JPH0974532A - Video display device - Google Patents

Video display device

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JPH0974532A
JPH0974532A JP22885495A JP22885495A JPH0974532A JP H0974532 A JPH0974532 A JP H0974532A JP 22885495 A JP22885495 A JP 22885495A JP 22885495 A JP22885495 A JP 22885495A JP H0974532 A JPH0974532 A JP H0974532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
display device
image
light source
image display
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22885495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masato Yasugaki
安垣誠人
Yoichi Iba
井場陽一
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP22885495A priority Critical patent/JPH0974532A/en
Publication of JPH0974532A publication Critical patent/JPH0974532A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent such a case where an image cannot be partly observed due to the pupil astigmatism by placing an asymmetrical surface in an illumination optical system and then converting the video aspect ratio. SOLUTION: This device is provided with a display element 3, a point light source 1 which illuminates the element 3, an illumination optical system 2' which turns the light emitted from the light source 3 toward the element 3, and an eyepiece optical system 4 which projects the image shown at the element 3 onto the eyeballs of an observer. The system 4 has an asymmetrical surface to secure the different magnification in the vertical and horizontal directions respectively, and the illumination optical system 2' also has an asymmetrical surface. Then the system 4 use an anamorphic lens or a cylindrical lens to secure a long focal distance in the vertical direction compared with the horizontal direction. At the same time, the illumination optical system 2' also uses an anamorphic or cylindrical lens to secure a long focal distance in the vertical direction compared with the horizontal direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に関
し、特に、使用者の頭部もしくは顔面に保持して眼球に
映像を投影する小型の頭部又は顔面装着式映像表示装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly, to a small head- or face-mounted image display device which is held on a user's head or face and projects an image on an eyeball. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バーチャルリアリティ用、あるい
は、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的として、
ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面に保持する映
像表示装置が開発されている。
2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of virtual reality or personally enjoying a large screen image,
An image display device that is held on the head or face of a helmet type or goggles type has been developed.

【0003】このような顔面装着式映像表示装置におい
て、従来、画面の縦横寸法比(アスペクト比)が3:4
のノーマルサイズの2次元表示素子に表示される映像
を、ワイドサイズである9:16のアスペクト比の映像
に変換する方法に、縦方向と横方向で焦点距離の異なる
光学素子を使用して、縦方向に比較して横方向の倍率を
大きくして、観察者に投影する方法がある(特開平4−
97671号)。
In such a face-mounted image display device, conventionally, the aspect ratio of the screen is 3: 4.
In the method of converting the image displayed on the normal size two-dimensional display element into the wide size image having the aspect ratio of 9:16, optical elements having different focal lengths in the vertical and horizontal directions are used. There is a method in which the magnification in the horizontal direction is made larger than that in the vertical direction, and the image is projected on the observer (Japanese Patent Laid-Open No. Hei.
97671).

【0004】この方法を図8に示すような顔面装着式映
像表示装置FMDの接眼光学系に応用した場合、ノーマ
ルサイズの映像表示範囲を持つ液晶表示素子(以下、L
CDと呼ぶ。)に表示される映像を、装着者Mの眼球に
横長の映像として投影するためには、接眼光学系の縦方
向の焦点距離f2vに対して横方向の焦点距離f2hは、 f2h<f2v ・・・(1) の関係を満足する必要がある。特に、3:4のアスペク
ト比の映像表示範囲を持つLCDに表示される映像を眼
球に9:16のアスペクト比の映像として投影するため
には、 f2h≒3/4・f2v ・・・(2) となるように、シリンドリカルレンズもしくはアナモル
フィックレンズを使用するとよい。
When this method is applied to an eyepiece optical system of a face-mounted image display device FMD as shown in FIG. 8, a liquid crystal display element having a normal size image display range (hereinafter referred to as L
Call it CD. In order to project the image displayed in) as a horizontally long image on the eyeball of the wearer M, the horizontal focal length f 2h is f 2h <with respect to the vertical focal length f 2v of the eyepiece optical system. It is necessary to satisfy the relationship of f 2v (1). In particular, in order to project an image displayed on the LCD having an image display range of 3: 4 aspect ratio on the eyeball as an image of 9:16 aspect ratio, f 2h ≈3 / 4/4 f 2v ... It is advisable to use a cylindrical lens or an anamorphic lens so as to satisfy (2).

【0005】このとき、LCDを面光源で照明すると、
光学素子の口径に比べて瞳径が無視できる程小さくない
ため、非点収差が発生し像が見難くなる欠点がある。こ
れを解決するために、図9に光路を示すように、照明系
に点光源1とコリメーターレンズ2を使用することで、
収差の影響を取り除く方法がある。
At this time, when the LCD is illuminated with a surface light source,
Since the pupil diameter is not so small as to be negligible compared with the aperture diameter of the optical element, there is a drawback that astigmatism occurs and an image becomes difficult to see. In order to solve this, by using the point light source 1 and the collimator lens 2 in the illumination system, as shown in the optical path in FIG. 9,
There is a method of removing the influence of aberration.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9の
ように照明系に点光源1とコリメーターレンズ2を使用
すると、図示したように、接眼光学系4の縦方向の焦点
距離に対し横方向の焦点距離が短くなるため、光軸を通
りLCD3の画面横方向の各点から射出する主光線が接
眼光学系4で屈折され光軸と交わる点(横方向の瞳位
置)Eh と、光軸を通りLCD3の画面縦方向の各点か
ら射出する主光線が接眼光学系4で屈折され光軸と交わ
る点(縦方向の瞳位置)Ev が異なり、縦方向の瞳位置
v が横方向の瞳位置Eに比べて眼球側に位置すること
になる。
However, when the point light source 1 and the collimator lens 2 are used in the illumination system as shown in FIG. 9, as shown in the drawing, the horizontal direction is different from the vertical focal length of the eyepiece optical system 4. Since the focal length of is shortened, the chief ray emitted from each point in the lateral direction of the screen of the LCD 3 through the optical axis is refracted by the eyepiece optical system 4 and intersects with the optical axis (horizontal pupil position) E h . The point (vertical pupil position) E v at which the chief ray emitted from each point in the vertical direction of the screen of the LCD 3 through the axis is refracted by the eyepiece optical system 4 and intersects the optical axis is different, and the vertical pupil position E v is horizontal. The position is closer to the eyeball than the pupil position E in the direction.

【0007】この瞳位置のずれが大きいと、図10に示
すように、横方向の瞳位置Eh に瞳孔を一致させた場合
(図(a))、縦方向の光束の外側の光線は瞳孔を通過
できない(図(b))。このため、図11(a)に示す
ような映像を観察した場合、図11(b)に示すように
上下部分の映像が一部観察できなくなる。同様に、縦方
向の瞳位置Ev に瞳孔を一致させた場合、図11(c)
に示すように左右部分の映像が一部観察できなくなる。
If the deviation of the pupil position is large, as shown in FIG. 10, when the pupil is aligned with the lateral pupil position E h (FIG. (A)), the light rays outside the vertical luminous flux are the pupil. Cannot pass through (Fig. (B)). Therefore, when the image shown in FIG. 11A is observed, some of the upper and lower images cannot be observed as shown in FIG. 11B. Similarly, when the pupil is aligned with the vertical pupil position E v , FIG.
As shown in, part of the left and right images cannot be observed.

【0008】本発明は従来技術の上記問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、表示素子の画面のアス
ペクト比を変換するために接眼光学系として縦横倍率の
異なる光学系を用いた顔面装着式映像表示装置等の映像
表示装置において、瞳の非点収差に起因して映像の一部
が観察できなくなることを防止し、画面全面を観察でき
るようにすることである。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and its object is to use an optical system having different longitudinal and lateral magnifications as an eyepiece optical system in order to convert the aspect ratio of the screen of the display device. In a video display device such as a face-mounted video display device, it is possible to prevent a part of the video from becoming unobservable due to astigmatism of the pupil, and to make it possible to observe the entire screen.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、2次元表示素子と、前記2次元表
示素子を照明するための光源と、前記光源からの光を前
記2次元表示素子に向ける照明光学系と、前記2次元表
示素子に表示される映像を観察者眼球に投影するための
接眼光学系とを備えた映像表示装置において、前記接眼
光学系は縦方向と横方向で拡大倍率が異なるように少な
くとも1面に回転非対称面を有し、前記光源が点光源で
あり、前記照明光学系は少なくとも1面に回転非対称面
を有することを特徴とするものである。
An image display apparatus of the present invention which achieves the above object, comprises a two-dimensional display element, a light source for illuminating the two-dimensional display element, and light from the light source for the two-dimensional display element. In an image display device including an illumination optical system directed to a display element, and an eyepiece optical system for projecting an image displayed on the two-dimensional display element onto an observer's eyeball, the eyepiece optical system includes a vertical direction and a horizontal direction. In at least one surface having a rotationally asymmetric surface so that the magnification is different, the light source is a point light source, and the illumination optical system has at least one surface having a rotationally asymmetric surface.

【0010】この場合、接眼光学系をレンズで構成し、
少なくとも1面に回転非対称面を含むようにすることが
望ましい。より具体的には、その回転非対称面をシリン
ドリカル面もしくはアナモルフィック面とすることがで
きる。
In this case, the eyepiece optical system is composed of a lens,
It is desirable to include a rotationally asymmetric surface in at least one surface. More specifically, the rotationally asymmetric surface can be a cylindrical surface or an anamorphic surface.

【0011】上記の本発明においては、照明光学系中に
少なくとも1面回転非対称面を配置して映像のアスペク
ト比を変換するため、接眼光学系中に配置された回転非
対称面で発生する瞳の非点収差を除去することができ、
この収差に起因して映像の一部が観察できなくなること
を防止して画面全面が観察でき、かつ、観察される映像
に非点収差を発生させない。
In the present invention described above, since at least one rotationally asymmetric surface is arranged in the illumination optical system to convert the aspect ratio of the image, the pupil generated in the rotationally asymmetric surface arranged in the eyepiece optical system is converted. Astigmatism can be removed,
It is possible to prevent a part of the image from becoming unobservable due to this aberration, to observe the entire screen, and to prevent astigmatism from being generated in the observed image.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の映像表示装置の原
理といくつかの実施例について、図面を参照にして説明
する。本発明の映像表示装置は、図1に光路を示すよう
に、接眼光学系4としてアナモルフィックレンズもしく
はシリンドリカルレンズを使用し、横方向の焦点距離よ
りも縦方向の焦点距離が長くなるようにし、照明光源と
して点光源1を使用し、照明光学系2’にアナモルフィ
ックレンズもしくはシリンドリカルレンズを使用し、横
方向の焦点距離よりも縦方向の焦点距離が短くなるよう
にする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The principle and some embodiments of a video display device of the present invention will be described below with reference to the drawings. The image display device of the present invention uses an anamorphic lens or a cylindrical lens as the eyepiece optical system 4 as shown in the optical path in FIG. 1 so that the vertical focal length is longer than the horizontal focal length. The point light source 1 is used as the illumination light source, and the anamorphic lens or the cylindrical lens is used for the illumination optical system 2 ′ so that the focal length in the vertical direction is shorter than the focal length in the horizontal direction.

【0013】照明光学系2’としてアナモフィックレン
ズもしくはシリンドリカルレンズを使用することによ
り、照明光学系2’の横方向の焦点距離を縦方向の焦点
距離に対して長くして、照明光学系2’と接眼光学系4
による点光源1の共役位置を、図1の実線で示すよう
に、横方向と縦方向で一致するように設定できる。な
お、図1の点線は、照明光学系2’を図9のように回転
対称の光学系で構成した場合を示す。
By using an anamorphic lens or a cylindrical lens as the illuminating optical system 2 ', the lateral focal length of the illuminating optical system 2'is made longer than the longitudinal focal length so that the illuminating optical system 2'is Eyepiece optical system 4
The conjugate position of the point light source 1 can be set so as to match in the horizontal direction and the vertical direction as shown by the solid line in FIG. The dotted line in FIG. 1 shows the case where the illumination optical system 2'is configured by a rotationally symmetric optical system as shown in FIG.

【0014】図2の説明図を用いてこのことを説明する
と、照明光学系2’及び接眼光学系4を薄肉レンズと考
えて、点光源1と照明光学系2’の距離をd1 、照明光
学系2’と接眼光学系4の距離をd2 、接眼光学系4と
瞳Eの距離をd3 、照明光学系2’と照明光学系2’に
よる点光源1の共役位置までの距離をt、照明光学系
2’の焦点距離をf1 、接眼光学系4の焦点距離をf2
とすると、 d3 =f2 (d2 −t)/{f2 +(d2 −t)} ・・・(3) t=f1 1 /(f1 +d1 ) ・・・(4) の関係を満足する。(3)、(4)式より、 d3 =[f2 {d2 −f1 1 /(f1 +d1 )}] ÷[f2 +{d2 −f1 1 /(f1 +d1 )}] =(f1 2 2 +f2 1 2 −f1 1 1 ) ÷(f1 2 +f1 2 +f2 1 +d1 2 −f1 1 ) ・・・(5) となる。ここで、図1のように、照明光学系2’及び接
眼光学系4としてアナモフィックレンズもしくはシリン
ドリカルレンズを使用すると、t、d3 及びf1、f2
は縦横で値が異なる。
This will be described with reference to the explanatory view of FIG. 2. Considering the illumination optical system 2'and the eyepiece optical system 4 as thin lenses, the distance between the point light source 1 and the illumination optical system 2'is d 1 , and the illumination is performed. The distance between the optical system 2 ′ and the eyepiece optical system 4 is d 2 , the distance between the eyepiece optical system 4 and the pupil E is d 3 , and the distance to the conjugate position of the point light source 1 by the illumination optical system 2 ′ and the illumination optical system 2 ′ is t, the focal length of the illumination optical system 2 ′ is f 1 , and the focal length of the eyepiece optical system 4 is f 2
When, d 3 = f 2 (d 2 -t) / {f 2 + (d 2 -t)} ··· (3) t = f 1 d 1 / (f 1 + d 1) ··· (4 ) Is satisfied. (3), (4) than, d 3 = [f 2 { d 2 -f 1 d 1 / (f 1 + d 1)}] ÷ [f 2 + {d 2 -f 1 d 1 / (f 1 + D 1 )}] = (f 1 f 2 d 2 + f 2 d 1 d 2 −f 1 f 1 d 1 ) ÷ (f 1 f 2 + f 1 d 2 + f 2 d 1 + d 1 d 2 −f 1 d 1 ) (5) Here, as shown in FIG. 1, when an anamorphic lens or a cylindrical lens is used as the illumination optical system 2 ′ and the eyepiece optical system 4, t, d 3 and f 1 , f 2
Has different values in the vertical and horizontal directions.

【0015】上記(5)式で、縦方向と横方向でd3
一致するようにf1 の縦方向及び横方向の値を設定すれ
ば、点光源1の共役位置を横方向と縦方向で瞳E位置に
一致させることができ、この一致した瞳E位置に瞳孔を
位置させることにより、映像全面を観察することができ
る。
In the above equation (5), if the vertical and horizontal values of f 1 are set so that d 3 is the same in the vertical and horizontal directions, the conjugate position of the point light source 1 is set in the horizontal and vertical directions. The position of the pupil E can be matched with the position of the pupil E, and the entire surface of the image can be observed by positioning the pupil at the position of the matched pupil E.

【0016】次に、顔面装着式映像表示装置のいくつか
の形式の光学系に本発明の原理を適用した実施例を説明
する。 〔実施例1〕図3に実施例1の光学系を示す。この映像
表示装置の光学系は、2次元表示素子として用いるLC
D3と、そのLCD3を背後から照明するための点光源
1と、少なくとも1面にシリンドリカルレンズもしくは
アナモルフィックレンズを含み、点光源1のからの光を
LCD3に向ける照明光学系2’と、LCD3に表示さ
れた映像を観察者眼球Aに投影するための少なくとも1
面にシリンドリカルレンズもしくはアナモルフィックレ
ンズを含む接眼光学系4を同軸に備えた映像表示装置で
ある。なお、図中、点線は横方向の光路を、実線は縦方
向の光路を示す。
Next, an embodiment in which the principle of the present invention is applied to some types of optical systems of a face-mounted image display device will be described. Example 1 FIG. 3 shows an optical system of Example 1. The optical system of this image display device is an LC used as a two-dimensional display element.
D3, a point light source 1 for illuminating the LCD 3 from the back, an illumination optical system 2 ′ including a cylindrical lens or an anamorphic lens on at least one surface, and directing the light from the point light source 1 to the LCD 3, and an LCD 3 At least 1 for projecting the image displayed on the viewer's eye A
The image display device is coaxially provided with an eyepiece optical system 4 including a cylindrical lens or an anamorphic lens on its surface. In the figure, the dotted line indicates the horizontal optical path, and the solid line indicates the vertical optical path.

【0017】接眼光学系4にシリンドリカルレンズもし
くはアナモルフィックレンズを含ませて、横方向の焦点
距離を縦方向の焦点距離に対して短くすることで、横方
向の拡大倍率を縦方向の拡大倍率に対して大きくさせて
いる。
The eyepiece optical system 4 includes a cylindrical lens or an anamorphic lens so that the lateral focal length is shorter than the longitudinal focal length, so that the lateral magnifying power increases. To make it bigger.

【0018】これにより、画面が例えば3:4のアスペ
クト比のLCD3を使用して、9:16のアスペクト比
の映像を眼球Aに投影することが可能である。
Thus, it is possible to project an image having an aspect ratio of 9:16 on the eyeball A by using the LCD 3 having an aspect ratio of 3: 4.

【0019】また、LCD3を照明するための光源を点
光源1とし、照明光学系2’に少なくとも1面にシリン
ドリカルレンズもしくはアナモルフィックレンズを含ま
せることで、観察される映像に非点収差を発生させず、
また、瞳における非点収差を発生させないようにしてい
る。
The point light source 1 is used as a light source for illuminating the LCD 3, and the illumination optical system 2'includes a cylindrical lens or an anamorphic lens on at least one surface, so that an astigmatism is observed in the observed image. Does not occur,
Moreover, astigmatism is not generated in the pupil.

【0020】〔実施例2〕図4に実施例2の光学系を示
す。この映像表示装置の光学系は、実施例1における照
明光学系2’を反射鏡20に置き換えている。そして、
反射鏡20の形状はアナモルフィック面になっており、
実施例1における照明光学系2’と同様の作用をしてい
る。すなわち、2次元表示素子として用いるLCD3
と、そのLCD3を背後から照明するための点光源1
と、点光源1からの光をLCD3に向ける照明光学系
2’としてのアナモルフィック面からなる反射鏡20
と、LCD3に表示された映像を観察者眼球Aに投影す
るための少なくとも1面にシリンドリカルレンズもしく
はアナモルフィックレンズを含む接眼光学系4を同軸に
備えた映像表示装置である。光学系の作用は実施例1と
同様である。なお、図中、点線は横方向の光路を、実線
は縦方向の光路を示す。
Example 2 FIG. 4 shows an optical system of Example 2. In the optical system of this image display device, the illumination optical system 2 ′ in the first embodiment is replaced with the reflecting mirror 20. And
The shape of the reflecting mirror 20 is an anamorphic surface,
The operation is similar to that of the illumination optical system 2'of the first embodiment. That is, the LCD 3 used as a two-dimensional display element
And a point light source 1 for illuminating the LCD 3 from behind.
And a reflecting mirror 20 composed of an anamorphic surface as an illumination optical system 2 ′ for directing the light from the point light source 1 to the LCD 3.
And an eyepiece optical system 4 coaxially including a cylindrical lens or an anamorphic lens on at least one surface for projecting an image displayed on the LCD 3 onto the observer's eyeball A. The operation of the optical system is similar to that of the first embodiment. In the figure, the dotted line indicates the horizontal optical path, and the solid line indicates the vertical optical path.

【0021】〔実施例3〕図5に実施例3の光学系を示
す。この実施例は、実施例1における接眼光学系4を、
LCD3の中心軸に対して傾けて配置されたビームスプ
リッター41と、ビームスプリッター41による光束の
透過又は反射側(図の場合は透過側)に配置されたアナ
モルフィック反射面42とで構成された接眼光学系40
に置き換えたものである。このアナモルフィック反射面
42が映像のアスペクト比を変換する作用をする。すな
わち、この接眼光学系40においては、LCD3から光
は、ビームスプリッター41を透過又は反射(図の場合
は透過)し、アナモルフィック反射面42で収束光に変
換された反射光は今度はビームスプリッター41で反射
又は透過(図の場合は反射)され、LCD3に表示され
た映像を横方向の拡大倍率を縦方向の拡大倍率に対して
大きくして観察者眼球Aに投影するものである。
[Third Embodiment] FIG. 5 shows an optical system according to a third embodiment. In this example, the eyepiece optical system 4 in Example 1 is
The LCD 3 is composed of a beam splitter 41 that is inclined with respect to the central axis of the LCD 3 and an anamorphic reflection surface 42 that is arranged on the transmission or reflection side (transmission side in the case) of the light beam by the beam splitter 41. Eyepiece optical system 40
Is replaced with. The anamorphic reflection surface 42 acts to convert the aspect ratio of the image. That is, in this eyepiece optical system 40, the light from the LCD 3 is transmitted or reflected (transmitted in the case of the figure) through the beam splitter 41, and the reflected light converted into the converged light by the anamorphic reflection surface 42 is now a beam. The image that is reflected or transmitted (reflected in the case shown) by the splitter 41 and is displayed on the LCD 3 is projected on the observer's eyeball A by increasing the magnification in the horizontal direction with respect to the magnification in the vertical direction.

【0022】この実施例においても、実施例1と同様、
LCD3を照明するための光源を点光源1とし、照明光
学系2’に少なくとも1面にシリンドリカルレンズもし
くはアナモルフィックレンズを含ませることで、観察さ
れる映像に非点収差を発生させず、また、瞳における非
点収差を発生させないようにしている。なお、図中、点
線は横方向の光路を、実線は縦方向の光路を示すが、光
学系全体が同軸でないので、縦方向の光路は実際には図
に垂直な断面内を通る。
Also in this embodiment, as in the first embodiment,
The point light source 1 is used as a light source for illuminating the LCD 3, and the illumination optical system 2'includes a cylindrical lens or an anamorphic lens on at least one surface so that astigmatism does not occur in an observed image, and , Astigmatism is not generated in the pupil. In the figure, the dotted line indicates the horizontal optical path and the solid line indicates the vertical optical path. However, since the entire optical system is not coaxial, the vertical optical path actually passes through a cross section perpendicular to the drawing.

【0023】〔実施例4〕図6に実施例4の光学系を示
す。この実施例は、実施例1における接眼光学系4を偏
心反射鏡43に置き換えたものである。この偏心反射鏡
43はアナモルフィック反射面であり、映像のアスペク
ト比を変換する作用をする。光学系の作用は実施例1と
同様である。なお、図中、点線は横方向の光路を、実線
は縦方向の光路を示すが、光学系全体が同軸でないの
で、縦方向の光路は実際には図に垂直な断面内を通る。
[Embodiment 4] FIG. 6 shows an optical system of Embodiment 4. In this embodiment, the eyepiece optical system 4 in the first embodiment is replaced with a decentered reflecting mirror 43. The eccentric reflecting mirror 43 is an anamorphic reflecting surface and has a function of converting the aspect ratio of an image. The operation of the optical system is similar to that of the first embodiment. In the figure, the dotted line indicates the horizontal optical path and the solid line indicates the vertical optical path. However, since the entire optical system is not coaxial, the vertical optical path actually passes through a cross section perpendicular to the drawing.

【0024】〔実施例5〕図7に実施例5の光学系を示
す。この実施例は、実施例2における接眼光学系4を偏
心反射鏡43に置き換えたものである。この偏心反射鏡
43はアナモルフィック反射面であり、映像のアスペク
ト比を変換する作用をする。光学系の作用は実施例2と
同様である。なお、図中、点線は横方向の光路を、実線
は縦方向の光路を示すが、光学系全体が同軸でないの
で、縦方向の光路は実際には図に垂直な断面内を通る。
[Fifth Embodiment] FIG. 7 shows an optical system of a fifth embodiment. In this embodiment, the eyepiece optical system 4 in the second embodiment is replaced with a decentered reflecting mirror 43. The eccentric reflecting mirror 43 is an anamorphic reflecting surface and has a function of converting the aspect ratio of an image. The operation of the optical system is similar to that of the second embodiment. In the figure, the dotted line indicates the horizontal optical path and the solid line indicates the vertical optical path. However, since the entire optical system is not coaxial, the vertical optical path actually passes through a cross section perpendicular to the drawing.

【0025】なお、以上の実施例1〜5の光学系は、例
えば図8に斜視図を示すように、観察者Mの顔面に装着
して映像観察に用いる顔面装着式映像表示装置FMDの
左右の接眼光学系に用いることができる。
The optical systems of Examples 1 to 5 described above are, for example, as shown in a perspective view in FIG. 8, left and right of a face-mounted image display device FMD which is attached to the face of an observer M and used for image observation. Can be used for the eyepiece optical system.

【0026】以上の本発明の映像表示装置は、例えば次
のように構成することができる。
The above-described video display device of the present invention can be configured as follows, for example.

【0027】〔1〕 2次元表示素子と、前記2次元表
示素子を照明するための光源と、前記光源からの光を前
記2次元表示素子に向ける照明光学系と、前記2次元表
示素子に表示される映像を観察者眼球に投影するための
接眼光学系とを備えた映像表示装置において、前記接眼
光学系は縦方向と横方向で拡大倍率が異なるように少な
くとも1面に回転非対称面を有し、前記光源が点光源で
あり、前記照明光学系は少なくとも1面に回転非対称面
を有することを特徴とする映像表示装置。
[1] Two-dimensional display element, light source for illuminating the two-dimensional display element, illumination optical system for directing light from the light source to the two-dimensional display element, and display on the two-dimensional display element In an image display device including an eyepiece optical system for projecting an image to be observed on an observer's eyeball, the eyepiece optical system has at least one rotationally asymmetric surface so that the magnification is different in the vertical direction and the horizontal direction. The image display device is characterized in that the light source is a point light source and the illumination optical system has at least one rotationally asymmetric surface.

【0028】〔2〕 前記接眼光学系がレンズで構成さ
れており、少なくとも1面に回転非対称面を含むことを
特徴とする上記〔1〕記載の映像表示装置。
[2] The image display device according to the above [1], wherein the eyepiece optical system is composed of a lens and at least one surface includes a rotationally asymmetric surface.

【0029】〔3〕 前記回転非対称面がシリンドリカ
ル面もしくはアナモルフィック面であることを特徴とす
る上記〔2〕記載の映像表示装置。
[3] The image display device according to the above [2], wherein the rotationally asymmetric surface is a cylindrical surface or an anamorphic surface.

【0030】〔4〕 前記接眼光学系が、前記2次元表
示素子の中心軸に対して傾けて配置されたビームスプリ
ッターと、前記ビームスプリッターによる光束の透過又
は反射側に配されたアナモルフィック反射面とで構成さ
れていることを特徴とする上記〔1〕記載の映像表示装
置。
[4] The eyepiece optical system includes a beam splitter arranged to be inclined with respect to the central axis of the two-dimensional display element, and anamorphic reflection arranged on the transmission or reflection side of the light beam by the beam splitter. The image display device according to the above [1], characterized in that

【0031】〔5〕 前記接眼光学系が拡大反射鏡で構
成されており、前記拡大反射鏡が回転非対称面からなる
ことを特徴とする上記〔1〕記載の映像表示装置。
[5] The image display device according to the above [1], wherein the eyepiece optical system is composed of a magnifying reflecting mirror, and the magnifying reflecting mirror has a rotationally asymmetric surface.

【0032】〔6〕 前記照明光学系がレンズで構成さ
れており、少なくとも1面に回転非対称面を含むことを
特徴とする上記〔1〕記載の映像表示装置。
[6] The image display device according to the above [1], wherein the illumination optical system is composed of a lens, and at least one surface thereof includes a rotationally asymmetric surface.

【0033】〔7〕 前記照明光学系が回転非対称面か
らなる反射鏡で構成されていることを特徴とする上記
〔1〕記載の映像表示装置。
[7] The image display device according to [1], wherein the illumination optical system is composed of a reflecting mirror having a rotationally asymmetric surface.

【0034】〔8〕 前記接眼光学の横方向の拡大倍率
が縦方向の拡大倍率より大きく、前記照明光学系の縦方
向の焦点距離が横方向の焦点距離よりも短いことを特徴
とする上記〔1〕記載の映像表示装置。
[8] The horizontal magnification of the eyepiece optics is larger than the vertical magnification, and the vertical focal length of the illumination optical system is shorter than the horizontal focal length. 1] The image display device as described above.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の映像表示装置によると、照明光学系中に少なくとも1
面回転非対称面を配置して映像のアスペクト比を変換す
るため、接眼光学系中に配置された回転非対称面で発生
する瞳の非点収差を除去することができ、この収差に起
因して映像の一部が観察できなくなることを防止して画
面全面が観察でき、かつ、観察される映像に非点収差を
発生させない。
As is apparent from the above description, according to the image display device of the present invention, at least one element is provided in the illumination optical system.
By arranging the rotationally asymmetric surface to convert the aspect ratio of the image, it is possible to eliminate the astigmatism of the pupil that occurs in the rotationally asymmetric surface arranged in the eyepiece optical system. It is possible to prevent a part of the image from becoming unobservable and to observe the entire surface of the screen, and the astigmatism does not occur in the observed image.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の映像表示装置の基本構成における光路
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an optical path in a basic configuration of an image display device of the present invention.

【図2】図1の構成の説明図である。2 is an explanatory diagram of the configuration of FIG. 1. FIG.

【図3】実施例1の映像表示装置の光学系を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an optical system of the image display device of Example 1.

【図4】実施例2の映像表示装置の光学系を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing an optical system of an image display device of Example 2.

【図5】実施例3の映像表示装置の光学系を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an optical system of an image display device of Example 3.

【図6】実施例4の映像表示装置の光学系を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing an optical system of an image display device of Example 4.

【図7】実施例5の映像表示装置の光学系を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an optical system of an image display device of Example 5.

【図8】本発明による光学系を適用する顔面装着式映像
表示装置の斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of a face-mounted image display device to which the optical system according to the present invention is applied.

【図9】従来の1提案に係る映像表示装置の光路を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing an optical path of a conventional image display device according to one proposal.

【図10】図9の構成では映像が一部観察できなくなる
ことを示す図である。
10 is a diagram showing that a part of an image cannot be observed in the configuration of FIG.

【図11】図9の構成での表示像と観察像を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a display image and an observation image in the configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…点光源 2’… 照明光学系 3…LCD 4…接眼光学系 20…反射鏡 40…接眼光学系 41…ビームスプリッター 42…アナモルフィック反射面 43…偏心反射鏡 E…瞳 A…眼球 M…観察者(装着者) FMD…顔面装着式映像表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Point light source 2 '... Illumination optical system 3 ... LCD 4 ... Eyepiece optical system 20 ... Reflector 40 ... Eyepiece optical system 41 ... Beam splitter 42 ... Anamorphic reflection surface 43 ... Eccentric reflector E ... Pupil A ... Eyeball M ... Observer (wearer) FMD ... Face-mounted image display device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元表示素子と、前記2次元表示素子
を照明するための光源と、前記光源からの光を前記2次
元表示素子に向ける照明光学系と、前記2次元表示素子
に表示される映像を観察者眼球に投影するための接眼光
学系とを備えた映像表示装置において、 前記接眼光学系は縦方向と横方向で拡大倍率が異なるよ
うに少なくとも1面に回転非対称面を有し、前記光源が
点光源であり、前記照明光学系は少なくとも1面に回転
非対称面を有することを特徴とする映像表示装置。
1. A two-dimensional display element, a light source for illuminating the two-dimensional display element, an illumination optical system for directing light from the light source to the two-dimensional display element, and a display on the two-dimensional display element. In an image display device including an eyepiece optical system for projecting an image to be observed on an observer's eyeball, the eyepiece optical system has at least one rotationally asymmetric surface so that the magnification is different in the vertical direction and the horizontal direction. The image display device, wherein the light source is a point light source, and the illumination optical system has at least one rotationally asymmetric surface.
【請求項2】 前記接眼光学系がレンズで構成されてお
り、少なくとも1面に回転非対称面を含むことを特徴と
する請求項1記載の映像表示装置。
2. The image display device according to claim 1, wherein the eyepiece optical system is composed of a lens, and at least one surface thereof includes a rotationally asymmetric surface.
【請求項3】 前記回転非対称面がシリンドリカル面も
しくはアナモルフィック面であることを特徴とする請求
項2記載の映像表示装置。
3. The image display device according to claim 2, wherein the rotationally asymmetric surface is a cylindrical surface or an anamorphic surface.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894842B2 (en) 2001-07-18 2005-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system, image display apparatus, and image display system
JP2018132772A (en) * 2016-02-23 2018-08-23 株式会社デンソー Head-up display device
JP2019521384A (en) * 2016-07-05 2019-07-25 ビュージックス コーポレーションVuzix Corporation Head-mounted imager using optical coupling

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894842B2 (en) 2001-07-18 2005-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system, image display apparatus, and image display system
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