JPH10327373A

JPH10327373A - 接眼映像表示装置

Info

Publication number: JPH10327373A
Application number: JP9134992A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Shikama; 信介鹿間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08
Also published as: US6288689B1

Abstract

(57)【要約】【課題】接眼光学系に歪曲収差があっても歪曲感の少
ない拡大投影画像が表示可能な接眼映像表示装置を得
る。【解決手段】２次元表示素子１に画像を表示させる信
号処理回路４中に逆歪曲画像生成手段１４を設け、２次
元表示素子１の表示画像を接眼光学系で発生する歪曲と
逆特性をもつようにあらかじめ歪曲させて表示する。ま
た、この逆歪曲補正を３原色Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号別に
行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、使用者の頭部も
しくは顔面に保持することが可能な接眼映像表示装置の
表示特性改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バーチャルリアリティー用、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、ヘルメット型やゴーグル型の、頭部または顔面に保
持する視覚表示装置が開発されている。この視覚表示装
置は、例えば、液晶表示素子，ＥＬ表示素子等の小型の
表示素子上の像を、レンズ等の接眼光学系で眼球に拡大
投影するものである。このような接眼表示装置の光学系
を図６に示す。図６において、１ａ，１ｂは２次元表示
素子、２ａ，２ｂは２次元表示素子１ａ，１ｂの映像を
空中に拡大投影する接眼レンズ、３ａ，３ｂは観察者３
の眼球である。従来の接眼映像表示装置では、２次元表
示素子１ａ，１ｂに形成された原画像の拡大虚像を、接
眼レンズ２ａ，２ｂにより形成し、眼球３ａ，３ｂでこ
の拡大虚像を見るよう構成されていた。

【０００３】頭部または顔面装着式視覚表示装置にとっ
て、大きな画角を確保することが画面の臨場感を増す上
で必要であり、臨場感は提示画角で決まってしまうと言
っても過言でない。立体感、迫力感、没入感等の臨場感
を観察者に与えるためには、広画角な画像表示が可能な
接眼光学系の実現が必要である。

【０００４】接眼光学系として正のパワーを有する屈折
光学系，または正のパワーを有する反射光学系／反射・
屈折混在光学系を用い、この近傍に２次元表示素子を配
置して、拡大虚像を形成する場合、設計上、観察者の眼
球位置に入射瞳（開口絞り）を配置して各種収差を補正
するよう光学設計を行う。このような広角拡大光学系を
設計する場合、開口絞りが光学系の手前にある為、光学
系によって形成される拡大虚像に正の歪曲収差が発生す
ることが避けられない。

【０００５】図７は、特願平９−５４９７０号明細書中
の第１０数値実施例による接眼レンズ系を用いて、眼球
の手前３ｍの位置に拡大虚像を形成した場合の歪曲収差
を計算したものである。ただし２次元表示素子は、（水
平２６．８８ｍｍ×垂直２０．１６ｍｍ，対角３３．６
ｍｍ）の有効表示領域とし、２次元表示素子の中心を接
眼レンズ系の光軸中心に配置することを想定した。この
例では、図７に示すように、対角端で５５％程度の大き
な正の歪曲収差が発生していることがわかる。

【０００６】また、図８は、正の歪曲収差による表示画
像のシミュレーション結果を示す図で、Ｉｐは、４：３
のアスペクト比を有する有効表示領域を、８×６個の正
方形領域に分割するグリッド線の表示状態を示す。ま
た、Ｆｐは、歪曲がない場合の有効表示画像の領域外周
を示すものである。上述した大きな正の歪曲収差により
「糸巻き型」の拡大歪曲画像が表示され、自然な広角画
像の鑑賞を妨げる様子が理解できる。

【０００７】図９は、上記同一の接眼レンズ系の虚像形
成状態における倍率色収差を示した図で、長波長光（６
１０ｎｍ；赤色）と短波長光（４７０ｎｍ；青色）の像
面上の主光線高さの差を計算したものである。図より、
対角端において、３０ｍｍを超える大きな色収差（赤が
青に比べて小）が発生し、原画像が赤，青，緑の３原色
画素配列より構成される場合、上述した糸巻き状の歪曲
の問題とともに、３原色画像のずれによる表示画像の解
像度劣化が起こることがわかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題点を解決するためになされたもので、第１の目的
は、２次元表示素子に形成された画像を拡大表示する接
眼映像表示装置において、接眼光学系の歪曲収差を電気
的に逆歪曲画像を生成することで補正した接眼映像表示
装置を得ることである。

【０００９】また、この発明の第２の目的は、接眼光学
系の歪曲収差とともに、倍率色収差を補正した接眼映像
表示装置を得ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、この発明の接眼映像表示装置は、２次元表示素子
と、この２次元表示素子に表示する画像信号を処理して
出力する信号処理回路と、前記２次元表示素子上に形成
された画像を眼球に虚像として拡大投影する機能を有す
る接眼光学系とを有し、前記信号処理回路に、前記接眼
光学系の有する歪曲収差を低減する逆歪曲画像を前記２
次元表示素子上に形成する逆歪曲画像生成手段を備えた
ものである。

【００１１】また、前記逆歪曲画像生成手段によって生
成される逆歪曲画像を、前記２次元表示素子の表示領域
よりも小さな領域に表示される樽型歪曲画像としたもの
である。

【００１２】また、前記逆歪曲画像生成手段によって生
成される逆歪曲画像を、樽型歪曲画像であって、かつ前
記２次元表示素子の水平方向表示領域と同じ水平方向画
像寸法に形成したものである。

【００１３】また、前記逆歪曲画像生成手段によって生
成される逆歪曲画像を、樽型歪曲画像であって、かつ前
記２次元表示素子の垂直方向表示領域と同じ垂直方向画
像寸法に形成したものである。

【００１４】また、前記逆歪曲画像生成手段によって生
成される逆歪曲画像を、樽型歪曲画像であって、かつ前
記２次元表示素子の対角表示領域と同じ対角画像寸法に
形成したものである。

【００１５】また、前記２次元表示素子の画像は、赤，
緑，青の３原色成分より構成され、前記逆歪曲画像生成
手段によって生成される逆歪曲画像を、赤，緑，青の原
色成分別にそれぞれ逆歪曲補正されて前記接眼光学系の
有する倍率色収差を同時に低減するように構成したもの
である。

【００１６】また、前記２次元表示素子、接眼光学系、
および信号処理回路を、観察者の左右の眼に対応して２
個づつ備えたものである。

【００１７】また、前記逆歪曲画像生成手段が、前記２
次元表示素子に表示される逆歪曲画像の外側であって、
かつ２次元表示素子の有効表示領域枠内の部分を黒表示
させる機能を有しているものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態である接眼
映像表示装置においては、逆歪曲画像生成手段によっ
て、２次元表示素子に接眼光学系の有する歪曲収差と逆
特性の歪曲画像を形成するので、接眼光学系による拡大
投影画像の歪曲が低減する。

【００１９】また、前記逆歪曲画像生成手段は、２次元
表示素子の表示領域より小さな樽型歪曲画像を形成する
ので、原画像全体を補正できる。

【００２０】また、前記逆歪曲画像生成手段は、前記２
次元表示素子の水平方向表示領域と同じ水平方向画像寸
法の樽型歪曲画像を形成するので、一般に正のパワーを
有する拡大接眼光学系により発生する収差を低減でき、
水平方向の画素を最大限に利用できる。

【００２１】また、前記逆歪曲画像生成手段は、前記２
次元表示素子の垂直方向表示領域と同じ垂直方向画像寸
法の樽型歪曲画像を形成するので、一般に正のパワーを
有する拡大接眼光学系により発生する収差を低減でき、
垂直方向の画素を最大限に利用できる。

【００２２】また、前記逆歪曲画像生成手段は、前記２
次元表示素子の対角表示領域と同じ対角画像寸法の樽型
歪曲画像を形成するので、一般に正のパワーを有する拡
大接眼光学系により発生する収差の低減が可能で、かつ
２次元表示素子の対角方向と共に、水平・垂直方向の画
素を最大限に利用できる。

【００２３】また、前記逆歪曲画像生成手段は、３原色
の原画像の各々に対して逆歪曲補正するので、接眼光学
系の有する歪曲収差と同時に倍率色収差を同時に補正で
きる。

【００２４】また、前記２次元表示素子、接眼光学系、
および信号処理回路を、観察者の左右の眼に対応して２
個づつ備えたので、両眼対応で、かつ両眼視差画像によ
り立体表示が可能な接眼映像表示装置が実現できる。

【００２５】また、前記逆歪曲画像生成手段が、前記２
次元表示素子に表示される逆歪曲画像の外側であって、
かつ、２次元表示素子の有効表示領域枠内の部分を黒表
示させる機能を有しているので、逆歪曲画像の外側が黒
表示され、入力画像信号成分対応領域以外の表示デバイ
ス部分が目立たない、自然な拡大投影画像が得られる。

【００２６】以下、この発明をその実施の形態を示す図
面に基づいて具体的に説明する。実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１である
接眼映像表示装置を示すブロック図である。図におい
て、４は信号処理回路であり、回路ブロック５〜１４で
構成される。５は入力アナログ回路、６はＡ／Ｄ変換回
路、７は画像処理回路、８はＳ字補正回路、９は第１の
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１０は第１のフレー
ムメモリ、１１は第２のフレームメモリ、１２はメモリ
・表示素子制御回路（以下、「制御回路」という）、１
３は第２のルックアップテーブル、１４は前記回路１
１，１２，１３より構成される逆歪曲画像生成手段、１
５は２次元表示素子１の列ドライバ、１６は２次元表示
素子１の行ドライバ、１７は２次元表示素子１の表示デ
バイスであり、例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Displa
y)、ＥＬＤ(Electroluminescent Display)、ＦＥＤ(Fie
ld Emission Display)、ＬＥＤ等より構成される。ま
た、２は接眼光学系、３は観察者の眼球である。

【００２７】次に、実施の形態１の動作につき説明す
る。画像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色画像信号として信号
処理回路４に入力される。入力アナログ回路５では、Ａ
／Ｄ変換の前処理として、Ａ／Ｄコンバータの入力レン
ジに合わすためのゲイン調整、直流クランプを行う。次
にＡ／Ｄ変換回路６により所定のサンプリングレートに
よりアナログ映像信号をディジタル信号に変換する。画
像処理回路７では、輪郭強調，ゲイン調整，黒レベル調
整を行う。Ｓ字補正回路８では、表示デバイス１７の非
線型な駆動特性に対し、これと逆の特性を掛け合わせる
ことで、表示特性の線形化を行う。このための逆特性
は、第１のルックアップテーブル９に蓄積された入出力
関係のデータを参照することで実行する。なお、表示デ
バイス１７の駆動がアナログ駆動の場合、Ｓ字補正され
ることが望ましいが、公知のＰＷＭ（パルス幅変調）等
によりディジタル駆動される場合には、Ｓ字補正回路
８、および第１のルックアップテーブル９は省略しても
よい。

【００２８】次に、ディジタル画像信号は１画面分のデ
ータが第１のフレームメモリ１０に蓄積され、逆歪曲画
像生成手段１４に入力される。逆歪曲画像生成手段１４
は、第２のフレームメモリ１１、制御回路１２、第２の
ルックアップテーブル１３により構成されている。ルッ
クアップテーブル１３には、後に詳述するように接眼光
学系２の有する歪曲収差を逆補正するための座標変換デ
ータが蓄積されている。制御回路１２の指示により第１
のフレームメモリ１０から読み出された原画像データ
は、第２のルックアップテーブル１３の補正情報に従っ
て、画面上の表示座標位置が補正され、第２のフレーム
メモリ１１に蓄積される。

【００２９】第２のフレームメモリ１１に蓄積された逆
歪曲画像データは、制御回路１２の指示により列ドライ
バ１５に供給され、同時に列ドライバ１５、および行ド
ライバ１６が制御回路１２により制御されることで、画
像情報が表示デバイス１７上に表示される。なお、信号
処理回路４には、これを構成する各回路ブロックを同期
動作させるための同期信号回路が備わっているが、公知
の技術であるので図示・説明を省略している。

【００３０】次に、逆歪曲画像生成手段１４により生成
される逆歪曲画像の詳細について、図２を参照して説明
する。図２（ａ）は、表示デバイス１７に表示される歪
曲補正前の画像であり、表示デバイス１７の枠（有効表
示領域の外周）Ｆｏ一杯に、８×６の正方形メッシュ画
像Ｉｏが表示された例を示す。従来例で説明したよう
に、正の歪曲収差を有する接眼光学系で拡大投影する
と、表示画像Ｉｏは図８に示すような糸巻き型の画像Ｉ
ｐに歪んで表示される。さらに接眼光学系の倍率色収差
により、図８を詳細に観察するとＲ，Ｇ，Ｂ３原色画像
のずれが発生し解像度を劣化させる。

【００３１】図８のように、投影画像の画面中心からの
相対距離ｒの位置に到達する主光線の相対基準位置（歪
曲のない結像位置）をｒ０とすると、歪曲収差Ｄ〔％〕
は、下記の（１）式で与えられる。Ｄ＝｛（ｒ−ｒ０）／ｒ０｝×１００ ‥‥‥（１）但し、（１）式の歪曲収差は、代表的に緑色の画像の波
長（例；５４６ｎｍ）にて計算するものとする。（１）
式を変形することにより、相対基準位置ｒ０と相対実表
示位置ｒの関係は下記の（２）式で与えられる。ｒ＝（１＋Ｄ／１００）・ｒ０ ‥‥‥（２）よって、表示デバイス１７上で、下記の（３）式のよう
に相対表示位置ｒをｒｃに変換することにより、上記
（１）式の歪曲収差による画像の歪みを補正できる。ｒｃ＝ｒ／（１＋Ｄ／１００） ‥‥‥（３）（３）式による補正は、元の投影画像が正の歪曲収差
（Ｄ＞０）により「糸巻き型」の歪曲となる場合、表示
デバイス１７上の逆歪曲画像は負の歪曲画像で「樽型」
となることを意味している。

【００３２】図２（ｂ）に、図７の歪曲収差例の逆補正
を行った例を示す。図２（ｂ）中のＩｃが、図２（ａ）
の原画像Ｉｏを逆歪曲補正した表示デバイス１７への樽
型の表示画像である。また。Ｃは画面中心を示し、ｒｃ
が画面中心から画像の所定点への相対距離を示す。ｒｃ
は補正前の相対距離ｒよりも（３）式に従って縮小さ
れ、デバイスの有効表示領域枠Ｆｏよりも小さくなって
いる。

【００３３】図２（ｃ）は、図２（ｂ）の逆歪曲画像
を、接眼光学系で拡大投影した図である。表示画像Ｉｐ
は接眼光学系の正の歪曲を受けることで、歪曲のない正
方形メッシュとして拡大表示されることがわかる。図１
に示した信号処理回路４では、上記（３）式に従った逆
歪曲画像への座標変換情報は第２のルックアップテーブ
ル１３に蓄積されている。この変換情報は、（３）式の
数値データ，多項式近似，折れ線近似，直線近似等の形
態で蓄積されており、必要な歪曲補正精度により適宜近
似方式，近似次数，折れ線数を選択すればよい。

【００３４】実施の形態２．上記（３）式による逆歪曲
補正を行うと、補正精度を向上することで、２次元表示
素子の画素密度限界の範囲内で接眼光学系の歪曲収差補
正を行うことができる。しかし、図２（ｂ）に示すよう
に、表示デバイス１７の有効表示枠Ｆｏよりも表示画像
が小さくなるので、表示画像の解像度を犠牲にする割合
が大きい。そこで、接眼光学系の表示デバイス水平方向
有効端に対応する歪曲収差をＤｈ〔％〕として、下記の
（４）式のように相対表示位置ｒをｒｃに歪曲変換する
ことで表示デバイス１７の水平方向表示画素を最大限に
利用でき、同時に実施の形態１の場合よりも視野角を拡
大できる。ｒｃ＝｛（１＋Ｄｈ／１００）／（１＋Ｄ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（４）

【００３５】式（４）による逆歪曲画像を図３に示す。
表示デバイス１７の水平方向有効表示領域一杯に樽型歪
曲画像が拡大されていることがわかる。この場合は、実
施の形態１の場合ほど歪曲の補正効果は厳密ではない
が、表示デバイス１７上の画像の樽型化によって投影画
像の歪曲感の低減効果があり、しかも水平方向表示画角
を最大限にできる。図１に示した信号処理回路４では、
上記（４）式に従った逆歪曲画像への座標変換情報は、
第２のルックアップテーブル１３に蓄積されている。こ
の変換情報は、（４）式の多項式近似，折れ線近似，直
線近似等の形態で蓄積されており、必要な歪曲補正精度
により適宜近似方式，近似次数，折れ線数を選択すれば
よい。

【００３６】実施の形態３．また、接眼光学系の表示デ
バイス垂直方向有効端に対応する歪曲収差をＤｖ〔％〕
として、下記の（５）式のように相対表示位置ｒをｒｃ
に歪曲変換することで、表示デバイス１７の垂直方向表
示画素を最大限に利用でき、同時に実施の形態１の場合
よりも視野角を拡大できる。ｒｃ＝｛（１＋Ｄｖ／１００）／（１＋Ｄ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（５）

【００３７】式（４）による逆歪曲画像を図４に示す。
表示デバイス１７の垂直方向有効表示領域一杯に樽型歪
曲画像が拡大されていることがわかる。この場合は、実
施の形態１の方式で補正精度を最大限に向上させた場合
ほど歪曲の補正効果は厳密ではないが、上記実施の形態
２よりは大きな歪曲の低減効果があり、しかも垂直方向
表示画角を最大限にできる。図１に示した信号処理回路
４では、上記（５）式に従った逆歪曲画像への座標変換
情報は、第２のルックアップテーブル１３に蓄積されて
いる。この変換情報は、（５）式の多項式近似，折れ線
近似，直線近似等の形態で蓄積されており、必要な歪曲
補正精度により適宜近似方式，近似次数，折れ線数を選
択すればよい。

【００３８】実施の形態４．また、接眼光学系の表示デ
バイス対角有効端に対応する歪曲収差をＤｄ〔％〕とし
て、下記の（６）式のように相対表示位置ｒをｒｃに歪
曲変換することで表示デバイス１７の対角方向表示画素
を最大限に利用でき、同時に実施の形態１の場合よりも
視野角を拡大できる。ｒｃ＝｛（１＋Ｄｄ／１００）／（１＋Ｄ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（６）

【００３９】式（４）による歪曲補正画像例を図５に示
す。表示デバイス１７の対角方向有効表示領域一杯に樽
型歪曲画像が拡大されていることがわかる。この場合
は、実施の形態１方式で補正精度を最大限に上げた場合
ほど歪曲の補正効果は厳密ではないが、表示デバイス１
７の水平，垂直，対角の全有効表示画素を活用でき、対
角表示画角を最大にできる。図１に示した信号処理回路
４では、上記（６）式に従った逆歪曲画像への座標変換
情報は、第２のルックアップテーブル１３に蓄積されて
いる。この変換情報は、（６）式の多項式近似，折れ線
近似，直線近似等の形態で蓄積されており、必要な歪曲
補正精度により適宜近似方式，近似次数，折れ線数を選
択すればよい。

【００４０】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、代表的に緑色光に対する歪曲収差で表示画像の逆歪
曲補正を行ったが、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色毎に歪曲補正する
ことで、歪曲補正とともに接眼光学系の倍率色収差によ
る画素ずれ補正を行うことができる。下記の式（７）〜
（９）にＲ，Ｇ，Ｂの各原色に対する原画像の画面中心
からの相対距離ｒから、ｒｃへの変換式を示す。Ｒ：ｒc ＝｛Ｋｒ／（１＋Ｄｒ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（７）Ｇ：ｒc ＝｛Ｋｇ／（１＋Ｄｇ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（８）Ｂ：ｒc ＝｛Ｋｂ／（１＋Ｄｂ／１００）｝・ｒ ‥‥‥（９）但し、Ｄｒ，Ｄｇ，ＤｂはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長
（例；６１０ｎｍ，５４６ｎｍ，４７０ｎｍ）での接
眼光学系の拡大投影状態における歪曲収差、Ｋｒ，Ｋ
ｇ，Ｋｂは補正係数であり、下記の（１０）〜（１３）
式のいずれか１つにおいてｎ＝ｒ，ｇ，ｂとした式で与
えられる。Ｋｎ＝１ ‥‥‥（１０）Ｋｎ＝（１＋Ｄｈｎ／１００） ‥‥‥（１１）Ｋｎ＝（１＋Ｄｖｎ／１００） ‥‥‥（１２）Ｋｎ＝（１＋Ｄｄｎ／１００） ‥‥‥（１３）但し、ｎ＝ｒ，ｇ，ｂであり、またＤｈｎは原色ｎに対
する表示デバイス水平方向有効端の歪曲収差、Ｄｖｎは
原色ｎに対する表示デバイス垂直方向有効端の歪曲収
差、Ｄｄｎは原色ｎに対する表示デバイス対角方向有効
端の歪曲収差である。

【００４１】なお、図１に示した信号処理回路４では、
上記（７）〜（９）式と、（１０）〜（１３）式のいず
れかの組み合わせによる補正式にしたがった逆歪曲画像
への座標変換情報は、第２のルックアップテーブル１３
に蓄積されている。この変換情報は、補正式の多項式近
似，折れ線近似，直線近似等の形態で蓄積されており、
必要な歪曲補正精度により適宜近似方式，近似次数，折
れ線数を選択すればよい。

【００４２】（７）〜（９）式と（１０）式の組み合わ
せにより各原色毎に逆歪曲補正すると、接眼光学系の歪
曲収差、および３原色の倍率色収差ともに、補正曲線の
近似精度を向上させることで表示デバイス１７の画素密
度限界まで補正され、歪曲、色ずのない高解像な拡大投
影画像が得られる。

【００４３】また、（７）〜（９）式と（１１）式の組
み合わせにより各原色毎に逆歪曲補正すると、各原色画
像が表示デバイス１７の水平方向端一杯に表示され、接
眼光学系の歪曲収差，倍率色収差の緩和とともに水平方
向の広画角化、高精細化が実現できる。

【００４４】また、（７）〜（９）式と（１２）式の組
み合わせにより各原色毎に逆歪曲補正すると、各原色画
像が表示デバイス１７の垂直方向端一杯に表示され、接
眼光学系の歪曲収差，倍率色収差の緩和とともに垂直方
向の広画角化、高精細化が実現できる。

【００４５】さらに、（７）〜（９）式と（１３）式の
組み合わせにより各原色毎に逆歪曲補正すると、各原色
画像が表示デバイス１７の水平・垂直・対角方向端一杯
に表示され、接眼光学系の歪曲収差，倍率色収差の緩和
とともに対角方向の広画角化、高精細化、表示デバイス
１７の画素の有効利用が実現できる。

【００４６】なお、図１では説明の便宜上、２次元表示
素子１、接眼光学系２、信号処理回路４が各々１個の例
につき説明した。図１の構成のまま、単眼方式の接眼映
像表示方式の装置が実現できるが、２次元表示素子１の
画像を両眼に対応する２個の接眼光学系に分配表示させ
ることで両眼対応の接眼表示装置に変形可能である。

【００４７】さらに、信号処理回路４を２組設け、各々
の逆歪曲画像信号の出力に対し一対の２次元表示素子１
ａ，１ｂを接続し、さらにこれら一対の２次元表示素子
１ａ，１ｂの各々の画像を左右両眼に対応する一対の接
眼光学系２ａ，２ｂで拡大観察する装置としてもよい。
この際、左右の信号処理回路への入力画像信号として
は、同一のモノスコピック画像としてもよいし、公知の
ように視差画像を入力し、ステレオスコピックな立体表
示を実現することもできる。

【００４８】さらにこの際、左右各々の目に呈示される
画像を１００％重ねあわせてもよいし、公知のように水
平方向外側に左右の提示画像をずらして表示すること
で、水平画角を拡大することができる。このために、
（１）表示デバイス１７の表示領域中心を接眼光学系２
の光軸に対して水平方向にシフトさせ虚像を水平方向外
側に移動させる、（２）接眼光学系２と２次元表示素子
１を組み合わせた一対の表示ユニット全体を各々水平面
内で傾斜させ虚像形成位置を見かけ上外側方向に移動さ
せる、等の方法で、左右の目に対応する形成画像を左右
方向外側にシフトするのが望ましい。このように、拡大
表示画像を水平方向外側にシフトして重ね合せた場合に
も、この発明の装置では、全体として拡大投影される各
単眼対応の表示画像の歪曲が小さいので、左右の投影画
像の重なりが自然で臨場感が高く、かつ眼の疲労が少な
い両眼対応の広角画像表示が実現できる。

【００４９】さらに、図２（ｂ），図３および図４に示
したように、逆歪曲画像Ｉｃが表示デバイス１７の有効
表示領域全体を埋めつくさない場合、逆歪曲画像Ｉｃの
外側で、かつ表示デバイス１７の有効表示領域枠Ｆｏ内
の部分を黒表示する機能を逆歪曲画像生成手段１４に持
たせることで、入力画像信号成分対応領域以外の表示デ
バイス部分が目立たない自然な拡大投影画像が得られ
る。

【００５０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に示すような効果を奏する。

【００５１】逆歪曲画像生成手段により、接眼光学系の
有する歪曲収差と逆特性の歪曲画像を２次元表示素子に
形成するので、接眼光学系による拡大投影画像の歪曲が
低減できる。

【００５２】また、逆歪曲画像が樽型歪曲画像なので、
一般に正のパワーを有する拡大接眼光学系により発生す
る収差の補正が可能で、表示領域より小さな領域に逆歪
曲画像を表示することで、原画像全体を歪曲補正できる
接眼映像表示装置が実現できる。

【００５３】また、逆歪曲画像が樽型歪曲画像なので、
一般に正のパワーを有する拡大接眼光学系により発生す
る収差の低減が可能で、かつ２次元表示素子の水平方向
の画素を最大限に利用できる。

【００５４】また、逆歪曲画像が樽型歪曲画像なので、
一般に正のパワーを有する拡大接眼光学系により発生す
る収差の低減が可能で、かつ２次元表示素子の垂直方向
の画素を最大限に利用できる。

【００５５】また、逆歪曲画像が樽型歪曲画像なので、
一般に正のパワーを有する拡大接眼光学系により発生す
る収差の低減が可能で、かつ２次元表示素子の対角方向
と共に、水平・垂直方向の画素を最大限に利用できる。

【００５６】また、３原色の原画像の各々に対して逆歪
曲補正するので、接眼光学系の有する歪曲収差と同時に
倍率色収差を同時に補正でき、歪曲・色ずれともに小さ
く、かつ解像度の高い画像表示が可能な接眼映像表示装
置が実現できる。

【００５７】また、両眼対応で、かつ両眼視差画像によ
り立体表示が可能な接眼映像表示装置が実現できる。

【００５８】また、逆歪曲画像の外側が黒表示されるこ
とで、入力画像信号成分対応領域以外の表示デバイス部
分が目立たない自然な拡大投影画像が得られる接眼映像
表示装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による接眼映像表示
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】実施の形態１による表示デバイス上の逆歪曲
画像、および接眼光学系により拡大投影される表示画像
の説明図である。

【図３】この発明の実施の形態２による表示デバイス
上の逆歪曲画像である。

【図４】この発明の実施の形態３による表示デバイス
上の逆歪曲画像である。

【図５】この発明の実施の形態４による表示デバイス
上の逆歪曲画像である。

【図６】従来の接眼映像表示装置の接眼光学系の構成
図である。

【図７】従来の接眼映像表示装置の接眼光学系の歪曲
収差の例である。

【図８】従来の接眼映像表示装置の表示画像例であ
る。

【図９】従来の接眼映像表示装置の接眼光学系の倍率
色収差の例である。

【符号の説明】

１２次元表示素子、２接眼光学系、４信号処理回
路、１４逆歪曲画像生成手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元表示素子と、この２次元表示素子
に表示する画像信号を処理して出力する信号処理回路
と、前記２次元表示素子上に形成された画像を眼球に虚
像として拡大投影する機能を有する接眼光学系とを有
し、前記信号処理回路に、前記接眼光学系の有する歪曲
収差を低減する逆歪曲画像を前記２次元表示素子上に形
成する逆歪曲画像生成手段を備えた接眼映像表示装置。
【請求項２】前記逆歪曲画像生成手段によって生成さ
れる逆歪曲画像は、前記２次元表示素子の表示領域より
も小さな領域に表示される樽型歪曲画像であることを特
徴とする請求項１に記載の接眼映像表示装置。
【請求項３】前記逆歪曲画像生成手段によって生成さ
れる逆歪曲画像は、樽型歪曲画像であって、かつ前記２
次元表示素子の水平方向表示領域と同じ水平方向画像寸
法であることを特徴とする請求項１に記載の接眼映像表
示装置。
【請求項４】前記逆歪曲画像生成手段によって生成さ
れる逆歪曲画像は、樽型歪曲画像であって、かつ前記２
次元表示素子の垂直方向表示領域と同じ垂直方向画像寸
法であることを特徴とする請求項１に記載の接眼映像表
示装置。
【請求項５】前記逆歪曲画像生成手段によって生成さ
れる逆歪曲画像は、樽型歪曲画像であって、かつ前記２
次元表示素子の対角表示領域と同じ対角画像寸法である
ことを特徴とする請求項１に記載の接眼映像表示装置。
【請求項６】前記２次元表示素子の画像は、赤，緑，
青の３原色成分より構成され、前記逆歪曲画像生成手段
によって生成される逆歪曲画像は、赤，緑，青の原色成
分別にそれぞれ逆歪曲補正されて前記接眼光学系の有す
る倍率色収差を同時に低減するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の接眼映像表示装置。
【請求項７】前記２次元表示素子、接眼光学系、およ
び信号処理回路を、観察者の左右の眼に対応して２個づ
つ備えたことを特徴とする請求項１に記載の接眼映像表
示装置。
【請求項８】前記逆歪曲画像生成手段が、前記２次元
表示素子に表示される逆歪曲画像の外側であって、かつ
２次元表示素子の有効表示領域枠内の部分を黒表示させ
る機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の
接眼映像表示装置。