JPH10104548A - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents
ヘッドマウントディスプレイ装置Info
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- JPH10104548A JPH10104548A JP8255676A JP25567696A JPH10104548A JP H10104548 A JPH10104548 A JP H10104548A JP 8255676 A JP8255676 A JP 8255676A JP 25567696 A JP25567696 A JP 25567696A JP H10104548 A JPH10104548 A JP H10104548A
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- Japan
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- image
- optical system
- relay optical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】自然な観察像を得ること。
【解決手段】ヘッドマウントディスプレイ装置は、所望
の画像を表示する画像表示手段１と、画像表示手段の共
役像３を形成するリレー光学系２と、共役像３からの光
を観察者の眼５に導く観察用光学手段４とを具備し、リ
レー光学系２は、表示画像の視度を可変にするために少
なくとも一部が光軸方向に沿って移動可能に構成されて
おり、前記リレー光学系の横倍率をβとするとき、−
２．５＜β＜−１．５を満足するように構成される。
の画像を表示する画像表示手段１と、画像表示手段の共
役像３を形成するリレー光学系２と、共役像３からの光
を観察者の眼５に導く観察用光学手段４とを具備し、リ
レー光学系２は、表示画像の視度を可変にするために少
なくとも一部が光軸方向に沿って移動可能に構成されて
おり、前記リレー光学系の横倍率をβとするとき、−
２．５＜β＜−１．５を満足するように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドマウントデ
ィスプレイ装置に関する。さらに詳しくは、表示画像の
視度を可変にできるヘッドマウントディスプレイ装置に
関する。
ィスプレイ装置に関する。さらに詳しくは、表示画像の
視度を可変にできるヘッドマウントディスプレイ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】所望の画像表示手段を観察者の頭部に固
定し、当該観察者がその視野全域で表示画面を見ること
が可能なヘッドマウントディスプレイ装置としては例え
ば図４に示すものが知られている。ここで、ヘッドマウ
ントディスプレイ装置としては、画像表示手段の表示画
像（以下、「電子像」と言う。）のみを観察できるクロ
ーズドタイプヘッドマウントディスプレイ装置や、観察
者の外界の視野像（以下、「外界像」と言う。）に画像
表示手段の電子像を重ね合わせ、これらの像を同時に見
ることを可能にした、いわゆるシースルー型ヘッドマウ
ントディスプレイ装置等に大別できる。
定し、当該観察者がその視野全域で表示画面を見ること
が可能なヘッドマウントディスプレイ装置としては例え
ば図４に示すものが知られている。ここで、ヘッドマウ
ントディスプレイ装置としては、画像表示手段の表示画
像（以下、「電子像」と言う。）のみを観察できるクロ
ーズドタイプヘッドマウントディスプレイ装置や、観察
者の外界の視野像（以下、「外界像」と言う。）に画像
表示手段の電子像を重ね合わせ、これらの像を同時に見
ることを可能にした、いわゆるシースルー型ヘッドマウ
ントディスプレイ装置等に大別できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のヘッ
ドマウントディスプレイ装置では、観察像の視度が固定
されているために電子像の呈示距離が固定されてしまっ
ている。このため、電子像の所望の呈示距離と、観察者
の目の輻輳と視度との関係に不自然な刺激を与えてしま
い、観察像が不自然に見えるという問題点があった。
ドマウントディスプレイ装置では、観察像の視度が固定
されているために電子像の呈示距離が固定されてしまっ
ている。このため、電子像の所望の呈示距離と、観察者
の目の輻輳と視度との関係に不自然な刺激を与えてしま
い、観察像が不自然に見えるという問題点があった。
【０００４】そこで、本発明は、自然な観察像を得るこ
とを目的とする。
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、所
望の画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段
の共役像を形成するリレー光学系と、共役像からの光を
観察者の眼に導く観察用光学手段とを具備するヘッドマ
ウントディスプレイ装置であって、前記リレー光学系
は、表示画像の視度を可変にするために少なくとも一部
が光軸方向に沿って移動可能に構成されており、前記リ
レー光学系の横倍率をβとするとき、−２．５＜β＜−
１．５を満足するように構成されるものである。
め本発明に係るヘッドマウントディスプレイ装置は、所
望の画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段
の共役像を形成するリレー光学系と、共役像からの光を
観察者の眼に導く観察用光学手段とを具備するヘッドマ
ウントディスプレイ装置であって、前記リレー光学系
は、表示画像の視度を可変にするために少なくとも一部
が光軸方向に沿って移動可能に構成されており、前記リ
レー光学系の横倍率をβとするとき、−２．５＜β＜−
１．５を満足するように構成されるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る
第１の実施の形態によるヘッドマウントディスプレイ装
置の概略を模式的に示す図である。図１において、例え
ばＣＲＴ、ＬＣＤ等で構成される画像表示手段１は、画
像表示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、
光軸上に沿って移動可能に構成されており、画像表示面
１ａ上の共役像３を所定の横倍率βのもとで形成する。
この共役像３からの光は、観察光学系４により実質的に
略コリメートされて観察者の目５に入射する。
る実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る
第１の実施の形態によるヘッドマウントディスプレイ装
置の概略を模式的に示す図である。図１において、例え
ばＣＲＴ、ＬＣＤ等で構成される画像表示手段１は、画
像表示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、
光軸上に沿って移動可能に構成されており、画像表示面
１ａ上の共役像３を所定の横倍率βのもとで形成する。
この共役像３からの光は、観察光学系４により実質的に
略コリメートされて観察者の目５に入射する。
【０００７】図１において、リレー光学系２の光軸方向
の位置を変化させると、このリレー光学系２による共役
像３の光軸方向の位置が変化する。これにより、観察者
の目５に入射する光束のディオプターを変化、すなわち
表示画像の視度を変化させることができる。このとき、
リレー光学系２の横倍率βは、 （１） −２．５＜β＜−１．５ を満足する構成が望ましい。
の位置を変化させると、このリレー光学系２による共役
像３の光軸方向の位置が変化する。これにより、観察者
の目５に入射する光束のディオプターを変化、すなわち
表示画像の視度を変化させることができる。このとき、
リレー光学系２の横倍率βは、 （１） −２．５＜β＜−１．５ を満足する構成が望ましい。
【０００８】尚、本実施の形態においては、リレー光学
系２がとり得る全ての移動範囲において上記（１）式を
満足する構成である。上記の（１）式は、比較的少ない
移動量で視度調整を達成するためのものである。（１）
式の上限を上回る場合には、リレー光学系２の横倍率β
が−１倍に近づくため、所定の視度変化を与えるための
リレー光学系２の移動量が増えすぎる問題点が生じ、リ
レー光学系２の横倍率βが−１倍になってしまうと、リ
レー光学系２を光軸方向に動かしても共役像３の大きさ
が変化するだけで共役像の位置は光軸方向に対してはほ
とんど移動しないため、視度を変化させることができな
い問題点がある。
系２がとり得る全ての移動範囲において上記（１）式を
満足する構成である。上記の（１）式は、比較的少ない
移動量で視度調整を達成するためのものである。（１）
式の上限を上回る場合には、リレー光学系２の横倍率β
が−１倍に近づくため、所定の視度変化を与えるための
リレー光学系２の移動量が増えすぎる問題点が生じ、リ
レー光学系２の横倍率βが−１倍になってしまうと、リ
レー光学系２を光軸方向に動かしても共役像３の大きさ
が変化するだけで共役像の位置は光軸方向に対してはほ
とんど移動しないため、視度を変化させることができな
い問題点がある。
【０００９】一方、（１）式の下限を下回る場合には、
リレー光学系２を動かしたときの視度の変化が過敏にな
り、視度の微調整がしにくくなるので好ましくない。ま
た、リレー光学系２におけるレンズ素子がわずかに傾い
ただけで画面の一部がピンぼけになる、いわゆる「片ボ
ケ」になり易くなり、工作精度が厳しくなるので好まし
くない。
リレー光学系２を動かしたときの視度の変化が過敏にな
り、視度の微調整がしにくくなるので好ましくない。ま
た、リレー光学系２におけるレンズ素子がわずかに傾い
ただけで画面の一部がピンぼけになる、いわゆる「片ボ
ケ」になり易くなり、工作精度が厳しくなるので好まし
くない。
【００１０】それに対して、リレー光学系２が上記
（１）式を満足する場合には、所定の視度変化に対する
リレー光学系２の移動量を比較的小さくできるため、リ
レー光学系２の前後の間隔を広げる必要がなく、また適
当な移動量で視度が調整できるため、視度の微調整が容
易であるという利点がある。次に、図２を参照して本発
明に係る第２の実施の形態について説明する。図２は第
２の実施の形態によるヘッドマウントディスプレイ装置
を概略的に示す図であり、図１と同じ機能を有する部材
には、同一の符号を付してある。
（１）式を満足する場合には、所定の視度変化に対する
リレー光学系２の移動量を比較的小さくできるため、リ
レー光学系２の前後の間隔を広げる必要がなく、また適
当な移動量で視度が調整できるため、視度の微調整が容
易であるという利点がある。次に、図２を参照して本発
明に係る第２の実施の形態について説明する。図２は第
２の実施の形態によるヘッドマウントディスプレイ装置
を概略的に示す図であり、図１と同じ機能を有する部材
には、同一の符号を付してある。
【００１１】図２において、画像表示手段１は、画像表
示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、光軸
上に沿って移動可能な第１の可動群２ａと第２の可動群
２ｂとを有し、画像表示面１ａ上の共役像３を所定の横
倍率βのもとで形成する。この共役像３からの光は、観
察光学系４により実質的に略コリメートされて観察者の
目５に入射する。
示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、光軸
上に沿って移動可能な第１の可動群２ａと第２の可動群
２ｂとを有し、画像表示面１ａ上の共役像３を所定の横
倍率βのもとで形成する。この共役像３からの光は、観
察光学系４により実質的に略コリメートされて観察者の
目５に入射する。
【００１２】ここで、第２の実施の形態において、リレ
ー光学系２の第１及び第２の可動群２ａ，２ｂは、互い
に独立の移動量で移動可能に設けられている。そして、
これら各可動群２ａ，２ｂの移動量は、観察者の目５に
よって観察される像の大きさを一定に保ちつつ共役像３
の光軸方向の位置が変化するように規定される。この第
２の実施の形態においても、リレー光学系２は、上記の
（１）式を満足するように構成される。
ー光学系２の第１及び第２の可動群２ａ，２ｂは、互い
に独立の移動量で移動可能に設けられている。そして、
これら各可動群２ａ，２ｂの移動量は、観察者の目５に
よって観察される像の大きさを一定に保ちつつ共役像３
の光軸方向の位置が変化するように規定される。この第
２の実施の形態においても、リレー光学系２は、上記の
（１）式を満足するように構成される。
【００１３】次に、図３を参照して本発明に係る第３の
実施の形態について説明する。図３は第３の実施の形態
によるヘッドマウントディスプレイ装置を概略的に示す
図であり、図２と同じ機能を有する部材には、同一の符
号を付してある。図３において、画像表示手段１は、画
像表示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、
光軸上に沿って移動可能な第１の可動群２ａと第２の可
動群２ｂとを有し、画像表示面１ａ上の共役像３を所定
の横倍率βのもとで形成する。この共役像３からの光
は、観察光学系４により実質的に略コリメートされて観
察者の目５に入射する。
実施の形態について説明する。図３は第３の実施の形態
によるヘッドマウントディスプレイ装置を概略的に示す
図であり、図２と同じ機能を有する部材には、同一の符
号を付してある。図３において、画像表示手段１は、画
像表示面１ａ上に画像を表示する。リレー光学系２は、
光軸上に沿って移動可能な第１の可動群２ａと第２の可
動群２ｂとを有し、画像表示面１ａ上の共役像３を所定
の横倍率βのもとで形成する。この共役像３からの光
は、観察光学系４により実質的に略コリメートされて観
察者の目５に入射する。
【００１４】図３に示す第３の実施の形態のヘッドマウ
ントディスプレイ装置は、リレー光学系２の第１及び第
２の可動群２ａ，２ｂを光軸方向に移動させる駆動装置
６と、画像表示手段１に画像情報を送る画像情報生成手
段７とをさらに有している。ここで、駆動装置６は、７
の画像情報生成手段からの情報に基づいてリレー光学系
２の第１の可動群２ａ及び／又は第２の可動群を移動さ
せる構成である。具体的に説明すると、例えば画像を観
察者の目５から距離Ａだけ離れた位置に呈示する場合を
考える。このとき、右目用のヘッドマウントディスプレ
イ装置と左目用のヘッドマウントディスプレイ装置とに
表示する画像位置の横ずれは、上記の距離Ａに対応した
輻輳角となるように定められる。ここで、画像情報生成
手段７からの画像情報中には、上記の距離Ａに関する情
報も含まれており、駆動装置６は、観察者の目５へ向か
う光束の視度が上記距離Ａに対応するように、各可動群
２ａ，２ｂを移動させる。これにより、観察像は、距離
Ａに対応した輻輳、視度となるため、不自然に見えるこ
とはない。
ントディスプレイ装置は、リレー光学系２の第１及び第
２の可動群２ａ，２ｂを光軸方向に移動させる駆動装置
６と、画像表示手段１に画像情報を送る画像情報生成手
段７とをさらに有している。ここで、駆動装置６は、７
の画像情報生成手段からの情報に基づいてリレー光学系
２の第１の可動群２ａ及び／又は第２の可動群を移動さ
せる構成である。具体的に説明すると、例えば画像を観
察者の目５から距離Ａだけ離れた位置に呈示する場合を
考える。このとき、右目用のヘッドマウントディスプレ
イ装置と左目用のヘッドマウントディスプレイ装置とに
表示する画像位置の横ずれは、上記の距離Ａに対応した
輻輳角となるように定められる。ここで、画像情報生成
手段７からの画像情報中には、上記の距離Ａに関する情
報も含まれており、駆動装置６は、観察者の目５へ向か
う光束の視度が上記距離Ａに対応するように、各可動群
２ａ，２ｂを移動させる。これにより、観察像は、距離
Ａに対応した輻輳、視度となるため、不自然に見えるこ
とはない。
【００１５】尚、上記の距離Ａに対応させてリレー光学
系２自体の倍率を変化させて観察される画像の大きさを
変化させる構成であっても良い。また、画像情報生成手
段７からの画像情報には、意図的な表現効果を持たせる
ための情報、例えば遠近感を強調するための情報が含ま
れていてもよい。このときには、駆動装置６は、当該情
報に基づいてリレー光学系２を駆動し、呈示する画像の
位置を本来の位置とは異なる位置に形成する。
系２自体の倍率を変化させて観察される画像の大きさを
変化させる構成であっても良い。また、画像情報生成手
段７からの画像情報には、意図的な表現効果を持たせる
ための情報、例えば遠近感を強調するための情報が含ま
れていてもよい。このときには、駆動装置６は、当該情
報に基づいてリレー光学系２を駆動し、呈示する画像の
位置を本来の位置とは異なる位置に形成する。
【００１６】上述の第２及び第３の実施の形態において
は、リレー光学系２は２群構成のものには限られず、３
群以上の構成も可能である。また、上述の第２及び第３
の実施の形態においては、観察画像の倍率を視度とは独
立して調整することも可能である。さらに観察画像の大
きさのみを変化させる構成も可能となる。
は、リレー光学系２は２群構成のものには限られず、３
群以上の構成も可能である。また、上述の第２及び第３
の実施の形態においては、観察画像の倍率を視度とは独
立して調整することも可能である。さらに観察画像の大
きさのみを変化させる構成も可能となる。
【００１７】本発明はその主たる目的を逸脱しない範囲
内で種々の製品に適用できる。
内で種々の製品に適用できる。
【００１８】
【実施例】次に、数値実施例を掲げる。 （０ｄｉｏｐｔｅｒ時） リレー光学系２の焦点距離＝４０ 観察光学系４の焦点距離＝２５ 画像表示面１ａ〜リレー光学系２の前側主点までの距離
＝６０ リレー光学系２の後側主点〜共役像３までの距離＝１２
０ 共役像３から観察光学系４の前側主点までの距離＝２５ アイポイント位置＝２５ リレー光学系２の横倍率β＝２
＝６０ リレー光学系２の後側主点〜共役像３までの距離＝１２
０ 共役像３から観察光学系４の前側主点までの距離＝２５ アイポイント位置＝２５ リレー光学系２の横倍率β＝２
【００１９】
【発明の効果】このように本発明によれば、比較的簡素
な構成でありながら自然な観察像を得ることができるヘ
ッドマウントディスプレイ装置を提供できる。また、本
発明においては極端なデフォル効果を持った観察像を得
ることができるヘッドマウントディスプレイ装置も提供
することが可能となる。
な構成でありながら自然な観察像を得ることができるヘ
ッドマウントディスプレイ装置を提供できる。また、本
発明においては極端なデフォル効果を持った観察像を得
ることができるヘッドマウントディスプレイ装置も提供
することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドマウン
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るヘッドマウン
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るヘッドマウン
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
トディスプレイ装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】所望の画像表示手段を観察者の頭部に固定し、
当該観察者がその視野全域で表示画面を見ることが可能
なヘッドマウントディスプレイ装置の概略的な構成を示
す図である。
当該観察者がその視野全域で表示画面を見ることが可能
なヘッドマウントディスプレイ装置の概略的な構成を示
す図である。
１ ‥‥画像表示手段 １ａ‥‥画像表示面 ２ ‥‥リレー光学系 ２ａ‥‥リレー光学系の第１の可動群 ２ｂ‥‥リレー光学系の第２の可動群 ３ ‥‥画像表示面１ａの共役像 ４ ‥‥観察光学系 ５ ‥‥観察者の眼 ６ ‥‥リレー光学系の駆動装置 ７ ‥‥画像情報生成手段
Claims (4)
- 【請求項１】所望の画像を表示する画像表示手段と、前
記画像表示手段の共役像を形成するリレー光学系と、共
役像からの光を観察者の眼に導く観察用光学手段とを具
備するヘッドマウントディスプレイ装置において、 前記リレー光学系は、表示画像の視度を可変にするため
に少なくとも一部が光軸方向に沿って移動可能に構成さ
れており、前記リレー光学系の横倍率をβとするとき、
−２．５＜β＜−１．５を満足することを特徴とするヘ
ッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項２】前記リレー光学系の全体が移動可能に構成
されることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウント
ディスプレイ装置。 - 【請求項３】前記リレー光学系は少なくとも２群の可動
群から構成され、前記各可動群は互いに独立の移動量で
移動可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の
ヘッドマウントディスプレイ装置。 - 【請求項４】前記画像表示手段に表示する画像情報に基
づいて前記リレー光学系を移動させる機構をさらに有す
ることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項記載
のヘッドマウントディスプレイ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255676A JPH10104548A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8255676A JPH10104548A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104548A true JPH10104548A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17282083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8255676A Pending JPH10104548A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | ヘッドマウントディスプレイ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10104548A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005055596A1 (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-16 | Nikon Corporation | 情報表示装置及びワイヤレスリモートコントローラ |
| JP2007132973A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Nikon Corp | 観察装置 |
| WO2014024403A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | 株式会社ニコン | 頭部搭載型ディスプレイ用光学系および頭部搭載型ディスプレイ |
| JPWO2014167934A1 (ja) * | 2013-04-11 | 2017-02-16 | ソニー株式会社 | 画像表示装置及び表示装置 |
| US10534172B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-01-14 | Sony Corporation | Display apparatus |
| US10663736B2 (en) | 2013-04-11 | 2020-05-26 | Sony Corporation | Image display device and display apparatus |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8255676A patent/JPH10104548A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005055596A1 (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-16 | Nikon Corporation | 情報表示装置及びワイヤレスリモートコントローラ |
| JP2007132973A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Nikon Corp | 観察装置 |
| WO2014024403A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | 株式会社ニコン | 頭部搭載型ディスプレイ用光学系および頭部搭載型ディスプレイ |
| JP5943079B2 (ja) * | 2012-08-08 | 2016-06-29 | 株式会社ニコン | 頭部搭載型ディスプレイ用光学系および頭部搭載型ディスプレイ |
| JPWO2014024403A1 (ja) * | 2012-08-08 | 2016-07-25 | 株式会社ニコン | 頭部搭載型ディスプレイ用光学系および頭部搭載型ディスプレイ |
| US9581818B2 (en) | 2012-08-08 | 2017-02-28 | Nikon Corporation | Head-mounted display optical system and head-mounted display |
| JPWO2014167934A1 (ja) * | 2013-04-11 | 2017-02-16 | ソニー株式会社 | 画像表示装置及び表示装置 |
| US10527859B2 (en) | 2013-04-11 | 2020-01-07 | Sony Corporation | Image display device and display apparatus |
| US10663736B2 (en) | 2013-04-11 | 2020-05-26 | Sony Corporation | Image display device and display apparatus |
| US10534172B2 (en) | 2013-07-16 | 2020-01-14 | Sony Corporation | Display apparatus |
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