大きいため疲労の原因とな
る。また、同じ画像でも観察者により好みの画像サイズ
は必ずしも同じではない。よって、観察者が好みの虚像
サイズに設定できれば、効果的に臨場感を体感したり、
あるいは疲労の少ない画像表示装置とすることができ
る。In such an image display device, it is preferable that the size of the image observed by the observer can be selected by the observer himself. For example, a movie, a sports program, or the like can experience a realistic sensation by observing it on a large screen, but if the characters displayed in news, educational programs, etc. are too large, the amount of eye movement is large, which causes fatigue. Further, even with the same image, the image size preferred by the observer is not necessarily the same. Therefore, if the observer can set the virtual image size to their liking, they can effectively experience the realism,
Alternatively, an image display device with less fatigue can be provided.
【００１３】先に挙げた特開平3-39924 号公報、USP5,1
51,722、USP4,854,688、USP3,787,109、USP4,026,641、
USP3,816,005、USP3,923,370、USP4,761,056、特開平2-
297516号公報に開示されている光学系では観察者が観察
する虚像のサイズは一定であった。すなわち、画像表示
サイズ、リレー系の横倍率、接眼系の焦点距離が固定で
あるため視野角はこれらで決まる値となっていた。The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-39924, USP 5,1
51,722, USP4,854,688, USP3,787,109, USP4,026,641,
USP3,816,005, USP3,923,370, USP4,761,056, JP-A-2-
In the optical system disclosed in Japanese Patent No. 297516, the size of the virtual image observed by the observer was constant. That is, since the image display size, the lateral magnification of the relay system, and the focal length of the eyepiece system are fixed, the viewing angle is a value determined by these.
【００１４】特開平6-38144 号公報ではリレー系全体を
交換して横倍率を変える、あるいは接眼系全体を交換し
て焦点距離を変えることにより全系の倍率を変化してい
る。しかしこの構成では接眼系あるいはリレー系全体を
複数有するため装置全体が大型化するという課題を有し
ている。In Japanese Patent Laid-Open No. 6-38144, the magnification of the entire system is changed by changing the lateral magnification by replacing the entire relay system or changing the focal length by replacing the entire eyepiece system. However, this configuration has a problem that the entire apparatus becomes large in size because it has a plurality of eyepiece systems or relay systems.
【００１５】本発明の目的は、画像表示手段に表示した
画像の虚像をリレー光学系と接眼光学系を有する観察光
学系で観察する際、観察者が好みの観察画角に設定で
き、しかもその際一々観察光学系の視度を調整しなくて
も良い、操作性の良い小型の画像表示装置及びそれを用
いた両眼画像表示装置の提供である。An object of the present invention is to allow an observer to set a desired viewing angle of view when observing a virtual image of an image displayed on an image display means with an observation optical system having a relay optical system and an eyepiece optical system. It is an object of the present invention to provide a small-sized image display device with good operability that does not need to adjust the diopter of the observation optical system one by one and a binocular image display device using the same.
【００１６】この他、本発明においては、 （１−１） 接眼系の一部を光路中より挿脱することに
より簡単な構成で観察光学系の観察画角（視野角）を可
変として観察者の好みの大きさで虚像を提供する。 （１−２） 視野角が変化しても観察光学系の視度が変
化しない。 （１−３） リレー光学系の瞳位置の移動に合わせて遮
光板を移動させることにより有効光束のみを観察者の瞳
に導く。 （１−４） リレー光学系の瞳位置の移動に合わせて複
数の遮光板を切り換えることにより有効光束のみを観察
者の瞳に導く。 （１−５） 虚像のアスペクト比を変化させワイド画像
等を得ることにある。 （１−６） 接眼光学系中に偏心反射面を用いることに
より広画角で軽量な構成としながら視野角を可変とす
る。 （１−７） リレー光学系中に偏心反射面を用いること
により偏心収差を低減して画質を良好としながら虚像の
画角を可変とする。 （１−８） 両眼視で観察する両眼画像表示装置におい
て左右光学系の画角を一つの操作で連動して変化させ
る。 等の少なくとも１つの特徴を有する画像表示装置及びそ
れを用いた両眼画像表示装置の提供を目的とする。In addition to the above, according to the present invention, (1-1) the observation angle of view (viewing angle) of the observation optical system is made variable by a simple structure by inserting and removing a part of the eyepiece system from the optical path. Providing a virtual image in the size of your preference. (1-2) The diopter of the observation optical system does not change even if the viewing angle changes. (1-3) Only the effective light flux is guided to the observer's pupil by moving the light shielding plate in accordance with the movement of the pupil position of the relay optical system. (1-4) Only the effective light flux is guided to the observer's pupil by switching the plurality of light-shielding plates in accordance with the movement of the pupil position of the relay optical system. (1-5) To obtain a wide image by changing the aspect ratio of the virtual image. (1-6) By using a decentered reflecting surface in the eyepiece optical system, the viewing angle can be varied while having a wide angle of view and a lightweight structure. (1-7) By using an eccentric reflection surface in the relay optical system, eccentric aberration is reduced and the image angle of the virtual image is made variable while the image quality is improved. (1-8) In the binocular image display device for binocular observation, the angle of view of the left and right optical systems is changed in conjunction with one operation. An object of the present invention is to provide an image display device having at least one feature such as the above, and a binocular image display device using the same.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、 （２−１） 画像表示手段に表示する画像をリレー光学
系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像か
らの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により観
察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表示
装置において、該接眼光学系を構成する一部の光学素子
を光学素子挿脱手段によって該接眼光学系の光路中から
挿脱させると共に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に連
動して画像移動手段により前記画像表示手段を該リレー
光学系の光軸に沿って移動させて該虚像の観察画角を変
えると共に視度調整を行っていること等を特徴としてい
る。According to the image display device of the present invention, (2-1) an image to be displayed on the image display means is formed as an aerial image on an intermediate image forming surface by a relay optical system, and the image is displayed from the aerial image. In the image display device for guiding the light flux of the above to the observer's pupil by the eyepiece optical system including a plurality of optical elements and observing the virtual image of the aerial image, a part of the optical elements constituting the eyepiece optical system is an optical element. It is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system by the insertion / removal means, and the image display means is moved along the optical axis of the relay optical system by the image moving means in conjunction with the insertion / removal operation of the optical element insertion / removal means. It is characterized in that it is moved to change the observation angle of view of the virtual image and the diopter is adjusted.
【００１８】特に、 （２−１−１） 前記一部の光学素子は少なくとも２つ
のアナモフィック非球面を有している。 （２−１−２） 前記リレー光学系は複数の屈折面を有
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有する。 （２−１−３） 前記リレー光学系は複数の屈折面と該
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有している。 （２−１−４） 前記リレー光学系は複数の遮光板を有
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限する。 （２−１−５） 前記リレー光学系は前記画像表示手段
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動する。 こと等を特徴としている。(2-1-1) In particular, the part of the optical elements has at least two anamorphic aspherical surfaces. (2-1-2) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-1-3) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam that overlaps the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-1-4) The relay optical system has a plurality of light shielding plates, and the light shielding plate inserting / removing means interlocks with the optical element inserting / removing means to determine a predetermined number from among the plurality of light shielding plates. A light shielding plate is selected and is inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the light flux from the image display means. (2-1-5) The relay optical system has a light-shielding plate that limits the light flux from the image display means, and the light-shielding plate moving means interlocks with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. Is moved along the optical axis of the relay optical system. It is characterized by such things.
【００１９】更に、本発明の画像表示装置は、 （２−２） 画像表示手段に表示する画像をリレー光学
系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像か
らの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により観
察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表示
装置において、該接眼光学系を構成する一部の光学素子
を光学素子挿脱手段により該接眼光学系の光路中から挿
脱させると共に、該リレー光学系の複数の光学素子のう
ちの少なくとも１つの光学素子をリレー光学素子移動手
段により該リレー光学系の光軸に沿って移動させて該虚
像の観察画角を変えると共に視度調整を行っていること
等を特徴としている。Further, in the image display device of the present invention, (2-2) the image displayed on the image display means is formed as an aerial image on the intermediate image forming surface by the relay optical system, and a plurality of light fluxes from the aerial image are formed. In the image display device for guiding the virtual image of the aerial image by guiding the light to the observer's pupil by the eyepiece optical system consisting of the optical element, a part of the optical elements constituting the eyepiece optical system is arranged by the optical element inserting / removing means. While being inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system, at least one optical element of the plurality of optical elements of the relay optical system is moved by the relay optical element moving means along the optical axis of the relay optical system. It is characterized in that the observation angle of view of the virtual image is changed and the diopter is adjusted.
【００２０】特に、 （２−２−１） 前記リレー光学系は複数の屈折面を有
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有する。 （２−２−２） 前記リレー光学系は複数の屈折面と該
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有している。 （２−２−３） 前記リレー光学系は複数の遮光板を有
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限する。 （２−２−４） 前記リレー光学系は前記画像表示手段
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動する。 こと等を特徴としている。In particular (2-2-1), the relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. Have. (2-2-2) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam that overlaps the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-2-3) The relay optical system has a plurality of light shielding plates, and the light shielding plate inserting / removing means interlocks with the optical element inserting / removing means to determine a predetermined distance from the plurality of light shielding plates. A light shielding plate is selected and is inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the light flux from the image display means. (2-2-4) The relay optical system has a light blocking plate for limiting the light flux from the image display means, and the light blocking plate moving means operates the light blocking plate by interlocking with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. Is moved along the optical axis of the relay optical system. It is characterized by such things.
【００２１】更に本発明の画像表示装置は、 （２−３） 画像表示手段に表示する画像をリレー光学
系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像か
らの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により観
察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表示
装置において、該接眼光学系を構成する一部の光学素子
ＬＥを光学素子挿脱手段により該接眼光学系の光路中か
ら挿脱させると共に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に
連動してリレー光学系の複数の光学素子のうち一部の光
学素子ＲＥをリレー光学素子挿脱手段により該リレー光
学系の光路中から挿脱させて該虚像の観察画角を変える
と共に視度調整を行っていること等を特徴としている。Further, in the image display device of the present invention, (2-3) the image displayed on the image display means is formed as an aerial image on the intermediate image forming surface by the relay optical system, and a plurality of light beams from the aerial image are formed. In an image display apparatus for guiding a virtual image of the aerial image by guiding light to an observer's pupil by an eyepiece optical system composed of optical elements, a part of the optical elements LE constituting the eyepiece optical system is arranged by an optical element inserting / removing means. The optical element RE is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system, and some of the optical elements RE of the relay optical system are interlocked with the insertion / removal operation of the optical element insertion / removal means. It is characterized in that the observation angle of view of the virtual image is changed and the diopter is adjusted by inserting / removing the relay optical system in / from the optical path of the relay optical system.
【００２２】特に、 （２−３−１） 前記光学素子ＬＥ及び前記光学素子Ｒ
Ｅは夫々アナモフィック非球面を有しており、該光学素
子ＬＥ及び該光学素子ＲＥを同時に前記接眼光学系及び
前記リレー光学系の光路中に挿脱する。 （２−３−２） 前記リレー光学系は複数の屈折面を有
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有する。 （２−３−３） 前記リレー光学系は複数の屈折面と該
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有している。 （２−３−４） 前記リレー光学系は複数の遮光板を有
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限する。 （２−３−５） 前記リレー光学系は前記画像表示手段
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動する。 こと等を特徴としている。In particular, (2-3-1) the optical element LE and the optical element R
Each E has an anamorphic aspherical surface, and the optical element LE and the optical element RE are inserted into and removed from the optical paths of the eyepiece optical system and the relay optical system at the same time. (2-3-2) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-3-3) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam that overlaps the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-3-4) The relay optical system has a plurality of light shielding plates, and the light shielding plate inserting / removing means interlocks with the insertion / removal operation of the optical element inserting / removing means to select a predetermined one from among the plurality of light shielding plates. A light shielding plate is selected and is inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the light flux from the image display means. (2-3-5) The relay optical system has a light blocking plate that limits the light flux from the image display means, and the light blocking plate moving means interlocks with the insertion / removal operation of the optical element insertion / removal means. Is moved along the optical axis of the relay optical system. It is characterized by such things.
【００２３】更に本発明の画像表示装置は、 （２−４） 画像表示手段に表示する画像をリレー光学
系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像か
らの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により観
察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表示
装置において、該接眼光学系を構成する一部の光学素子
ＬＥを光学素子挿脱手段により該接眼光学系の光路中か
ら挿脱させると共に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に
連動してリレー光学系の複数の光学素子のうち一部の光
学素子ＲＥをリレー光学素子挿脱手段により該リレー光
学系の光路中から挿脱させ、該光学素子挿脱手段の挿脱
動作に連動して画像移動手段により該画像表示手段を該
リレー光学系の光軸に沿って移動させて該虚像の観察画
角を変えると共に視度調整を行っていること等を特徴と
している。Further, in the image display device of the present invention, (2-4) the image displayed on the image display means is formed as an aerial image on the intermediate image forming surface by the relay optical system, and a plurality of light beams from the aerial image are formed. In an image display apparatus for guiding a virtual image of the aerial image by guiding light to an observer's pupil by an eyepiece optical system composed of optical elements, a part of the optical elements LE constituting the eyepiece optical system is arranged by an optical element inserting / removing means. The optical element RE is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system, and some of the optical elements RE of the relay optical system are interlocked with the insertion / removal operation of the optical element insertion / removal means. Is inserted into and removed from the optical path of the relay optical system by moving the image display means along the optical axis of the relay optical system by the image moving means in conjunction with the inserting and removing operation of the optical element inserting and removing means. Adjust the viewing angle of the virtual image and adjust the diopter It is characterized in that like that Tsu.
【００２４】特に、 （２−４−１） 前記光学素子ＬＥ及び前記光学素子Ｒ
Ｅは夫々アナモフィック非球面を有しており、該光学素
子ＬＥ及び該光学素子ＲＥを同時に前記接眼光学系及び
前記リレー光学系の光路中から挿脱する。 （２−４−２） 前記リレー光学系は複数の屈折面を有
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有する。 （２−４−３） 前記リレー光学系は複数の屈折面と該
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有している。 （２−４−４） 前記リレー光学系は複数の遮光板を有
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限する。 （２−４−５） 前記リレー光学系は前記画像表示手段
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動する。 こと等を特徴としている。In particular, (2-4-1) the optical element LE and the optical element R
Each E has an anamorphic aspherical surface, and the optical element LE and the optical element RE are inserted into and removed from the optical paths of the eyepiece optical system and the relay optical system at the same time. (2-4-2) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-4-3) The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam that overlaps the optical axes of the plurality of refracting surfaces. (2-4-4) The relay optical system has a plurality of light-shielding plates, and the light-shielding plate inserting / removing means interlocks with a predetermined number of light-shielding plates in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. A light shielding plate is selected and is inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the light flux from the image display means. (2-4-5) The relay optical system has a light blocking plate for limiting the light flux from the image display means, and the light blocking plate moving means interlocks with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. Is moved along the optical axis of the relay optical system. It is characterized by such things.
【００２５】又、本発明の両眼画像表示装置は、 （２−５） （２−１）〜（２−４−５）のいずれか１
項に記載の画像表示装置を前記観察者の左右両眼用に２
個備え、両画像表示装置の夫々の光学素子挿脱手段が連
動して動作すること等を特徴としている。Further, the binocular image display device of the present invention is any one of (2-5) (2-1) to (2-4-5).
The image display device according to the section 2 for the left and right eyes of the observer.
Each of the image display devices is characterized in that the optical element insertion / removal means of each of the image display devices operates in conjunction with each other.
【００２６】[0026]
【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、１１はLCD 、CRT 等の画像表示手段、１２は
リレー光学系であり、画像表示手段１１に表示される画
像を空中像として結像させる。１３はリレー光学系１２
によって結像する空中像が位置する中間結像面、１４は
接眼光学系（接眼系）であり、中間結像面１３上の空中
像からの光束を観察者の瞳に導く。１５、１６は接眼光
学系１４を構成する光学素子であり、このうち光学素子
１６は光路中より挿脱する光学素子LEである。１７は観
察者の瞳が位置するアイポイントである。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 11 is an image display means such as an LCD or CRT, and 12 is a relay optical system for forming an image displayed on the image display means 11 as an aerial image. 13 is a relay optical system 12
The intermediate image forming surface 14 on which the aerial image formed by is positioned is an eyepiece optical system (eyepiece system), which guides the light flux from the aerial image on the intermediate image forming surface 13 to the observer's pupil. Reference numerals 15 and 16 denote optical elements that form the eyepiece optical system 14, and the optical element 16 is an optical element LE that is inserted into and removed from the optical path. Reference numeral 17 is an eye point where the observer's pupil is located.
【００２７】１８は光学素子挿脱手段であり、信号もし
くは操作部材の操作に応じて光学素子LE１６を接眼光学
系の光路中に挿入したり、退避させたりする。Reference numeral 18 denotes an optical element inserting / removing means, which inserts or retracts the optical element LE16 in the optical path of the eyepiece optical system in response to a signal or an operation of the operating member.
【００２８】１９は画像移動手段であり、光学素子LE１
６の挿脱に連動して画像表示手段１１をリレー光学系１
２の光軸に沿って移動させる。４４はリレー光学系１２
中の絞り位置Ｓ近傍に設けた遮光板である。Reference numeral 19 denotes an image moving means, which is an optical element LE1.
The image display means 11 is connected to the relay optical system 1 by interlocking with the insertion / removal of 6
2 is moved along the optical axis. 44 is the relay optical system 12
It is a light shielding plate provided in the vicinity of the inner diaphragm position S.
【００２９】まず本実施例の結像作用について説明す
る。画像表示手段１１に表示された画像はリレー光学系
１２により中間結像面１３上に空中像を形成する。接眼
光学系１４は中間結像面１３の空中像からの光束を収束
して観察者の前方に虚像を形成すると共に、該光束をア
イポイント１７に位置する観察者の瞳に導くことによ
り、観察者は視軸A 方向に虚像を観察する。First, the image forming operation of this embodiment will be described. The image displayed on the image display means 11 forms an aerial image on the intermediate image forming surface 13 by the relay optical system 12. The eyepiece optical system 14 converges the light flux from the aerial image on the intermediate image forming surface 13 to form a virtual image in front of the observer, and guides the light flux to the pupil of the observer located at the eyepoint 17 for observation. The person observes a virtual image in the direction of the visual axis A.
【００３０】次に表示虚像の画角（観察画角）を変える
作用について説明する。観察者が不図示の操作部材を操
作することにより光学素子挿脱手段１８によって光学素
子LE１６は、例えば接眼光学系１４の光路から退避す
る。同時に画像移動手段１９は画像表示手段１１をリレ
ー光学系１２の光軸に沿って所定量移動させる。その量
は光学素子LE１６を挿脱することにより発生する視度変
化を補正する量である。Next, the operation of changing the angle of view (observation angle of view) of the displayed virtual image will be described. The optical element LE 16 is retracted from the optical path of the eyepiece optical system 14 by the optical element insertion / removal means 18 by an observer operating an operation member (not shown). At the same time, the image moving means 19 moves the image display means 11 along the optical axis of the relay optical system 12 by a predetermined amount. The amount is the amount for correcting the diopter change that occurs when the optical element LE16 is inserted and removed.
【００３１】例えば、光学素子LE１６の屈折力（焦点距
離の逆数）が正であれば、この光学素子を光路から退避
することにより接眼光学系１４の屈折力は小さくなる
（焦点距離が長くなる）。従ってその場合、中間結像面
１３をアイポイント１７より或る量遠ざければ虚像の視
度は変化しない。その為には画像表示手段１１をアイポ
イント１７より或る量遠ざければ中間結像面１３もアイ
ポイント１７より遠ざかる。For example, if the refractive power of the optical element LE16 (the reciprocal of the focal length) is positive, the refractive power of the eyepiece optical system 14 becomes smaller (the focal length becomes longer) by retracting this optical element from the optical path. . Therefore, in that case, the diopter of the virtual image does not change if the intermediate image forming surface 13 is separated from the eye point 17 by a certain amount. For that purpose, if the image display means 11 is moved away from the eyepoint 17 by a certain amount, the intermediate image forming surface 13 is also moved away from the eyepoint 17.
【００３２】以上の動作によって中間結像面１３上に結
像する空中像の大きさ（観察画角）が変化し（現在の例
では小さくなる）、さらに接眼光学系の焦点距離が長く
なっているので虚像の大きさは小さくなり、その際視度
は一定に保たれる。By the above operation, the size of the aerial image formed on the intermediate image forming surface 13 (observation angle of view) changes (it becomes smaller in the present example), and the focal length of the eyepiece optical system becomes longer. As a result, the size of the virtual image becomes smaller and the diopter is kept constant.
【００３３】次にその時の画像表示手段１１の前記移動
量について説明する。図２は全系を薄肉光学系としたと
きの光学配置を示す図である。図２（Ａ）は接眼光学系
中に光学素子LE１６が挿入されている場合の光学配置を
示しており、図２（Ｂ）は接眼光学系中から光学素子LE
１６が退避している場合の光学配置を示している。図２
（Ｂ）では退避前の図２（Ａ）と同じ視度とするために
画像表示手段１１をリレー光学系１２より遠くへ移動し
ており、これに従って中間結像面１３もアイポイント１
７より遠くへ移動し、その上の中間像の大きさyI' が図
２（Ａ）の場合よりも小さくなっている。Next, the movement amount of the image display means 11 at that time will be described. FIG. 2 is a diagram showing an optical arrangement when the whole system is a thin optical system. FIG. 2A shows the optical arrangement when the optical element LE16 is inserted in the eyepiece optical system, and FIG. 2B shows the optical element LE16 in the eyepiece optical system.
The optical arrangement when 16 is retracted is shown. Figure 2
In (B), the image display means 11 is moved farther than the relay optical system 12 in order to obtain the same diopter as in FIG.
7, the intermediate image size y I 'above it is smaller than that in the case of FIG. 2 (A).
【００３４】図２（Ａ）中、fRはリレー光学系１２の焦
点距離、f1は光学素子LE１６の焦点距離、f2は光学素子
１５の焦点距離、e0はアイポイント１７から光学素子LE
１６の前側主点（ここでは観察者側を前、画像表示手段
１１側を後と呼ぶ）までの距離、e1は光学素子LE１６の
後側主点から光学素子１５の前側主点までの距離、e2は
光学素子１５の後側主点から中間結像面１３までの距
離、e3は中間結像面１３からリレー光学系１２の前側主
点までの距離、e4はリレー光学系１２の後側主点から画
像表示手段１１の表示面までの距離である。In FIG. 2A, f R is the focal length of the relay optical system 12, f 1 is the focal length of the optical element LE 16, f 2 is the focal length of the optical element 15, and e 0 is the eye point 17 to the optical element. LE
16 is the distance to the front principal point (here, the observer side is called the front and the image display means 11 side is called the rear), and e 1 is the distance from the rear principal point of the optical element LE16 to the front principal point of the optical element 15. , E 2 is the distance from the rear principal point of the optical element 15 to the intermediate image plane 13, e 3 is the distance from the intermediate image plane 13 to the front principal point of the relay optical system 12, and e 4 is the relay optical system 12 The distance from the rear principal point to the display surface of the image display means 11.
【００３５】又、光学素子LE１６を退避している図２
（Ｂ）においてΔe2は視度を変えない為に移動させる中
間結像面１３の移動量であり、e3' は中間結像面１３か
らリレー光学系１２の前側主点までの距離、e4' はリレ
ー光学系１２の後側主点から移動した画像表示手段１１
の表示面までの距離である。なお、主点間隔はベクトル
量で与えるものとする。Further, the optical element LE16 is retracted as shown in FIG.
In (B), Δe 2 is the amount of movement of the intermediate imaging surface 13 that is moved in order to not change the diopter, and e 3 ′ is the distance from the intermediate imaging surface 13 to the front principal point of the relay optical system 12, e 4 'image display means 11 has moved from the rear principal point of the relay optical system 12
Is the distance to the display surface. The principal point interval is given as a vector quantity.
【００３６】中間結像面１３の必要な移動量Δe2は次の
式で表される： Δe2＝f2-(1-e1/f1)・f1f2/(f1+f2-e1) (1) そしてリレー光学系１２の位置は変わらないので、 e3' ＝e3- Δe2 (1/e4') ＝(1/fR)-(1/e3') となるから Δe4＝e4'-e4 だけ画像移動手段１９を介して画像表示手段１１を移動
させることにより、表示画像の中間像は移動した中間結
像面１３’に形成され、これによって視度変化なく表示
虚像の画角のみを変化させることができる。The required movement amount Δe 2 of the intermediate image plane 13 is represented by the following equation: Δe 2 = f 2- (1-e 1 / f 1 ) f 1 f 2 / (f 1 + f 2 -e 1 ) (1) And since the position of the relay optical system 12 does not change, e 3 '= e 3 -Δe 2 (1 / e 4 ') = (1 / f R )-(1 / e 3 ' Therefore, by moving the image display means 11 through the image moving means 19 by Δe 4 = e 4 '-e 4 , an intermediate image of the displayed image is formed on the moved intermediate image forming surface 13'. Thus, only the angle of view of the virtual display image can be changed without changing the diopter.
【００３７】この時画像表示手段１１の画面サイズをL
とすると、中間像の大きさはyI＝L(e3/e4)から yI'＝L
(e3'/e4')と変化し、更に接眼光学系１４の焦点距離が
変化し、画角はそれに応じてωからω' に変化する。At this time, the screen size of the image display means 11 is changed to L
Then, the size of the intermediate image is y I = L (e 3 / e 4 ) to y I '= L
(e 3 '/ e 4 '), the focal length of the eyepiece optical system 14 also changes, and the angle of view accordingly changes from ω to ω '.
【００３８】このとき、リレー光学系１２の球面収差等
を考慮したベスト像面位置をもとに画像表示手段１１の
移動量を補正すれば、より解像力は高まる。At this time, if the moving amount of the image display means 11 is corrected based on the best image plane position in consideration of the spherical aberration of the relay optical system 12, the resolving power is further enhanced.
【００３９】なお、光学素子LE１６，光学素子１５等は
複数のレンズで構成しても良いし、光学素子LEとしては
接眼光学系を構成する光学素子のいずれを選んでも良
い。The optical elements LE16, 15 and the like may be composed of a plurality of lenses, and as the optical element LE, any of the optical elements forming the eyepiece optical system may be selected.
【００４０】本実施例においてはリレー光学系中の絞り
位置Ｓ近傍に虚像形成に特に有効な光線のみを透過する
遮光板４４を配置して不要な光を遮光している。特にLC
D はパネル面に対して特定の方向に指向性の偏りがある
ため、この方向から大きく外れた方向に出射する光はコ
ントラストが低いためこれらの光をアイポイントに到達
しないようにの遮光板４４により遮光することが有効で
ある。In the present embodiment, a light shielding plate 44 which transmits only a light beam which is particularly effective for forming a virtual image is arranged near the diaphragm position S in the relay optical system to shield unnecessary light. Especially LC
Since D has a bias of directivity in a specific direction with respect to the panel surface, light emitted in a direction largely deviating from this direction has a low contrast, and thus the light shielding plate 44 for preventing these lights from reaching the eye point. It is effective to shield the light.
【００４１】また、本実施例において接眼光学系１４の
光路へ挿入・設置する光学素子LEの組を複数とし順次挿
脱するような構成とすれば、切り替わる視野角の数が増
えるため、より観察者の好みの画角に設定できる。Further, in this embodiment, if a plurality of sets of optical elements LE to be inserted / installed in the optical path of the eyepiece optical system 14 are provided and are sequentially inserted / removed, the number of viewing angles to be switched increases, so that more observation is possible. You can set the angle of view to your liking.
【００４２】なお、実施例１における光学素子挿脱手段
１８、画像移動手段１９は機構的に連動して動作する機
械部品構成でも良いし、アクチュエーター等を電気的に
連動して動作するよう制御する手段を有した電気部品構
成でも良い。前者の場合、光学素子挿脱手段１８、画像
移動手段１９は一体となった機構系であり、後者の場合
はアクチュエーター等の駆動手段となる。また、後者の
場合は不図示の制御手段により光学素子挿脱手段１８、
画像移動手段１９の各々に対して駆動命令を送出しても
良いし、光学素子挿脱手段１８を介して画像移動手段１
９に駆動命令を送出しても良い。The optical element inserting / removing means 18 and the image moving means 19 in the first embodiment may be mechanical parts which mechanically interlock, or actuators and the like are controlled to electrically interlock. An electric component structure having a means may be used. In the former case, the optical element inserting / removing means 18 and the image moving means 19 are an integrated mechanical system, and in the latter case, they are driving means such as an actuator. In the latter case, the optical element insertion / removal means 18,
A drive command may be sent to each of the image moving means 19, or the image moving means 1 may be sent via the optical element inserting / removing means 18.
A drive command may be sent to 9.
【００４３】又、実施例１において光学素子LE１６とし
て直交する２方向で曲率の異なるアナモフィック非球面
を少なくとも２面有する光学素子を設定すれば、虚像の
水平方向と垂直方向とで虚像の位置を変えずに縦横の表
示倍率を変えることができる。このようにすると画像表
示手段１１の表示面のアスペクト比と虚像のアスペクト
比を異なるように設定することができるため、例えば
４：３の表示画像に対して虚像を１６：９のワイド画像
とすることが可能となる。よって、例えば光学素子LEの
挿入・退避に伴い垂直方向の倍率を不変とし、水平方向
の倍率を大きくすれば、縦方向の画角を変えずに観察像
のワイド化が図れる。If an optical element having at least two anamorphic aspherical surfaces having different curvatures in two orthogonal directions is set as the optical element LE16 in the first embodiment, the position of the virtual image is changed in the horizontal direction and the vertical direction of the virtual image. You can change the vertical and horizontal display magnification without changing. By doing so, the aspect ratio of the display surface of the image display means 11 and the aspect ratio of the virtual image can be set to be different, so that the virtual image is a 16: 9 wide image with respect to the 4: 3 display image, for example. It becomes possible. Therefore, for example, if the magnification in the vertical direction is not changed and the magnification in the horizontal direction is increased with the insertion / retraction of the optical element LE, the observation image can be widened without changing the angle of view in the vertical direction.
【００４４】図３は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。本実施例が実施例１と異なる点は接眼光学系中に偏
心反射面を用いている点である。その他の構成は同じで
ある。FIG. 3 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention. The present embodiment differs from the first embodiment in that an eccentric reflecting surface is used in the eyepiece optical system. Other configurations are the same.
【００４５】実施例１と異なる点のみ説明する。図中、
７２はリレー光学系１２による空中像が位置する中間結
像面、１４は接眼光学系、７４、７５は各々反射面及び
レンズであって、夫々接眼光学系１４の一要素を構成し
ている．なお、レンズ７５は光学素子LEであり、光学素
子挿脱手段１８により接眼光学系１４の光路中に挿入し
たり、退避したりする。なお、リレー光学系１２は複数
の屈折面を有しており、反射面７４は該複数の屈折面の
光軸に重なる光線に対して偏心して配置している。Only points different from the first embodiment will be described. In the figure,
Reference numeral 72 is an intermediate image forming surface on which the aerial image is formed by the relay optical system 12, 14 is an eyepiece optical system, and 74 and 75 are reflecting surfaces and lenses, respectively, which constitute one element of the eyepiece optical system 14. The lens 75 is an optical element LE, and is inserted into or retracted from the optical path of the eyepiece optical system 14 by the optical element insertion / removal means 18. The relay optical system 12 has a plurality of refracting surfaces, and the reflecting surface 74 is arranged eccentrically with respect to the light beam overlapping the optical axis of the plurality of refracting surfaces.
【００４６】本実施例の結像作用について説明する。画
像表示手段１１に表示された画像はリレー光学系１２に
より中間結像面７２上に空中像を形成する。反射面７
４、挿脱光学素子７５で構成される接眼光学系１４は中
間結像面７２の空中像からの光束を収束して観察者の前
方に虚像を形成すると共に、該光束をアイポイント１７
に位置する観察者の瞳に導くことにより、観察者は視軸
A 方向に虚像を観察する。The image forming operation of this embodiment will be described. The image displayed on the image display means 11 forms an aerial image on the intermediate image plane 72 by the relay optical system 12. Reflective surface 7
4. The eyepiece optical system 14 including the insertion / removal optical element 75 converges the light beam from the aerial image on the intermediate image forming surface 72 to form a virtual image in front of the observer, and the light beam is applied to the eye point 17
By directing it to the eyes of the observer located at
Observe the virtual image in the A direction.
【００４７】実施例２においても光学素子LE７５を接眼
光学系の光路中へ挿入又は退避する際、同時に画像移動
手段１９を介して画像表示手段１１をリレー光学系１２
の光軸に沿って所定量移動する。Also in the second embodiment, when the optical element LE75 is inserted into or retracted from the optical path of the eyepiece optical system, the image display means 11 and the relay optical system 12 are simultaneously operated via the image moving means 19.
A predetermined amount along the optical axis of.
【００４８】ただし、本実施例においては反射面７４が
リレー光学系１２の光軸に重なる光線（中心画角の主光
線）に対して傾けることが望ましい。このように傾いた
中間結像面７２を形成するには画像表示手段１１、リレ
ー光学系１２、中間結像面７２が各々シャインプルーフ
の法則を満足するように画像表示手段１１及びリレー光
学系１２を配置することが必要である。さらに、光学素
子LE７５の挿入又は退避によって中間結像面７２も移動
しなければならないので、画像表示手段１１をシャイン
プルーフの法則に基づいて位置、傾き量を変えて移動
し、これによって移動する中間結像面７２の位置、傾き
を変える。However, in the present embodiment, it is desirable that the reflecting surface 74 be inclined with respect to the light beam (the principal light beam having the central angle of view) overlapping the optical axis of the relay optical system 12. In order to form the inclined intermediate image plane 72, the image display section 11, the relay optical system 12, and the intermediate image plane 72 satisfy the Scheimpflug's law, respectively. It is necessary to place. Further, since the intermediate image forming surface 72 must also be moved by inserting or retracting the optical element LE75, the image display means 11 is moved while changing the position and the tilt amount based on the Scheimpflug's law, and the intermediate position is moved. The position and inclination of the image plane 72 are changed.
【００４９】シャインプルーフの法則を図１４を用いて
説明する。図中、１０１は像面、１０２はレンズ主平
面、１０３は物体面である。図示のように像面１０１を
レンズ主平面１０２に対して傾ける場合には物体面１０
３は像面１０１に対して平行とはせず紙面内で傾けなけ
ればならない。このとき像面１０１、レンズ主平面１０
２、物体面１０３の各々の延長線が一点P で交わるよう
にすれば物体面全体が傾いた像面に正しく結像すること
になる。The Scheimpflug's law will be described with reference to FIG. In the figure, 101 is an image plane, 102 is a lens principal plane, and 103 is an object plane. When the image plane 101 is tilted with respect to the lens main plane 102 as shown in the figure, the object plane 10
3 is not parallel to the image plane 101 and must be tilted within the plane of the paper. At this time, the image plane 101 and the lens main plane 10
2. If the extension lines of the object plane 103 intersect at one point P, the entire object plane is correctly imaged on the tilted image plane.
【００５０】ここで物体距離s 、像面距離s'、像面１０
１とレンズ主平面１０２のなす角をθ’、像面１０１と
物体面１０３のなす角をθ、レンズの横倍率をβとすれ
ば次式が成り立つ。Here, the object distance s, the image plane distance s', and the image plane 10
When the angle formed by 1 and the lens main plane 102 is θ ′, the angle formed by the image plane 101 and the object plane 103 is θ, and the lateral magnification of the lens is β, the following formula is established.
【００５１】tan θ＝ (1+1/β)・tan θ’ β＝s'/s よって、本発明の場合、物体面１０３を画像表示面、レ
ンズ主平面１０２をリレー光学系１２の主平面、像面１
０１を中間結像面に各々置き換えてθあるいはθ’を設
定すればよい。Tan θ = (1 + 1 / β) · tan θ ′ β = s ′ / s Therefore, in the case of the present invention, the object plane 103 is the image display surface and the lens principal plane 102 is the principal plane of the relay optical system 12. , Image plane 1
It is sufficient to replace 01 with the intermediate image plane and set θ or θ ′.
【００５２】なお、本実施例においてもリレー光学系１
２中の絞り位置Ｓ近傍に遮光板を配置して不要な光を遮
光する。特にLCD はパネル面に対して特定の方向に指向
性の偏りがあるため、この方向から大きく外れた方向に
出射する光はコントラストが低いためこれらの光をアイ
ポイントに到達しないように遮光することが有効であ
る。The relay optical system 1 is also used in this embodiment.
A light shielding plate is arranged in the vicinity of the diaphragm position S in 2 to shield unnecessary light. In particular, the LCD has a biased directivity in a specific direction with respect to the panel surface, so the light emitted in a direction that is far from this direction has low contrast, so shield this light so that it does not reach the eyepoint. Is effective.
【００５３】本実施例では接眼光学系１４に偏心反射面
７４を用いているため、偏心反射面７４の有効系φを小
さくでき、本実施例の如き画像表示装置を両眼用に二つ
対称的に配置する際に広画角の表示装置を得ることがで
きる。また広画角としても接眼光学系１４を軽量に作製
できるというメリットを有する。In this embodiment, since the eccentric reflecting surface 74 is used in the eyepiece optical system 14, the effective system φ of the eccentric reflecting surface 74 can be made small, and the image display device according to the present embodiment is bisymmetric for both eyes. It is possible to obtain a display device having a wide angle of view when the display devices are arranged in a desired manner. Further, there is an advantage that the eyepiece optical system 14 can be manufactured in a light weight even with a wide angle of view.
【００５４】また、本実施例において接眼光学系の光路
へ挿入又は退避する光学素子LEの組を複数とし順次切り
替わるような構成とすれば、切り替わる視野角の数が増
えるため、より観察者の好みの画角に設定できる。Further, in the present embodiment, if a plurality of sets of optical elements LE to be inserted into or retracted from the optical path of the eyepiece optical system are provided and are sequentially switched, the number of viewing angles to be switched increases, so that it is more preferred by the observer. Angle of view can be set.
【００５５】図４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２と異なる点は、リレー光学系を
屈折レンズと２つの反射面で構成している点であり、そ
の他の構成は同じである。異なる点のみ説明する。FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention. The present embodiment is different from the second embodiment in that the relay optical system is composed of a refracting lens and two reflecting surfaces, and the other structures are the same. Only different points will be described.
【００５６】図中、８２は屈折レンズであり、複数の屈
折面を有している。８３、８４は反射面であり、屈折レ
ンズ８２、反射面８３、８４はリレー光学系１２の一要
素を構成している。又、反射面８３、８４は屈折レンズ
８２の複数の屈折面の光軸と重なる光線に対して偏心し
て配置している。In the figure, reference numeral 82 denotes a refraction lens, which has a plurality of refraction surfaces. Reference numerals 83 and 84 denote reflecting surfaces, and the refracting lens 82 and the reflecting surfaces 83 and 84 form one element of the relay optical system 12. Further, the reflecting surfaces 83 and 84 are arranged so as to be eccentric with respect to the light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces of the refracting lens 82.
【００５７】８５はリレー光学系１２による空中像が位
置する中間結像面である。反射面７４は屈折レンズ８２
を構成する複数の屈折面の光軸に重なる光線（中心画角
の主光線）に対して偏心して配置している。Reference numeral 85 is an intermediate image plane on which the aerial image by the relay optical system 12 is located. The reflecting surface 74 is a refraction lens 82.
Is arranged eccentrically with respect to a light ray (a principal ray having a central angle of view) overlapping the optical axes of a plurality of refracting surfaces.
【００５８】次に本実施例の結像作用について説明す
る。画像表示手段１１に表示した画像からの光束はリレ
ー光学系１２中の屈折レンズ８２を通過した後、偏心反
射面８３、８４で反射した後、中間結像面８５上に空中
像を形成する。反射面７４及び光学素子LE７５で構成さ
れる接眼光学系１４は中間結像面８５の空中像からの光
束を収束して観察者の前方に虚像を形成すると共に、該
光束をアイポイント１７に位置する観察者の瞳に導くこ
とにより、観察者は視軸A 方向に虚像を観察する。Next, the image forming operation of this embodiment will be described. The light flux from the image displayed on the image display means 11 passes through the refracting lens 82 in the relay optical system 12, is reflected by the decentering reflecting surfaces 83 and 84, and then forms an aerial image on the intermediate image forming surface 85. The eyepiece optical system 14 including the reflecting surface 74 and the optical element LE75 converges the light flux from the aerial image of the intermediate image plane 85 to form a virtual image in front of the observer, and positions the light flux at the eye point 17. The observer observes a virtual image in the direction of the visual axis A by guiding it to the observer's pupil.
【００５９】本実施例は実施例２と同じ効果を有する。
その上、本実施例では反射面７４で発生する偏心収差を
リレー光学系１２中の反射面８３、８４で補正すること
が可能なため全系で偏心収差の少ない、あるいは無い系
とすることができる。そして偏心収差が低減されている
場合は画像表示手段１１のシャインプルーフの法則を満
たす為の傾き角が小さくて良いため光学素子LE７５の挿
入又は退避に伴う画像表示手段１１の傾き角の変化量も
小さくてすむというメリットがある。This embodiment has the same effect as the second embodiment.
In addition, in this embodiment, since the decentering aberration generated on the reflecting surface 74 can be corrected by the reflecting surfaces 83 and 84 in the relay optical system 12, it is possible to make the system as a whole with little or no decentering aberration. it can. When the eccentric aberration is reduced, the tilt angle for satisfying the Scheimpflug's law of the image display means 11 may be small, so that the change amount of the tilt angle of the image display means 11 accompanying the insertion or withdrawal of the optical element LE75 is also reduced. It has the advantage of being small.
【００６０】また偏心収差が像面の倒れに関して完全に
補正されている場合には挿脱光学素子７５の挿入又は退
避に際して画像表示手段１１をその表示面に垂直な中心
軸Ｄに沿って移動させれば良く、広画角、軽量でしかも
画像移動手段１９の簡素な系とすることができる。When the eccentric aberration is completely corrected with respect to the tilt of the image plane, the image display means 11 is moved along the central axis D perpendicular to the display surface when the insertion / removal optical element 75 is inserted or retracted. All that is required is a wide angle of view, light weight, and a simple system for the image moving means 19.
【００６１】なお、本実施例においてもリレー光学系中
の絞り位置近傍に遮光板を配置して不要な光を遮光す
る。特にLCD はパネル面に対して特定の方向に指向性の
偏りがあるため、この方向から大きく外れた方向に出射
する光はコントラストが低いためこれらの光をアイポイ
ントに到達しないように遮光することが有効である。Also in this embodiment, a light shielding plate is arranged near the diaphragm position in the relay optical system to shield unnecessary light. In particular, the LCD has a biased directivity in a specific direction with respect to the panel surface, so the light emitted in a direction that is far from this direction has low contrast, so shield this light so that it does not reach the eyepoint. Is effective.
【００６２】また、本実施例において接眼光学系の光路
へ挿入又は退避する光学素子LEの組を複数とし順次切り
替わるような構成とすれば、切り替わる視野角の数が増
えるため、より観察者の好みの画角に設定できる。Further, in the present embodiment, if a plurality of sets of optical elements LE to be inserted into or retracted from the optical path of the eyepiece optical system are provided and are sequentially switched, the number of viewing angles to be switched increases, so that it is more preferred by the observer. Angle of view can be set.
【００６３】図５は本発明の実施例４の要部概略図であ
る。本実施例が実施例１と異なる点は、接眼光学系１４
中の光学素子LE１６を挿脱する際に必要な中間結像面の
移動を実施例１では画像表示手段１１の移動で行ったも
のを本実施例ではリレー光学系１２の移動で行っている
点である。FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention. This example is different from Example 1 in that the eyepiece optical system 14
In the present embodiment, the movement of the intermediate image plane required when inserting and removing the optical element LE16 therein is performed by the movement of the image display means 11 in this embodiment, but by the movement of the relay optical system 12 in the present embodiment. Is.
【００６４】図中、２１はリレー光学素子移動手段であ
り、リレー光学系１２を光軸に沿って移動させて中間結
像面１３を移動させる。In the figure, reference numeral 21 is a relay optical element moving means, which moves the relay optical system 12 along the optical axis to move the intermediate image forming surface 13.
【００６５】次に表示虚像の大きさを変える作用につい
て説明する。観察者が不図示の操作部材を操作すること
により光学素子挿脱手段１８によって光学素子LE１６が
接眼光学系１４の光路中に挿入したり、退避したりす
る。このときリレー光学素子移動手段２１は光学素子LE
１６の挿脱に連動して視度変化を０とするようリレー光
学系１２を所定量移動させる。その量は光学素子LE１６
の挿脱により発生する視度変化を補正する量である。Next, the operation of changing the size of the display virtual image will be described. When the observer operates an operation member (not shown), the optical element LE 16 is inserted into or retracted from the optical path of the eyepiece optical system 14 by the optical element insertion / removal means 18. At this time, the relay optical element moving means 21 moves the optical element LE.
The relay optical system 12 is moved by a predetermined amount so that the diopter change is zero in association with the insertion / removal of 16. Optical element LE16
It is the amount to correct the diopter change caused by the insertion and removal of.
【００６６】次に本実施例におけるリレー光学系１２の
移動量について説明する。図６は全系を薄肉光学系とし
たときの光学配置を示す図である。図６（Ａ）は接眼光
学系１４中に光学素子LE１６が挿入されている場合の光
学配置を示しており、図６（Ｂ）は接眼光学系中から光
学素子LE１６が退避している場合の光学配置を示してい
る。光学素子LE１６を退避している図６（Ｂ）の場合、
これを挿入している図６（Ａ）と同じ視度とするために
リレー光学系１２を中間結像面１３側へdRだけ移動して
おり、これによって中間結像面は観察者側から見て図６
（Ａ）の場合より遠い１３’の位置に移動し、さらに中
間結像面１３’上の中間像の大きさyI'が図６（Ａ）の
場合よりも小さくなっている。なお、各光学要素の焦点
距離および主点間隔は実施例１と同様に図のように定め
る。Next, the movement amount of the relay optical system 12 in this embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing an optical arrangement when the whole system is a thin optical system. FIG. 6A shows an optical arrangement when the optical element LE16 is inserted in the eyepiece optical system 14, and FIG. 6B shows a case where the optical element LE16 is retracted from the eyepiece optical system. The optical arrangement is shown. In the case of FIG. 6B in which the optical element LE16 is retracted,
In order to obtain the same diopter as that of FIG. 6 (A) in which this is inserted, the relay optical system 12 is moved to the side of the intermediate image plane 13 by d R , whereby the intermediate image plane is seen from the observer side. See Figure 6
It moves to a position 13 'farther than in the case of (A), and the size y I ' of the intermediate image on the intermediate image plane 13 'is smaller than that in the case of FIG. 6A. The focal length and the principal point spacing of each optical element are set as shown in the figure as in the first embodiment.
【００６７】図６（Ａ）の虚像位置を無限遠とし、これ
と同じ視度とする為の中間結像面１３の移動量をΔe2と
すると、本実施例では画像表示手段１１の位置が不変で
あるから、 e3'+e4' ＝e3+e4-Δe2 (2) 又、リレー光学系１２の結像関係より、 １/e3' +１/e4'＝１/fR (3) となる。Assuming that the virtual image position in FIG. 6A is infinity and the amount of movement of the intermediate image forming surface 13 for achieving the same diopter is Δe 2 , the position of the image display means 11 is changed in this embodiment. Since it is invariable, e 3 '+ e 4 ' = e 3 + e 4 -Δe 2 (2) Also, from the imaging relationship of the relay optical system 12, 1 / e 3 '+ 1 / e 4 ' = 1 / It becomes f R (3).
【００６８】必要な中間結像面の移動量Δe2は実施例１
中の式(1) で表されるから式(1)、(2)、(3) よりe3'、e4'
は２次方程式の解として求まる。このようにして決まる
位置にリレー光学素子移動手段２１を介してリレー光学
系１２を移動させれば、視度変化なく表示虚像の画角の
みを変化させることが可能である。The required amount of movement Δe 2 of the intermediate image plane is determined by the first embodiment.
Since it is expressed by the formula (1), the formulas (1), (2), and (3) show that e 3 'and e 4 '
Is obtained as a solution of a quadratic equation. By moving the relay optical system 12 to the position determined in this way through the relay optical element moving means 21, it is possible to change only the angle of view of the display virtual image without changing the diopter.
【００６９】この時画像表示手段１１の画面サイズをL
とすると、中間像の大きさはyI＝L(e3/e4)から yI'＝L
(e3'/e4')と変化し、更に接眼光学系１４の焦点距離も
変化しているので画角はそれに応じてωからω' に変化
する。At this time, the screen size of the image display means 11 is changed to L
Then, the size of the intermediate image is y I = L (e 3 / e 4 ) to y I '= L
(e 3 '/ e 4 ') and the focal length of the eyepiece optical system 14 also changes, so the angle of view changes from ω to ω '.
【００７０】これまでの実施例は画像信号、電力等に係
る配線を有している画像表示手段１１を移動していた
が、本実施例においてはその移動がないため耐久性の点
で好ましい。また、これまでの実施例では観察画像が回
転しないよう画像表示手段１１はスライド式に移動させ
なければならないのに対して、本実施例ではレンズを回
転によって移動できるため機構的、精度的に製作が容易
である。Although the image display means 11 having wirings for image signals, electric power, etc. has been moved in the above-mentioned embodiments, this embodiment is preferable in terms of durability since there is no such movement. Further, in the above-described embodiments, the image display means 11 has to be slidably moved so that the observed image does not rotate, whereas in this embodiment, the lens can be moved by rotation, so that the lens is mechanically and accurately manufactured. Is easy.
【００７１】なお、リレー光学系１２の球面収差等を考
慮したベスト像面位置をもとにリレー光学系１２の移動
量を補正すれば、より解像力は高まる。If the movement amount of the relay optical system 12 is corrected based on the best image plane position in consideration of the spherical aberration of the relay optical system 12, the resolving power will be further enhanced.
【００７２】なお、本実施例は実施例２、３の偏心光学
系にも適用可能である。この場合リレー光学系の位置は
前記近軸関係より決定されるが、実施例３の様な系では
リレー光学素子移動手段２１はリレー光学系１２全体で
はなくリレー光学系中の屈折レンズ８２のみを移動させ
る。特に反射面８３、８４、７４の間で偏心収差が補正
されている場合には屈折レンズ８２をその光軸（中心画
角主光線）に沿って移動するのみでよいからリレー光学
素子移動手段２１の構成が簡素化される。また、偏心収
差が補正されていない場合は中間結像面８５、屈折レン
ズ８２、画像表示手段１１をシャインプルーフの法則を
満足するように屈折レンズ８２及び画像表示手段１１の
傾き角を設定すれば良い。The present embodiment can also be applied to the decentering optical systems of the second and third embodiments. In this case, the position of the relay optical system is determined by the paraxial relation, but in the system like the third embodiment, the relay optical element moving means 21 does not have the entire relay optical system 12 but only the refracting lens 82 in the relay optical system. To move. In particular, when the eccentric aberration is corrected between the reflecting surfaces 83, 84, 74, the refracting lens 82 need only be moved along its optical axis (the central ray at the central angle of view), so the relay optical element moving means 21. The configuration of is simplified. If the eccentric aberration is not corrected, the tilt angles of the refraction lens 82 and the image display means 11 should be set so that the intermediate image plane 85, the refraction lens 82, and the image display means 11 satisfy the Scheimpflug's law. good.
【００７３】図７は本発明の実施例５の要部概略図であ
る。本実施例が実施例４と異なる点は、リレー光学系１
２を移動させる際に不要光カット用の遮光板をリレー光
学系１２とは別体で移動させるようにした点であり、そ
の他の構成は同じである。図７（Ａ）において９１、９
２はリレー光学系１２の構成要素であり、９３は絞り位
置Ｓ1 近傍に位置する遮光板である。図７（Ｂ）はリレ
ー光学素子移動手段２１によってリレー光学系１２をdR
だけ移動し、同時に遮光板移動手段９４によって遮光板
９３を光軸に沿って所定量移動した状態を示している。FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 5 of the present invention. The present embodiment is different from the fourth embodiment in that the relay optical system 1
The light shielding plate for cutting unnecessary light is moved separately from the relay optical system 12 when moving 2, and other configurations are the same. In FIG. 7A, 91, 9
Reference numeral 2 is a component of the relay optical system 12, and 93 is a light shielding plate located near the diaphragm position S 1 . Figure 7 (B) is a relay optical system 12 by the relay optical device moving unit 21 d R
The figure shows a state in which the light shield plate moving means 94 simultaneously moves the light shield plate 93 by a predetermined amount along the optical axis.
【００７４】図７（Ｂ）の状態ではリレー光学系１２の
移動により瞳（絞り位置）がリレー光学系に対して相対
的に移動し、点Ｓ2 に移る。よって、全画角の光束に対
して均等な遮光効果を得るには、光学素子挿脱手段１８
による光学素子LE１６の挿脱動作に連動してリレー光学
素子移動手段２１によりリレー光学系１２を移動すると
同時に遮光板移動手段９４により遮光板９３を移動した
絞りＳ2 の近傍に移動する。これによって画角の切換え
に際して最良の遮光効果を得る。In the state of FIG. 7B, the pupil (aperture position) moves relative to the relay optical system due to the movement of the relay optical system 12, and the point moves to point S 2 . Therefore, in order to obtain a uniform light-shielding effect on the light flux of all angles of view, the optical element insertion / removal means 18
In conjunction with the insertion and removal operation of the optical element LE16 moves in the vicinity of the diaphragm S 2, which the user moves the light shielding plate 93 by simultaneously shielding plate moving means 94 when moving the relay optical system 12 by the relay optical element moving means 21 by. As a result, the best light shielding effect is obtained when switching the angle of view.
【００７５】図８は本発明の実施例６の要部概略図であ
る。本実施例が実施例１と異なる点は、実施例１では光
学素子挿脱手段１８の動作による光学素子LE１６の接眼
光学系の光路中への挿脱に伴い画像表示手段１１が移動
して虚像の視度を一定に保っていたのに対して、本実施
例ではリレー光学系１２を構成する複数の光学素子のう
ち一部の光学素子REがリレー光学系の光路中から挿脱し
て虚像の視度を一定に保つ点である。FIG. 8 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 6 of the present invention. The difference of this embodiment from the first embodiment is that in the first embodiment, the image display means 11 moves due to the insertion / removal of the optical element LE16 into / from the optical path of the eyepiece optical system due to the operation of the optical element insertion / removal means 18. Of the plurality of optical elements constituting the relay optical system 12, some of the optical elements RE are inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to create a virtual image. The point is to keep the diopter constant.
【００７６】図８において３２、３３はリレー光学系１
２を構成する光学素子であり、そのうち光学素子３３は
光学素子REである。３４はリレー光学素子挿脱手段であ
り、光学素子RE３３をリレー光学系１２の光路中へ挿脱
する。In FIG. 8, 32 and 33 are relay optical systems 1.
2 is an optical element, and the optical element 33 is an optical element RE. Reference numeral 34 is a relay optical element insertion / removal means for inserting / removing the optical element RE33 into / from the optical path of the relay optical system 12.
【００７７】以下、本実施例の動作について説明する。
観察者が不図示の操作部材を操作することによりレンズ
移動手段１８を介して光学素子LE１６は光路中と光路外
へ位置が切り替わる。この操作に連動してリレー光学素
子挿脱手段３４は光学素子RE３３をリレー光学系１２の
光路中と光路外へ移動させる。このとき光学素子RE３３
の焦点距離、挿入位置は光学素子LE１６の有無で発生す
る虚像の視度変化をキャンセルするよう設定される。以
下それらについて説明する。The operation of this embodiment will be described below.
When the observer operates an operation member (not shown), the position of the optical element LE16 is switched between the inside of the optical path and the outside of the optical path via the lens moving means 18. In conjunction with this operation, the relay optical element insertion / removal means 34 moves the optical element RE33 into and out of the optical path of the relay optical system 12. At this time, the optical element RE33
The focal length and insertion position of are set so as to cancel the diopter change of the virtual image that occurs with or without the optical element LE16. These will be described below.
【００７８】図９は全系を薄肉光学系としたときの光学
配置図である。図９（Ａ）は光学素子LE１６が光路中に
位置しているときの光学配置図であり、図９（Ｂ）は本
実施例の構成において光学素子LE１６が光路外に退避し
た際の光学配置図である。FIG. 9 is an optical layout diagram when the whole system is a thin optical system. 9A is an optical layout diagram when the optical element LE16 is located in the optical path, and FIG. 9B is an optical layout when the optical element LE16 is retracted from the optical path in the configuration of this embodiment. It is a figure.
【００７９】図９（Ａ）の場合の虚像位置を無限遠と
し、光学素子３２、３３よりなるリレー光学系１２の焦
点距離をfRとする。図９（Ｂ）においてこれと同じ視度
とするための中間結像面１３の移動量をΔe2、光学素子
３２より構成されるリレー光学系を１２’とし、その焦
点距離をfR' とする。又、中間結像面１３よりリレー光
学系１２’の前側主点までの距離をe3' 、リレー光学系
１２’の後側主点から画像表示手段１１までの距離を
e4' とすれば、本実施例においては必要な中間結像面の
移動量は、 Δe2＝f2-(1-e1/f1)・f1f2/(f1+f2-e1) (1) で求まり、そして e3'+e4' ＝e3+e4-Δe2 (2) １/e3' +１/e4'＝１/fR' (4) の関係を満たすように光学素子RE３３の焦点距離、挿入
位置を定めれば良い。The virtual image position in the case of FIG. 9A is set to infinity, and the focal length of the relay optical system 12 including the optical elements 32 and 33 is set to f R. In FIG. 9B, the amount of movement of the intermediate image forming surface 13 to obtain the same diopter is Δe 2 , the relay optical system including the optical element 32 is 12 ′, and its focal length is f R ′. To do. The distance 'a distance to the front principal point of the e 3' from the intermediate image plane 13 relay optical system 12 to the image display unit 11 from the rear principal point of the relay optical system 12 '
Assuming e 4 ′, the required amount of movement of the intermediate image plane in this embodiment is Δe 2 = f 2 − (1-e 1 / f 1 ) · f 1 f 2 / (f 1 + f 2 -e 1 ) (1), and e 3 '+ e 4 ' = e 3 + e 4 -Δe 2 (2) 1 / e 3 '+ 1 / e 4 ' = 1 / f R '(4) The focal length and insertion position of the optical element RE33 may be determined so as to satisfy the relationship
【００８０】このようにすると視野角を変化させる際リ
レー光学系１２の焦点距離と主点位置を共に変えること
ができるため、リレー光学系１２が移動する実施例４に
比べ視野角を変化させたときの収差変動が小さくなると
いう利点がある。In this way, since the focal length and the principal point position of the relay optical system 12 can be changed when changing the viewing angle, the viewing angle is changed as compared with the fourth embodiment in which the relay optical system 12 moves. There is an advantage that the fluctuation of aberration is small.
【００８１】なお、本実施例においてリレー光学系１２
に挿入する光学素子は正、負いずれの屈折力でもよく、
さらに光学素子LE１６と光学素子RE３３の挿入退避が逆
となる場合にとどまらず、挿入退避を同じくしてもよ
い。In this embodiment, the relay optical system 12
The optical element to be inserted in may have either positive or negative refractive power,
Further, the insertion and withdrawal of the optical element LE16 and the optical element RE33 are not limited to the reverse, and the insertion and withdrawal may be the same.
【００８２】また、実施例５と同様に光学素子RE３３を
リレー光学系１２中へ挿脱する際に不要光カット用の遮
光板をリレー光学系１２とは別体で移動すると遮光の効
果が増す。Further, when the optical element RE33 is inserted into and removed from the relay optical system 12 as in the fifth embodiment, the light shielding effect is increased by moving the light shielding plate for cutting unnecessary light separately from the relay optical system 12. .
【００８３】図１０は本発明の実施例７の要部概略図で
ある。本実施例は実施例６において、光学素子RE３３を
リレー光学系１２中へ挿脱する際に遮光板が移動できる
空間を越えて絞り位置が移動する場合において、有効な
遮光効果を得る実施例である。FIG. 10 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 7 of the present invention. This embodiment is an embodiment in which an effective light shielding effect is obtained when the aperture position moves beyond the space where the light shielding plate can move when the optical element RE33 is inserted into and removed from the relay optical system 12 in the sixth embodiment. is there.
【００８４】図１０（Ａ）は接眼光学系１４の光路から
光学素子LE１６が退避している場合のリレー光学系１２
付近の光学配置図である。図中、９１、９２はリレー光
学系１２を構成する光学素子、Ｓ1 はこの場合における
絞り位置、９７は遮光板交換手段、９３はこの時設置さ
れている遮光板である。図１０（Ｂ）は接眼光学系１４
へ光学素子LE１６が挿入された場合のリレー光学系１２
付近の光学配置図である。図中、９５はこの時挿入され
た光学素子REであり、Ｓ2 はこの場合の絞り位置であ
り、９６はこの場合に交換して設置された遮光板であ
る。FIG. 10A shows the relay optical system 12 when the optical element LE16 is retracted from the optical path of the eyepiece optical system 14.
It is an optical layout drawing of the vicinity. In the figure, 91 and 92 are optical elements constituting the relay optical system 12, S 1 is a diaphragm position in this case, 97 is a light shielding plate replacing means, and 93 is a light shielding plate installed at this time. FIG. 10B shows the eyepiece optical system 14.
Relay optical system 12 when optical element LE16 is inserted into
It is an optical layout drawing of the vicinity. In the figure, 95 is the optical element RE inserted at this time, S 2 is the diaphragm position in this case, and 96 is the light shield plate replaced and installed in this case.
【００８５】本実施例の作用を説明する。図１０（Ａ）
の場合、絞りＳ1 近傍に遮光板９３が配置され、有害光
束を有効に遮光している。The operation of this embodiment will be described. FIG. 10 (A)
In this case, the light shielding plate 93 is arranged in the vicinity of the diaphragm S 1 to effectively shield the harmful light flux.
【００８６】観察者が不図示の操作部材を操作すること
によりレンズ挿脱手段１８を介して光学素子LE１６は光
路外から光路内へ位置が切り替わる。この操作に伴いリ
レー光学素子挿脱手段３４は光学素子RE３３をリレー光
学系１２の光路外から光路内へ移動させる。この図１０
（Ｂ）の状態ではリレー光学系１２’の焦点距離変化に
より絞り位置がＳ1 からＳ2 へ光学素子９２を越えて移
動する。そこで、遮光板交換手段９７は遮光板９３を光
路外に退避させ、別の遮光板９６を絞り位置Ｓ2 に挿入
する。When the observer operates an operating member (not shown), the position of the optical element LE16 is switched from outside the optical path to inside the optical path via the lens inserting / removing means 18. In accordance with this operation, the relay optical element insertion / removal means 34 moves the optical element RE33 from the outside of the optical path of the relay optical system 12 to the inside of the optical path. This FIG.
In the state of (B), the diaphragm position moves from S 1 to S 2 beyond the optical element 92 due to the change in the focal length of the relay optical system 12 '. Therefore, the light shield plate exchanging means 97 retracts the light shield plate 93 to the outside of the optical path, and inserts another light shield plate 96 into the diaphragm position S 2 .
【００８７】本実施例によれば光学素子RE３３をリレー
光学系１２の光路中へ挿脱することにより絞り位置が光
学素子を越えて移動しても全画角の光束に対して均等な
遮光効果を得ることができる。According to the present embodiment, by inserting / removing the optical element RE33 into / from the optical path of the relay optical system 12, even if the diaphragm position moves beyond the optical element, a uniform light-shielding effect can be obtained for the luminous flux of all angles of view. Can be obtained.
【００８８】図１１は本発明の実施例８の要部概略図で
ある。本実施例は実施例６において虚像の画角を変化す
る際、虚像のアスペクト比を変更する実施例である。FIG. 11 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 8 of the present invention. This embodiment is an embodiment in which the aspect ratio of the virtual image is changed when the angle of view of the virtual image is changed in the sixth embodiment.
【００８９】図１１は接眼光学系１４中とリレー光学系
１２中に同時にアナモフィック光学素子である光学素子
LE４６、同じくアナモフィック光学素子である光学素子
RE４３を挿入した光学配置図である。FIG. 11 shows an optical element which is an anamorphic optical element in the eyepiece optical system 14 and the relay optical system 12 at the same time.
LE46, an optical element that is also an anamorphic optical element
It is an optical layout drawing in which RE43 is inserted.
【００９０】光学素子LE及びREは共に直交する二方向で
曲率の異なるアナモフィック非球面を有しており、虚像
の水平方向と垂直方向とで異なる結像倍率で結像する。
図１１（Ａ）は水平画角断面での光学配置図であり、図
１１（Ｂ）は垂直画角断面での光学配置図である。両断
面において、虚像はいずれも無限遠に結像するが、光学
素子LE４６、光学素子RE４３の屈折力が異なる。The optical elements LE and RE have anamorphic aspherical surfaces having different curvatures in two directions which are orthogonal to each other, and form images with different image forming magnifications in the horizontal and vertical directions of the virtual image.
FIG. 11A is an optical layout diagram in a horizontal field angle cross section, and FIG. 11B is an optical layout diagram in a vertical field angle cross section. Although virtual images are formed at infinity on both cross sections, the optical elements LE46 and RE43 have different refracting powers.
【００９１】このようにすると画像表示手段１１の表示
面における画像のアスペクト比と虚像のアスペクト比を
変えることが可能となるため、例えば４：３の表示画像
に対して虚像を１６：９のワイド画像とすることが可能
となる。よって両光学素子LE,RE の挿入の際に全体の視
度を変えずに、垂直方向の倍率を不変とし、水平方向の
倍率を大きくすれば垂直画角ωV 不変のまま水平画角ω
H を大きくして観察像のワイド化が図れる。By doing so, the aspect ratio of the image and the aspect ratio of the virtual image on the display surface of the image display means 11 can be changed, so that the virtual image can be widened to 16: 9 with respect to the display image of 4: 3, for example. It can be an image. Therefore, when both optical elements LE and RE are inserted, the vertical diopter is unchanged without changing the overall diopter, and if the horizontal divisor is increased, the vertical angle of view ω V remains unchanged and the horizontal angle of view ω remains unchanged.
Wider observation image can be achieved by increasing H.
【００９２】又、リレー光学系１２、接眼光学系１４の
両方にアナモフィック系を導入することにより、縦横で
倍率を異なるように設定しながら縦横の視度を一致させ
ることが可能となるため、近距離の虚像位置でも良好に
観察できるというメリットがある。Further, by introducing an anamorphic system into both the relay optical system 12 and the eyepiece optical system 14, it becomes possible to match the diopters in the vertical and horizontal directions while setting the magnifications different in the vertical and horizontal directions. There is an advantage that it can be observed well even at a virtual image position at a distance.
【００９３】なお、本実施例は実施例２、３のごとき偏
心光学系にも適用可能である。実施例２のような偏心光
学系の場合はリレー光学系１２の前後いずれか、あるい
はリレー光学系１２中に光学素子を挿入する構成とすれ
ばよい。同様に実施例３のような偏心光学系の場合には
屈折レンズ８２の前後いずれか、あるいはリレー光学系
１２中に光学素子を挿入する構成とすればよい。このと
き偏心収差が残存している場合には挿入する光学素子は
リレー光学系１２、屈折レンズ８２に対して傾いて偏心
させる。偏心量はシャインプルーフの法則に基づいて表
示面が移動しないよう設定する。The present embodiment can be applied to the decentering optical system as in the second and third embodiments. In the case of the decentered optical system as in Example 2, the optical element may be inserted either before or after the relay optical system 12 or in the relay optical system 12. Similarly, in the case of the decentered optical system as in the third embodiment, the optical element may be inserted either before or after the refracting lens 82 or in the relay optical system 12. At this time, if the decentering aberration remains, the inserted optical element is decentered while being inclined with respect to the relay optical system 12 and the refracting lens 82. The eccentricity is set so that the display surface does not move based on Scheimpflug's law.
【００９４】図１２は本発明の実施例９の要部概略図で
ある。本実施例が実施例６と異なるの点は実施例６が光
学素子LE１６の光路中と光路外との挿脱にともないリレ
ー光学系１２中に光学素子REを挿入・退避していたのに
加え、リレー光学系１２のその他の部分と画像表示手段
１１をリレー光学系１２の光軸に沿って移動させた点で
ある。FIG. 12 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 9 of the present invention. This embodiment is different from the sixth embodiment in addition to the fact that the sixth embodiment inserts / retracts the optical element RE into / from the relay optical system 12 as the optical element LE16 is inserted into and removed from the optical path. That is, the other parts of the relay optical system 12 and the image display means 11 are moved along the optical axis of the relay optical system 12.
【００９５】図１２中、１２はリレー光学系、３２、３
３はリレー光学系１２を構成する光学素子であり、その
うち光学素子３２は光軸に沿って移動する光学素子であ
り、光学素子３３は光学素子REである。３４はリレー光
学素子挿脱手段であり、光学素子RE３３を光路中へ挿脱
する。２１は移動する光学素子３２をリレー光学系１２
の光軸に沿って移動させるリレー光学素子移動手段であ
る。１９は画像表示手段１１を光軸方向に移動させる画
像移動手段である。In FIG. 12, 12 is a relay optical system, 32, 3
Reference numeral 3 is an optical element that constitutes the relay optical system 12, of which the optical element 32 is an optical element that moves along the optical axis, and the optical element 33 is an optical element RE. Reference numeral 34 is a relay optical element insertion / removal means for inserting / removing the optical element RE33 into / from the optical path. Reference numeral 21 denotes a moving optical element 32 which is a relay optical system 12
Is a relay optical element moving means for moving along the optical axis of. Reference numeral 19 is an image moving means for moving the image display means 11 in the optical axis direction.
【００９６】本実施例の作用を説明する。観察者が不図
示の操作部材を操作することによりレンズ挿脱手段１８
を介して光学素子LE１６は接眼光学系１４の光路中から
光路外へ位置が切り替わる。この操作に連動してリレー
光学素子挿脱手段３４は光学素子RE３３をリレー光学系
の光路中から光路外へ移動させる。さらにリレー光学素
子移動手段２１と画像移動手段１９が各々光学素子３２
と画像表示手段１１をリレー光学系１２の光軸に沿って
移動させる。The operation of this embodiment will be described. The lens insertion / removal means 18 is operated by an observer operating an operation member (not shown).
The position of the optical element LE16 is switched from the inside of the optical path of the eyepiece optical system 14 to the outside of the optical path via the. In conjunction with this operation, the relay optical element inserting / removing means 34 moves the optical element RE33 from the inside of the optical path of the relay optical system to the outside of the optical path. Further, the relay optical element moving means 21 and the image moving means 19 are respectively provided with optical elements 32.
And the image display means 11 is moved along the optical axis of the relay optical system 12.
【００９７】このとき光学素子RE３３の焦点距離、挿入
位置及び光学素子３２の移動量及び画像表示手段１１の
移動量は光学素子LE１６の有無で発生する虚像の視度変
化をキャンセルするよう設定する。以下それらについて
説明する。At this time, the focal length of the optical element RE33, the insertion position, the moving amount of the optical element 32, and the moving amount of the image display means 11 are set so as to cancel the diopter change of the virtual image generated by the presence or absence of the optical element LE16. These will be described below.
【００９８】図１３は全系を薄肉光学系としたときの光
学配置図である。図１３（Ａ）は光学素子LE１６が光路
中に位置しているときの光学系の配置図であり、図１３
（Ｂ）は本実施例の構成において光学素子LE１６が光路
外に退避した際の光学配置図を示す。FIG. 13 is an optical layout diagram when the whole system is a thin optical system. FIG. 13A is a layout diagram of the optical system when the optical element LE16 is positioned in the optical path.
(B) is an optical layout diagram when the optical element LE16 is retracted from the optical path in the configuration of the present embodiment.
【００９９】図１３（Ａ）の虚像位置を無限遠とし、光
学素子３２、３３よりなるリレー光学系１２の焦点距離
をfRとする。図１３（Ｂ）においてこれと同じ視度とす
るための中間結像面１３の移動量をΔe2、光学素子３２
より構成されるリレー光学系を１２’とし、その焦点距
離をfR' とする。又、中間結像面１３’よりリレー光学
系１２’の前側主点までの距離をe3' 、リレー光学系１
２’の後側主点から移動した画像表示手段１１までの距
離をe4' とすれば、本実施例においては必要な中間結像
面の移動量は、 Δe2＝f2-(1-e1/f1)・f1f2/(f1+f2-e1) (1) で求まり、そして e3'+e4' ＝e3+e4-Δe2 (2) １/e3' +１/e4'＝１/fR' (4) の関係を満たすように光学素子RE３３の焦点距離、挿入
位置、光学素子３２の移動量及び画像表示手段１１の移
動量を定めれば良い。The virtual image position in FIG. 13A is set to infinity, and the focal length of the relay optical system 12 including the optical elements 32 and 33 is set to f R. In FIG. 13B, the moving amount of the intermediate image forming surface 13 for obtaining the same diopter is Δe 2 , and the optical element 32
More configured relay optical system 'and the focal length f R' 12 and. The distance 'from the relay optical system 12' the intermediate image plane 13 to the front principal point of the e 3 ', a relay optical system 1
If 'the distance to the image display means 11 has moved from the rear principal point of the e 4' 2 and the amount of movement of the intermediate image surface required in the present embodiment, Δe 2 = f 2 - ( 1- e 1 / f 1 ) ・ f 1 f 2 / (f 1 + f 2 -e 1 ) (1), and then e 3 '+ e 4 ' = e 3 + e 4 -Δe 2 (2) 1 / defined e 3 '+ 1 / e 4 ' = 1 / f R '(4) the focal length of the optical element RE33 to satisfy the relation, insertion position, the amount of movement and the image display unit 11 of the optical element 32 Just go.
【０１００】本実施例によれば実施例６に比べさらに光
学系の屈折力配置上の自由度が増し、特に瞳位置を考慮
した配置を設定することが可能となるため、例えば常に
画像表示手段１１の表示面側にテレセントリックな系と
することが可能となる。LCD等のように表示面の垂直方
向にコントラストの指向性が強い表示手段を用いる場合
には、視野角が変化してもこのテレセントリック条件が
維持されることが好ましいため本実施例はこのような表
示手段に対して有効である。According to this embodiment, the degree of freedom in the arrangement of the refracting power of the optical system is further increased as compared with the sixth embodiment, and it is possible to set the arrangement in consideration of the pupil position. It is possible to form a telecentric system on the display surface side of 11. When a display means having a strong contrast directivity in the vertical direction of the display surface such as an LCD is used, it is preferable that this telecentric condition is maintained even if the viewing angle is changed. This is effective for display means.
【０１０１】なお、本実施例は実施例２、３のごとき偏
心光学系にも適用可能である。実施例２のような偏心光
学系の場合はリレー光学系１２の前後いずれか、あるい
はリレー光学系１２中に光学素子を挿入し、実施例３の
ような偏心光学系の場合には屈折レンズ８２の前後いず
れか、あるいは屈折レンズ８２中に光学素子を挿入し
て、画像表示手段１１、屈折レンズ８２を移動させる構
成となる。The present embodiment can be applied to the decentering optical system as in the second and third embodiments. In the case of the decentered optical system as in the second embodiment, an optical element is inserted either before or after the relay optical system 12 or in the relay optical system 12, and in the case of the decentered optical system as in the third embodiment, a refracting lens 82 is used. Either before or after, or by inserting an optical element in the refraction lens 82, the image display means 11 and the refraction lens 82 are moved.
【０１０２】このとき偏心収差が残存している場合には
挿入する光学要素はリレー系１２、屈折レンズ８２に対
して傾いて偏心させる。偏心量はシャインプルーフの法
則に基づいて表示面が移動しないよう設定する。At this time, if the decentering aberration remains, the optical element to be inserted is decentered while being inclined with respect to the relay system 12 and the refracting lens 82. The eccentricity is set so that the display surface does not move based on Scheimpflug's law.
【０１０３】なお、以上の各実施例の画像表示装置を観
察者の左右両眼用として２台並べて両眼視用の両眼画像
表示装置とすることも可能である。この場合、２台の画
角は連動して変化するのが好ましい。よって、その場合
は２つのレンズ挿脱手段１８が連動して動作するように
構成する。つまり、観察者が不図示の操作部材を操作す
ることにより２つのレンズ挿脱手段１８は同じ動作を連
動して行ない、同時に夫々のレンズ挿脱手段に結びつい
ている他の挿脱手段又は移動手段が連動して動作する。It is also possible to arrange two image display devices of each of the above embodiments for the left and right eyes of an observer to form a binocular image display device for binocular vision. In this case, it is preferable that the angles of view of the two units change in conjunction with each other. Therefore, in that case, the two lens insertion / removal means 18 are configured to operate in conjunction with each other. That is, the two lens insertion / removal means 18 perform the same operation in conjunction with each other by operating an operation member (not shown) by the observer, and at the same time, other insertion / removal means or moving means connected to the respective lens insertion / removal means. Work together.
【０１０４】[0104]
【発明の効果】本発明は以上の構成により、画像表示手
段に表示した画像の虚像をリレー光学系と接眼光学系を
有する観察光学系で観察する際、観察者が好みの観察画
角に設定でき、しかもその際一々観察光学系の視度を調
整しなくても良い、操作性の良い小型の画像表示装置及
びそれを用いた両眼画像表示装置を達成する。According to the present invention, when the virtual image of the image displayed on the image display means is observed by the observation optical system having the relay optical system and the eyepiece optical system, the present invention sets the observation angle of view desired by the observer. It is possible to achieve a small image display device with good operability and a binocular image display device using the same, which does not require adjustment of the diopter of the observation optical system.
【０１０５】特に、 （３−１） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱して観察画角を可変とする際、画像表示手段又はリレ
ー光学系を移動する、或はリレー光学系を構成する光学
素子の一部を光路中に挿脱する等により観察画角を変え
ても虚像の視度が変わらず、操作性が良い。 （３−２） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱して観察画角を可変とする際、リレー光学系を移動す
ることにより視度が変わらない構成をとれば、機構が簡
単で製作が容易である。 （３−３） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱して観察画角を可変とする際、リレー光学系を構成す
る光学素子の一部を光路中に挿脱することにより観察画
角変化に伴う視度変化を防止する構成とすれば、観察画
角を変化させた際の収差変動を低減する。 （３−４） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱して観察画角を可変とする際、画像表示手段又はリレ
ー光学系を移動する、或はリレー光学系を構成する光学
素子の一部を光路中に挿脱する等により観察画角変化に
伴う視度変化を防止すると共に、瞳位置等を考慮して画
像表示側にテレセントリックとすることができるため、
LCD 等の表示面垂直方向にコントラストの指向性がある
場合に観察画角が変化してもコントラスト変化がない。 （３−５） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱して観察画角を可変とする際、画像表示手段又はリレ
ー光学系を移動する、或はリレー光学系を構成する光学
素子の一部を光路中に挿脱する等により観察画角変化に
伴う視度変化を防止すると共に、リレー光学系中の遮光
板を光軸に沿って移動する、又は交換遮光板に交換する
ことにより、いずれの観察画角においても有効光束のみ
を観察者の瞳に導き、LCD 等のコントラストの指向性が
偏りのある表示手段を用いても常に良好な画質が得られ
る。 （３−６） 接眼光学系を構成する光学素子の一部及び
リレー光学系を構成する光学素子の一部を光路中に挿脱
する等により視度を変えずに観察画角を変える際に、夫
々の挿脱光学素子をアナモフィック非球面を有する光学
素子で構成することにより虚像のアスペクト比を可変と
してワイド画像等が観察できる。 （３−７） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱すると共に、画像表示手段又はリレー光学系を移動す
る、或はリレー光学系を構成する光学素子の一部を光路
中に挿脱する等により虚像の視度を変えずに観察画角を
変える際、接眼光学系を偏心反射面を有する偏心光学系
で構成すれば、広観察画角で軽量となる。 （３−８） 接眼光学系を構成する光学素子の一部を挿
脱すると共に、画像表示手段又はリレー光学系を移動す
る、或はリレー光学系を構成する光学素子の一部を光路
中に挿脱する等により虚像の視度を変えずに観察画角を
変える際、接眼光学系やリレー光学系を偏心反射面を有
する偏心光学系で構成すれば、接眼光学系で発生する偏
心収差をリレー光学系の偏心反射面で補正して良好な画
質が得られる。 （３−９） 本発明の画像表示装置を観察者の両眼用に
２つ設けた両眼用画像表示装置において、各画像表示装
置の光学素子挿脱手段、各移動手段をすべて連動する構
成をとれば、一つの操作部材の操作により左右両眼の観
察画角を虚像の視度を変えずに同時に変化させることが
できる。 等の少なくとも１つの効果を有する画像表示装置及びそ
れを用いた両眼画像表示装置を達成する。In particular, (3-1) When the observation angle of view is made variable by inserting / removing a part of the optical element constituting the eyepiece optical system, the image display means or the relay optical system is moved, or the relay optical system. Even if the observation angle of view is changed by, for example, inserting / removing a part of the optical element constituting the optical path, the diopter of the virtual image does not change, and the operability is good. (3-2) When a part of the optical element that constitutes the eyepiece optical system is inserted and removed to change the observation angle of view, the structure is simple if the diopter does not change by moving the relay optical system. It is easy to manufacture. (3-3) Observation by inserting / removing a part of the optical element forming the relay optical system in the optical path when changing the observation angle of view by inserting / removing a part of the optical element forming the eyepiece optical system If the configuration is such that the diopter change due to the change of the angle of view is prevented, the variation of aberration when the observation angle of view is changed is reduced. (3-4) When the observation field angle is made variable by inserting / removing a part of the optical element forming the eyepiece optical system, the image display means or the relay optical system is moved, or the optical element forming the relay optical system. It is possible to prevent the diopter change due to the change of the observation angle of view by inserting / removing a part of the optical path into the optical path and to make the image display side telecentric in consideration of the pupil position and the like.
Even if the viewing angle changes, the contrast does not change when there is a directivity of the contrast in the vertical direction of the display surface such as LCD. (3-5) When the observation angle of view is variable by inserting / removing a part of the optical element forming the eyepiece optical system, the image display means or the relay optical system is moved, or the optical element forming the relay optical system. To prevent the diopter change due to the change of the observation angle of view by inserting or removing a part of the optical path into the optical path, and to move the light shield plate in the relay optical system along the optical axis or replace it with a replacement light shield plate. As a result, only at the observation angle of view, only the effective light flux is guided to the observer's pupil, and good image quality can always be obtained even by using a display means such as an LCD having a biased contrast directivity. (3-6) When changing the observation angle of view without changing the diopter by inserting / removing a part of the optical element forming the eyepiece optical system and a part of the optical element forming the relay optical system into / from the optical path. By configuring each of the insertion / removal optical elements by an optical element having an anamorphic aspherical surface, the aspect ratio of the virtual image can be changed and a wide image or the like can be observed. (3-7) Part of the optical element forming the eyepiece optical system is inserted and removed, and the image display means or the relay optical system is moved, or part of the optical element forming the relay optical system is placed in the optical path. When the observation angle of view is changed without changing the diopter of the virtual image by inserting and removing, if the eyepiece optical system is composed of the decentered optical system having the decentered reflection surface, the observation angle is wide and the weight is light. (3-8) Part of the optical element forming the eyepiece optical system is inserted and removed, and the image display means or the relay optical system is moved, or part of the optical element forming the relay optical system is placed in the optical path. When changing the observation angle of view without changing the diopter of the virtual image by inserting or removing, if the eyepiece optical system or the relay optical system is composed of an eccentric optical system having an eccentric reflection surface, the eccentric aberration generated in the eyepiece optical system Good image quality can be obtained by correcting with the decentered reflecting surface of the relay optical system. (3-9) In a binocular image display device in which two image display devices of the present invention are provided for both eyes of an observer, the optical element insertion / removal means and each moving means of each image display device are all interlocked With the above, it is possible to change the observation angles of view of the left and right eyes at the same time by operating one operation member without changing the diopter of the virtual image. And an image display device having at least one effect and a binocular image display device using the same.
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図FIG. 1 is a schematic view of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】 実施例１の光学配置図2 is an optical layout diagram of Example 1. FIG.
【図３】 本発明の実施例２の要部概略図FIG. 3 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.
【図４】 本発明の実施例３の要部概略図FIG. 4 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.
【図５】 本発明の実施例４の要部概略図FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention.
【図６】 実施例４の光学配置図FIG. 6 is an optical layout diagram of Example 4.
【図７】 本発明の実施例５の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 5 of the present invention.
【図８】 本発明の実施例６の要部概略図FIG. 8 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 6 of the present invention.
【図９】 実施例６の光学配置図FIG. 9 is an optical layout diagram of Example 6.
【図１０】 本発明の実施例７の要部概略図FIG. 10 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 7 of the present invention.
【図１１】 本発明の実施例８の要部概略図FIG. 11 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 8 of the present invention.
【図１２】 本発明の実施例９の要部概略図FIG. 12 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 9 of the present invention.
【図１３】 実施例９の光学配置図FIG. 13 is an optical layout diagram of Example 9.
【図１４】 シャインプルーフの法則の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of Scheimpflug's law.
１１ 画像表示手段 １２、１２’ リレー光学系 １３、１３’、７２、８５ 中間結像面 １４ 接眼光学系 １５ 光学素子 １６、７５ 光学素子LE １７ アイポイント（瞳） １８ 光学素子挿脱手段 １９ 画像移動手段 ２１ リレー光学素子移動手段 ３２ 光学素子、移動光学素子 ３３ 光学素子RE ３４ リレー光学素子挿脱手段 ４３ アナモフィック非球面を有する光学素子RE ４６ アナモフィック非球面を有する光学素子LE ７４、８３、８４ 反射面 ８２ 屈折レンズ ９１、９２ 光学素子 ９３，９６ 遮光板 ９４ 遮光板移動手段 ９７ 遮光板交換手段 １０１ 像面 １０２ 光学系の主平面 １０３ 物体面 11 image display means 12, 12 'relay optical system 13, 13', 72, 85 intermediate image plane 14 eyepiece optical system 15 optical element 16, 75 optical element LE 17 eyepoint 18 optical element insertion / removal means 19 image Moving means 21 Relay optical element Moving means 32 Optical element, moving optical element 33 Optical element RE 34 Relay optical element insertion / removal means 43 Optical element having anamorphic aspheric surface RE 46 Optical element having anamorphic aspheric surface LE 74, 83, 84 Reflection Surface 82 Refractive lens 91, 92 Optical element 93, 96 Light-shielding plate 94 Light-shielding plate moving means 97 Light-shielding plate exchanging means 101 Image plane 102 Main plane 103 of optical system Object surface
Claims (24)
学系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像
からの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により
観察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表
示装置において、 該接眼光学系を構成する一部の光学素子を光学素子挿脱
手段によって該接眼光学系の光路中から挿脱させると共
に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に連動して画像移動
手段により前記画像表示手段を該リレー光学系の光軸に
沿って移動させて該虚像の観察画角を変えると共に視度
調整を行っていることを特徴とする画像表示装置。1. An image displayed on an image display means is formed as an aerial image on an intermediate image forming surface by a relay optical system, and a light beam from the aerial image is formed by an eyepiece optical system including a plurality of optical elements to observer's pupil. In the image display device for observing a virtual image of the aerial image, the optical element of the eyepiece optical system is partially inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system by an optical element insertion / removal means, In conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means, the image moving means moves the image display means along the optical axis of the relay optical system to change the observation angle of view of the virtual image and adjust the diopter. An image display device characterized in that.
アナモフィック非球面を有していることを特徴とする請
求項１の画像表示装置。2. The image display device according to claim 1, wherein the part of the optical elements has at least two anamorphic aspherical surfaces.
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有することを特徴とす
る請求項１又は２の画像表示装置。3. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. The image display device according to item 1 or 2.
数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している１
つの曲面反射面を有していることを特徴とする請求項
１、２又は３の画像表示装置。4. The relay optical system is eccentric with respect to a plurality of refracting surfaces and rays overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces.
The image display device according to claim 1, having two curved reflecting surfaces.
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。5. The relay optical system has a plurality of light-shielding plates, and a predetermined light-shielding plate is selected from the plurality of light-shielding plates by the light-shielding plate inserting / removing means in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. 5. The image display device according to claim 1, wherein the light beam from the image display means is restricted by selecting and inserting into and out of the optical path of the relay optical system.
らの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱手
段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光板
をリレー光学系の光軸に沿って移動することを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。6. The relay optical system has a light-shielding plate for limiting a light flux from the image display means, and the light-shielding plate moving means relays the light-shielding plate in conjunction with an inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. The image display device according to claim 1, wherein the image display device moves along the optical axis of the optical system.
学系により中間結像面に空中像として結像し、該空中像
からの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系により
観察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像表
示装置において、 該接眼光学系を構成する一部の光学素子を光学素子挿脱
手段により該接眼光学系の光路中から挿脱させると共
に、該リレー光学系の複数の光学素子のうちの少なくと
も１つの光学素子をリレー光学素子移動手段により該リ
レー光学系の光軸に沿って移動させて該虚像の観察画角
を変えると共に視度調整を行っていることを特徴とする
画像表示装置。7. An image displayed on the image display means is formed as an aerial image on an intermediate image forming surface by a relay optical system, and a light flux from the aerial image is formed by an eyepiece optical system including a plurality of optical elements to observer's pupil. In the image display device for observing the virtual image of the aerial image by guiding to, the optical element part of the eyepiece optical system is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system by an optical element insertion / removal means, At least one optical element of the plurality of optical elements of the relay optical system is moved along the optical axis of the relay optical system by the relay optical element moving means to change the observation angle of view of the virtual image and adjust the diopter. An image display device characterized by what is done.
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有することを特徴とす
る請求項７の画像表示装置。8. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. Item 7. The image display device according to item 7.
数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している１
つの曲面反射面を有していることを特徴とする請求項７
又は８の画像表示装置。9. The relay optical system is eccentric with respect to a plurality of refracting surfaces and rays overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces.
8. It has two curved reflecting surfaces.
Or the image display device of 8.
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限することを特徴とする請求
７、８又は９の画像表示装置。10. The relay optical system has a plurality of light-shielding plates, and a predetermined light-shielding plate is selected from the plurality of light-shielding plates by the light-shielding plate inserting / removing means in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. 10. The image display device according to claim 7, 8 or 9, wherein is selected and inserted into or removed from the optical path of the relay optical system to limit the light flux from the image display means.
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動することを特徴と
する請求７、８又は９の画像表示装置。11. The relay optical system has a light-shielding plate for limiting the light flux from the image display means, and the light-shielding plate moving means relays the light-shielding plate in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. The image display device according to claim 7, wherein the image display device moves along the optical axis of the optical system.
光学系により中間結像面に空中像として結像し、該空中
像からの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系によ
り観察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像
表示装置において、 該接眼光学系を構成する一部の光学素子ＬＥを光学素子
挿脱手段により該接眼光学系の光路中から挿脱させると
共に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に連動してリレー
光学系の複数の光学素子のうち一部の光学素子ＲＥをリ
レー光学素子挿脱手段により該リレー光学系の光路中か
ら挿脱させて該虚像の観察画角を変えると共に視度調整
を行っていることを特徴とする画像表示装置。12. An image displayed on the image display means is formed as an aerial image on an intermediate image forming surface by a relay optical system, and a light beam from the aerial image is formed by an eyepiece optical system including a plurality of optical elements to observer's pupil. In the image display device for observing the virtual image of the aerial image by guiding the optical path to the optical system, part of the optical elements LE constituting the eyepiece optical system is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system by an optical element inserting / removing means. Interlocking with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means to insert / remove a part of the optical elements RE of the plurality of optical elements of the relay optical system from / into the optical path of the relay optical system by the relay optical element inserting / removing means. The image display device is characterized in that the observation angle of view of the virtual image is changed and the diopter is adjusted.
Ｅは夫々アナモフィック非球面を有しており、該光学素
子ＬＥ及び該光学素子ＲＥを同時に前記接眼光学系及び
前記リレー光学系の光路中に挿脱することを特徴とする
請求項１２の画像表示装置。13. The optical element LE and the optical element R
13. The image display according to claim 12, wherein each of E has an anamorphic aspherical surface, and the optical element LE and the optical element RE are simultaneously inserted into and removed from the optical paths of the eyepiece optical system and the relay optical system. apparatus.
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有することを特徴とす
る請求項１２又は１３の画像表示装置。14. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. Item 12 or the image display device of item 13.
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有していることを特徴とする請求１
２、１３又は１４の画像表示装置。15. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam that overlaps the optical axes of the plurality of refracting surfaces.
2, 13 or 14 image display devices.
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限することを特徴とする請求１
２、１３、１４又は１５の画像表示装置。16. The relay optical system has a plurality of light shielding plates, and a predetermined light shielding plate is selected from the plurality of light shielding plates by the light shielding plate inserting / removing means in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. 1 is selected to be inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the luminous flux from the image display means.
2, 13, 14 or 15 image display devices.
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動することを特徴と
する請求１２、１３、１４又は１５の画像表示装置。17. The relay optical system has a light-shielding plate for limiting the light flux from the image display means, and the light-shielding plate moving means relays the light-shielding plate in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. The image display device according to claim 12, 13, 14, or 15, wherein the image display device moves along the optical axis of the optical system.
光学系により中間結像面に空中像として結像し、該空中
像からの光束を複数の光学素子より成る接眼光学系によ
り観察者の瞳に導光し、該空中像の虚像を観察する画像
表示装置において、 該接眼光学系を構成する一部の光学素子ＬＥを光学素子
挿脱手段により該接眼光学系の光路中から挿脱させると
共に、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に連動してリレー
光学系の複数の光学素子のうち一部の光学素子ＲＥをリ
レー光学素子挿脱手段により該リレー光学系の光路中か
ら挿脱させ、該光学素子挿脱手段の挿脱動作に連動して
画像移動手段により該画像表示手段を該リレー光学系の
光軸に沿って移動させて該虚像の観察画角を変えると共
に視度調整を行っていることを特徴とする画像表示装
置。18. An image displayed on the image display means is formed as an aerial image on an intermediate image forming surface by a relay optical system, and a light flux from the aerial image is formed by an eyepiece optical system including a plurality of optical elements to observer's pupil. In the image display device for observing the virtual image of the aerial image by guiding the optical path to the optical system, part of the optical elements LE constituting the eyepiece optical system is inserted into and removed from the optical path of the eyepiece optical system by an optical element inserting / removing means. Interlocking with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means to insert / remove a part of the optical elements RE of the plurality of optical elements of the relay optical system from / into the optical path of the relay optical system by the relay optical element inserting / removing means. , The image display means is moved along the optical axis of the relay optical system by the image moving means in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means to change the observation angle of view of the virtual image and adjust the diopter. Image display device characterized by .
Ｅは夫々アナモフィック非球面を有しており、該光学素
子ＬＥ及び該光学素子ＲＥを同時に前記接眼光学系及び
前記リレー光学系の光路中から挿脱することを特徴とす
る請求項１８の画像表示装置。19. The optical element LE and the optical element R
19. The image display according to claim 18, wherein each E has an anamorphic aspherical surface, and the optical element LE and the optical element RE are simultaneously inserted into and removed from the optical paths of the eyepiece optical system and the relay optical system. apparatus.
し、前記接眼光学系は該複数の屈折面の光軸に重なる光
線に対して偏心した曲面反射面を有することを特徴とす
る請求１８又は１９の画像表示装置。20. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces, and the eyepiece optical system has a curved reflecting surface decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces. 18 or 19 image display devices.
複数の屈折面の光軸に重なる光線に対して偏心している
１つの曲面反射面を有していることを特徴とする請求１
８、１９又は２０の画像表示装置。21. The relay optical system has a plurality of refracting surfaces and one curved reflecting surface that is decentered with respect to a light beam overlapping the optical axes of the plurality of refracting surfaces.
8, 19 or 20 image display devices.
し、前記光学素子挿脱手段の挿脱動作と連動して遮光板
挿脱手段により該複数の遮光板の中から所定の遮光板を
選択して該リレー光学系の光路中に挿脱させて前記画像
表示手段からの光束を制限することを特徴とする請求１
８、１９、２０又は２１の画像表示装置。22. The relay optical system has a plurality of light-shielding plates, and a predetermined light-shielding plate is selected from the plurality of light-shielding plates by the light-shielding plate inserting / removing means in conjunction with the inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. 1 is selected to be inserted into and removed from the optical path of the relay optical system to limit the luminous flux from the image display means.
Image display device of 8, 19, 20 or 21.
からの光束を制限する遮光板を有し、前記光学素子挿脱
手段の挿脱動作と連動して遮光板移動手段により該遮光
板をリレー光学系の光軸に沿って移動することを特徴と
する請求１８、１９、２０又は２１の画像表示装置。23. The relay optical system has a light shielding plate for limiting a light flux from the image display means, and the light shielding plate moving means relays the light shielding plate in conjunction with an inserting / removing operation of the optical element inserting / removing means. The image display device according to claim 18, 19, 20 or 21, wherein the image display device moves along the optical axis of the optical system.
の画像表示装置を前記観察者の左右両眼用に２個備え、
両画像表示装置の夫々の光学素子挿脱手段が連動して動
作することを特徴とする両眼画像表示装置。24. Two image display devices according to any one of claims 1 to 23 are provided for the left and right eyes of the observer,
A binocular image display device, wherein respective optical element insertion / removal means of both image display devices operate in conjunction with each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13101195A JPH08304734A (en) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | Image display device and both eyes image display device using it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13101195A JPH08304734A (en) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | Image display device and both eyes image display device using it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08304734A true JPH08304734A (en) | 1996-11-22 |
Family
ID=15047898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13101195A Pending JPH08304734A (en) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | Image display device and both eyes image display device using it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08304734A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326759A (en) * | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Ricoh Co Ltd | Picture display device |
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-
1995
- 1995-05-01 JP JP13101195A patent/JPH08304734A/en active Pending
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