JPH08307806A

JPH08307806A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH08307806A
Application number: JP7104033A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 隆志太田; Yasumasa Sawai; 靖昌澤井
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易な構成で広い視野角を得る。【構成】ビデオ映像等の画像を投射するプロジェクタ
ー１からの画像の投射光の光路に沿って上流側から、ミ
ラー２，３、フレネルレンズ４、画像表示部５及びフレ
ネルレンズ６が配設され、その更に下流側、すなわちフ
レネルレンズ６の前方から観察者７が観察するようにな
っており、観察者７は、画像表示部５に投影された画像
をフレネルレンズ６を介して見ることにより、投影画像
の虚像を見る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種シミュレータや各
種ディスプレイに用いて好適な画像表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種シミュレータに用いるために
大画面を得るようにした画像表示装置が提案されている
（特開平６−２７４１１号公報、特公昭５５−１３０３
１号公報）。特開平６−２７４１１号公報記載の画像表
示装置では、図４に示すように、ＣＲＴ２１上の画像を
ハーフミラー２３で反射して凹面鏡２２で虚像が形成さ
れるように構成しており、観察者２４は、ハーフミラー
２３を介して上記拡大された虚像を見るようにしてい
る。

【０００３】また、特公昭５５−１３０３１号公報記載
の画像表示装置では、図５に示すように、凹面鏡２２の
焦点面近傍に、プロジェクタ２５側に凹面、かつ凹面鏡
２２側に凸面が位置するように後方投影スクリーン２６
を配設しており、観察者２４は、プロジェクタ２５から
後方投影スクリーン２６に投影された画像が凹面鏡２２
で拡大された像を見るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
特開平６−２７４１１号公報、特公昭５５−１３０３１
号公報記載の画像表示装置では、スクリーン上の像を観
察する方式のものであるため、広い視野角を得るために
は、装置の大規模化、あるいは複数の分割画像を合成す
る必要がある等、十分に広い視野角を得ることが困難で
あった。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するもので、簡
易な構成で広い視野角が得られる画像表示装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、表示面が一方に曲率中心を有するように
湾曲して形成された画像表示部と、上記画像表示部の上
記一方側に配設され、上記表示面に表示される画像から
虚像を形成するフレネルレンズとを備えたものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、一方からフレネルレンズを介
して画像表示部に表示された画像を見ると、その画像か
ら形成された虚像が見える。このとき、画像表示部の表
示面が一方に曲率中心を有するように湾曲しているの
で、得られた画像の視野角が大きくなる。しかも、画像
が画像表示部の奥行き側に実在するかのように見えて、
擬似的な立体感が得られるとともに、臨場感のある画像
が得られる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明に係る画像表示装置の第１実
施例の構成図である。本装置は、ビデオ映像等の画像を
投射するプロジェクター１を備えるとともに、このプロ
ジェクター１からの画像の投射光がミラー２，３で反射
し、フレネルレンズ４を経て画像表示部５に表示される
ように構成され、更に、その前方にフレネルレンズ６が
配設されている。そして、フレネルレンズ６の前方側が
観察者７の観察位置となっている。

【０００９】ミラー２は、プロジェクター１の前方であ
って、その投射光の光軸Ｌ１に対して傾斜して配設さ
れ、入射される投射光をミラー３に向けて反射するもの
である。ミラー３は、ミラー２の反射光の光軸Ｌ２に対
して傾斜して配設され、更にフレネルレンズ４に向けて
反射するものである。

【００１０】フレネルレンズ４，６は、曲率半径が中心
から周辺へと徐々に同心円状に変化した環状レンズ群が
組み合わされて形成された薄肉のレンズで、集光作用を
有するものである。フレネルレンズ４は、中心がミラー
３の反射光の光軸Ｌ３に位置するように配設され、ミラ
ー３からの反射光を平行光にするものである。

【００１１】画像表示部５は、例えば直径１７００ｍｍ
の半球からなる球面スクリーンで構成され、フレネルレ
ンズ６側に曲率中心を有するように配設されるととも
に、その光軸が光軸Ｌ３に一致するように配設されてい
る。また、画像表示部５は、その内面にサンドブラスト
処理が施されてなる拡散層が形成されており、後方から
フレネルレンズ４を透過して投影された画像を前方から
見るようになされたリア投影スクリーンである。

【００１２】フレネルレンズ６は、中心が光軸Ｌ３に位
置するように画像表示部５の前方に近接して配設され、
大きさが１７００ｍｍ×１２７０ｍｍ、焦点距離が２２
００ｍｍである。

【００１３】以上の構成により、プロジェクター１から
の投射光は、ミラー２で反射された後、再びミラー３で
反射され、フレネルレンズ４に入射する。フレネルレン
ズ４を透過した光線は、フレネルレンズ４により屈折さ
れて光軸Ｌ３とほぼ平行な光線となり、画像表示部５に
入射する。画像表示部５に入射した投影光は、拡散層で
拡散され、画像が形成される。そして、観察者７は、図
２に示すように、画像表示部５に投影された画像をフレ
ネルレンズ６を介して見ることにより、投影画像の虚像
８を見ることとなる。

【００１４】このように、観察者７にとっては、画像が
画像表示部５の後方に形成されるので、あたかも画像が
画像表示部５の奥行き側に実在するかのように見える。
また、画像表示部５が半球面で形成されているので、擬
似的な立体感が生じる。これらによって、臨場感のある
画像を得ることができる。

【００１５】また、ミラー２，３によりプロジェクター
１の投射光を折り曲げることによって、小さいスペース
で画像を拡大することができる。また、画像表示部５と
してリア投影スクリーンを用いたので、画像表示部５の
前方、すなわち観察者７側を、プロジェクター１などを
配置することなく簡素な構成にできる。

【００１６】また、フレネルレンズ４を配設することに
より、画像の周辺輝度を向上できるとともに、周辺画像
の歪みを減少することができる。また、フレネルレンズ
６は集光作用を有するので透過光が観察者７の方向に集
光されるため、画像の輝度を向上できる。

【００１７】一般に、フレネルレンズは設計の自由度が
大きいので、画像表示部５の像面湾曲の形状に対して、
フレネルレンズ６の像面湾曲の形状を容易に合わせるこ
とができるため、周辺画像の乱れを低減するとともに、
中心部と周辺部とで視度変化が少ない画像を容易に得る
ことができる。また、フレネルレンズは、一般のレンズ
系と同様に複数枚のレンズを用いて収差補正を行うこと
ができるので、これによって、更に画質の向上が図れ
る。

【００１８】また、フレネルレンズ６を構成する環状レ
ンズ群の各焦点距離が異なるようにフレネルレンズ６を
設計することによって、フレネルレンズ６の像面湾曲の
形状を変化させることができ、画像中の部分領域毎に視
度を変化させることができる。

【００１９】なお、上記第１実施例では、ミラー３の反
射光が平行光となるようにフレネルレンズ４により光線
を屈折させているが、それ以上に屈折させ、ある程度集
光させて、画像表示部５に導くようにフレネルレンズ４
を構成してもよい。この場合には、画像の周辺輝度を向
上するとともに、画像歪みを低減することができる。

【００２０】また、上記第１実施例では、画像表示部５
としてリア投影スクリーンを用いたもので説明したが、
本発明はこれに限られず、ＬＥＤ等の発光素子や液晶パ
ネル等の透過光強度変調素子を略球面状に配列して画像
表示部５を構成するようにしても、同様の効果が得られ
る。この場合には、プロジェクター１、ミラー２，３及
びフレネルレンズ４は不要になる。また、光ファイバー
の先端を略球面状に配列して画像表示部５を構成するよ
うにしても、同様の効果が得られる。この場合には、光
ファイバーの基端側を面一に形成し、これにプロジェク
ター１の画像を直接入射すればよい。

【００２１】また、上記第１実施例では、画像表示部５
を球面スクリーンで構成したが、水平（または鉛直）方
向にのみ湾曲面を有する半円筒状スクリーンで構成して
もよい。この場合には水平（または鉛直）方向に広視野
の画像が得られる。

【００２２】図３は、本発明に係る画像表示装置の第２
実施例の構成図である。第２実施例は、プロジェクター
１からの画像の投射光が直接フレネルレンズ４を経て画
像表示部５１に表示されるように構成され、更に、その
前方にフレネルレンズ６１が配設されている。そして、
フレネルレンズ６１の前方側が観察者７の観察位置とな
っている。

【００２３】画像表示部５１は、例えば直径１０００ｍ
ｍの半球からなる球面スクリーンで構成され、フレネル
レンズ６１側に曲率中心を有するように配設されるとと
もに、その光軸がプロジェクター１の光軸に一致するよ
うに配設されている。また、画像表示部５１は、その内
面にサンドブラスト処理が施されてなる拡散層が形成さ
れており、後方からフレネルレンズ４を透過して投影さ
れた画像を、前方から見るようになされたリア投影スク
リーンである。

【００２４】フレネルレンズ６１は、中心がプロジェク
ター１の光軸に位置するように画像表示部５１の前方に
近接して配設され、大きさが１１００ｍｍ×７００ｍ
ｍ、焦点距離が１０００ｍｍのシート状のフレネルレン
ズを前方、すなわち観察者７側に曲率中心を有するよう
に水平方向に湾曲させて形成されている。

【００２５】以上の構成により、プロジェクター１から
の投射光は、フレネルレンズ４によって平行光にされた
後、画像表示部５１に投影されて拡散層で拡散され、こ
れによって画像が形成される。そして、観察者７は、画
像表示部５１に投影された画像をフレネルレンズ６１を
介して見ることにより、第１実施例と同様に、投影画像
の虚像を見ることとなる。

【００２６】ここで、フレネルレンズ６１を湾曲して形
成したので、観察者７が画像表示部５１により接近する
ことができ、約１８０°の視野が得られた。このため、
観察者７は、迫力のある画像を見ることができるととも
に、より画像に没頭することができる。

【００２７】このように、フレネルレンズ６１を観察者
７側に曲率中心を有するように湾曲して形成したことに
よって、平面の場合に観察者７の目前にフレネルレンズ
が配置されることによる不快感や観察者７の息等でフレ
ネルレンズに曇りや汚れが生じることなく、観察者７が
より画像表示部５１に接近することができる。これによ
って、装置全体の大型化やコスト上昇につながる画像表
示部５１の表示面を拡大することなく、画像の広視野化
が達成できる。

【００２８】また、フレネルレンズ６１に適切な湾曲を
与えて形成したことにより、湾曲させない場合に比べて
画像周辺部の収差が減少するので、画質をより向上する
ことができる。

【００２９】なお、上記第２実施例では、フレネルレン
ズ６１を水平方向にのみ湾曲させた例で説明したが、垂
直方向に湾曲させても同様の効果が得られる。

【００３０】また、上記第２実施例では、フレネルレン
ズ６１は、シート状のフレネルレンズを湾曲させて形成
したが、透明体からなる円筒面等の２次曲面上の片側半
円筒部分にフレネルレンズを形成するようにしても、同
様の効果が得られる。

【００３１】また、球面等の３次曲面上にフレネルレン
ズを形成するようにしてもよい。この場合には、水平方
向及び垂直方向ともに画像の視野角を拡大できる。

【００３２】また、上記第２実施例では、プロジェクタ
ー１の前方にフレネルレンズ４を配設しているが、第１
実施例と同様に、プロジェクター１とフレネルレンズ４
間にミラーを介設して投射光を反射させるように構成し
てもよい。この場合には、小さいスペースで、プロジェ
クター１の投射画像を更に拡大することができる。

【００３３】なお、上記第１実施例及び第２実施例にお
いて、画像表示部５，５１の拡散層は、BaSO₄、CaCO₃や
ガラスビーズ等の光拡散剤で形成するようにしても、同
様の効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表示面が一方に曲率中心を有するように湾曲して形成さ
れた画像表示部と、上記画像表示部の上記一方側に配設
され、上記表示面に表示される画像から虚像を形成する
フレネルレンズとを備えたので、高輝度で広い視野の画
像を得ることができる。従って、臨場感及び立体感のあ
る画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像表示装置の第１実施例の構成
図である。

【図２】投影画像の虚像を示す図である。

【図３】本発明に係る画像表示装置の第２実施例の構成
図である。

【図４】従来の画像表示装置の構成図である。

【図５】従来の別の画像表示装置の構成図である。

【符号の説明】

１プロジェクター２，３ミラー４，６，６１フレネルレンズ５，５１画像表示部７観察者８投影画像の虚像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示面が一方に曲率中心を有するように
湾曲して形成された画像表示部と、上記画像表示部の上
記一方側に配設され、上記表示面に表示される画像から
虚像を形成するフレネルレンズとを備えたことを特徴と
する画像表示装置。