JPH11122544A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

Info

Publication number
JPH11122544A
JPH11122544A JP9283382A JP28338297A JPH11122544A JP H11122544 A JPH11122544 A JP H11122544A JP 9283382 A JP9283382 A JP 9283382A JP 28338297 A JP28338297 A JP 28338297A JP H11122544 A JPH11122544 A JP H11122544A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging
telescope
panel
half mirror
imaging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9283382A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seisuke Suzuki
清介 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP9283382A priority Critical patent/JPH11122544A/en
Publication of JPH11122544A publication Critical patent/JPH11122544A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the image pickup device in which simple layer structure, thin profile and low cost are attained, no focus adjustment is required and the handling is easy by providing a telescope array panel where lots of micro telescopes corresponding to each photographing pixel are arranged in a matrix to a front face of an image pickup panel where lots of photographing pixels are arranged in a matrix. SOLUTION: The image pickup device is provided with an image pickup panel 100 consisting of lots of image pickup pixels 110 arranged in a matrix, a telescope array panel 200 consisting of lots of micro telescopes 210 corresponding to each image pickup pixel 110 arranged in a matrix, and a convex lens arranged in front of the telescope array panel 200. Only lights with nearly the same size as a diameter of each telescope 210 and made incident nearly in parallel among the lights made incident onto each micro telescope 210 of the telescope array panel 200 through a concave lens from the front side are made incident onto each photographing pixel 110 of the image pickup panel 100.

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、多数の撮像画素を
マトリクス状に配列した複眼構造の撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device having a compound eye structure in which a large number of image pickup pixels are arranged in a matrix.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、多数の撮像画素をマトリクス
状に配列した複眼構造の撮像装置を用いたものとして、
例えば特開平8−102924号公報に開示される画像
入出力装置が知られている。この画像入出力装置は、表
示機能と撮像機能を備えたものであって、多数の表示画
素を駆動する画素駆動素子がマトリクス状に配列された
画素駆動素子アレイを有する液晶パネルと、光検出を行
う多数の受光素子がマトリクス状に配列された撮像素子
アレイを有する撮像パネルとを接着層を介して接合した
構造のものである。すなわち、この画像入出力装置は、
多数の撮像素子をマトリクス状に配列した複眼構造の撮
像パネルにより、撮像装置の薄型化を達成したものであ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup apparatus having a compound eye structure in which a large number of image pickup pixels are arranged in a matrix is used.
For example, an image input / output device disclosed in JP-A-8-102924 is known. This image input / output device has a display function and an imaging function, and has a liquid crystal panel having a pixel drive element array in which pixel drive elements for driving a large number of display pixels are arranged in a matrix, and a light detection device. It has a structure in which an image pickup panel having an image pickup element array in which a large number of light receiving elements are arranged in a matrix is connected via an adhesive layer. That is, this image input / output device
An imaging device having a compound eye structure in which a large number of imaging elements are arranged in a matrix form has achieved a reduction in the thickness of an imaging device.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、撮像パネルの各受光素子に入射する光が
平行光であったり、焦光点を有する光であったりするた
め、光の入射角を規制するためのピンホールアレイや光
入射角制限部材あるいはマイクロレンズアレイを設ける
必要がある。このため、撮像パネルの層構成が複雑化す
るとともに、光学系と受光素子との動作距離(ワーキン
グディスタンス)が制約され、薄型化や低廉化の障害と
なる問題がある。
However, in the above-described conventional example, the light incident on each light receiving element of the image pickup panel is a parallel light or a light having a focal point. It is necessary to provide a pinhole array, a light incident angle limiting member, or a microlens array for regulating the angle. For this reason, the layer configuration of the imaging panel becomes complicated, and the operating distance (working distance) between the optical system and the light receiving element is restricted, thereby causing a problem that the thickness and cost are hindered.

【0004】そこで本発明の目的は、簡易な層構造で薄
型化や低廉化を達成でき、またフォーカス調整等が不要
で取り扱いの容易な撮像装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus which can achieve a reduction in thickness and cost with a simple layer structure, does not require focus adjustment, and is easy to handle.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、それぞれ撮像素子よりなる多数の撮像画素を
マトリクス状に配列した撮像パネルと、前記撮像パネル
の前面に所定の間隔をもって配置され、前記各撮像画素
に対応して多数のマイクロ望遠鏡をマトリクス状に配列
した望遠鏡アレイパネルとを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an image pickup panel in which a large number of image pickup pixels each comprising an image pickup element are arranged in a matrix, and is arranged at a predetermined interval on the front surface of the image pickup panel. And a telescope array panel in which a large number of micro telescopes are arranged in a matrix in correspondence with each of the imaging pixels.

【0006】本発明の撮像装置では、望遠鏡アレイパネ
ルの各マイクロ望遠鏡に前方より入射した光のうち、各
マイクロ望遠鏡の直径とほぼ同じ大きさで、ほぼ平行に
入射した光だけが撮像パネルの各撮像画素に入射する。
そして、この入射光を各撮像画素の撮像素子にて検出
し、各撮像素子の検出出力を走査して撮像信号を取り出
すことにより、画像の撮像を行う。
In the image pickup apparatus of the present invention, of the light incident on each micro telescope of the telescope array panel from the front, only the light having substantially the same size as the diameter of each micro telescope and incident substantially parallel to each other is included in each of the image pickup panels. The light enters the imaging pixel.
Then, this incident light is detected by the image pickup device of each image pickup pixel, and the detection output of each image pickup device is scanned to take out an image pickup signal, thereby taking an image.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明による撮像装置の実
施の形態について説明する。図1は、本発明による撮像
装置の原理的な構成例を示す概略断面図であり、図2
は、図1に示す撮像装置の要部を拡大して示す概略断面
図である。本例の撮像装置は、多数の撮像画素110を
マトリクス状に配列した撮像パネル100と、この撮像
パネル100の前面に所定の間隔(動作距離G)をもっ
て配置され、各撮像画素110に対応して多数のマイク
ロ望遠鏡210をマトリクス状に配列した望遠鏡アレイ
パネル200と、前記望遠鏡アレイパネル200の前面
に凹レンズ300を配置したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the principle configuration of an imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of the imaging device shown in FIG. 1. The imaging apparatus according to the present embodiment has an imaging panel 100 in which a large number of imaging pixels 110 are arranged in a matrix, and is arranged at a predetermined interval (operating distance G) on the front surface of the imaging panel 100. A telescope array panel 200 in which a large number of micro telescopes 210 are arranged in a matrix, and a concave lens 300 is arranged on the front surface of the telescope array panel 200.

【0008】撮像パネル100は、基板100Aに撮像
画素110を配列したものである。撮像画素110は、
例えばフォトダイオードやフォトセンサ等の撮像素子よ
り形成されている。各撮像画素110の検出出力は、基
板100Aに設けた透明電極を介してシフトレジスタ等
により撮像回路に転送され、画像信号として再生される
ようになっている。
The image pickup panel 100 has an image pickup pixel 110 arranged on a substrate 100A. The imaging pixel 110 is
For example, it is formed from an image sensor such as a photodiode or a photo sensor. The detection output of each imaging pixel 110 is transferred to an imaging circuit by a shift register or the like via a transparent electrode provided on the substrate 100A, and is reproduced as an image signal.

【0009】望遠鏡アレイパネル200は、アクリル等
の光学系材料よりなる基板200Aの両面に各マイクロ
望遠鏡210を構成する凸レンズ面210A、210B
を形成したものである。すなわち、本例のマイクロ望遠
鏡210は、凸レンズ面210A、210B同士を組み
合わせたケプラー式の望遠鏡となっている。そして、前
方の凸レンズ面210Aより入射した平行光は、マイク
ロ望遠鏡210内で一度焦点を結んだ後、後方の凸レン
ズ面210Bで再び平行光となって撮像パネル100側
に導かれる。また、各マイクロ望遠鏡210は、各撮像
画素110に対応する位置に配設されている。
The telescope array panel 200 has convex lens surfaces 210A and 210B constituting each micro telescope 210 on both sides of a substrate 200A made of an optical material such as acrylic.
Is formed. That is, the micro telescope 210 of this example is a Keplerian telescope in which the convex lens surfaces 210A and 210B are combined. Then, the parallel light incident from the front convex lens surface 210A is once focused in the micro telescope 210, then becomes parallel light again on the rear convex lens surface 210B, and is guided to the imaging panel 100 side. Each micro telescope 210 is provided at a position corresponding to each imaging pixel 110.

【0010】また、凹レンズ300は、望遠鏡アレイパ
ネル200側に凹レンズ面300Aを向けて配置され、
撮像パネル100の視野を広げるためのものである。こ
のような構成では、前方より凹レンズ300を通して望
遠鏡アレイパネル200の各マイクロ望遠鏡210に入
射した光のうち、各マイクロ望遠鏡210の直径とほぼ
同じ大きさで、ほぼ平行に入射した光だけが撮像パネル
100の各撮像画素110に入射する。そして、この入
射光を各撮像画素の撮像素子にて検出し、各撮像素子の
検出出力を走査して撮像信号を取り出すことにより、画
像の撮像を行う。
The concave lens 300 is disposed with the concave lens surface 300A facing the telescope array panel 200 side.
This is for expanding the field of view of the imaging panel 100. In such a configuration, of the light incident on each micro-telescope 210 of the telescope array panel 200 from the front through the concave lens 300, only light having substantially the same size as the diameter of each micro-telescope 210 and incident substantially parallel thereto is captured by the imaging panel. The light is incident on each of the 100 imaging pixels 110. Then, this incident light is detected by the image pickup device of each image pickup pixel, and the detection output of each image pickup device is scanned to take out an image pickup signal, thereby taking an image.

【0011】したがって、上述した従来例(特開平8−
102924号)のように、光の入射角を規制する手段
を必要とせず、ほぼ無限遠にフォーカスを結んだ光学系
を構成でき、光学系と受光素子との動作距離(ワーキン
グディスタンス)の制約が小さい撮像装置を構成でき
る。また、凹レンズ300を設けたことにより、撮像視
野角が任意に設定可能となる。そして、独立した各画素
への光束が平行光束であるため、各画素はフォーカスフ
リーとなり、どこからでもピントが合う撮像装置を構成
できる。
Therefore, the conventional example described above (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 102924), it is possible to configure an optical system that focuses at almost infinity without requiring a means for regulating the incident angle of light, and there is a restriction on the operating distance (working distance) between the optical system and the light receiving element. A small imaging device can be configured. In addition, the provision of the concave lens 300 makes it possible to arbitrarily set the imaging viewing angle. Then, since the light beam to each independent pixel is a parallel light beam, each pixel becomes focus-free, and an image pickup apparatus that is in focus from anywhere can be configured.

【0012】図3は、本発明による撮像装置の原理的な
第2の構成例を示す概略断面図である。なお、図1と共
通の構成については同一符号を付してある。この例は、
上述した凹レンズ300の代わりにフレネル凹レンズ3
10を設けたものである。このフレネル凹レンズ310
は、望遠鏡アレイパネル200と対向する凹レンズ面3
10Aを全体的にフレネル化したものである。このよう
なフレネル凹レンズ310を設けることにより、さらに
撮像装置の薄型化を達成できる。なお、このようなフレ
ネル凹レンズ310において、望遠鏡アレイパネル20
0の対物側のレンズ面210Aがある部分だけをフレネ
ル化し、プリズム作用を部分的に得るようにしてもよ
い。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a second principle example of the imaging apparatus according to the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. This example
Fresnel concave lens 3 instead of concave lens 300 described above
10 is provided. This Fresnel concave lens 310
Is a concave lens surface 3 facing the telescope array panel 200.
10A is Fresnelized as a whole. By providing such a Fresnel concave lens 310, it is possible to further reduce the thickness of the imaging device. In such a Fresnel concave lens 310, the telescope array panel 20
Only a portion where the lens surface 210A on the zero objective side is present may be Fresnelized to partially obtain the prism effect.

【0013】図4は、望遠鏡アレイパネルの他の例を示
す断面図である。上述した望遠鏡アレイパネル200
は、ケプラー式のマイクロ望遠鏡210を用いたが、図
4に示す望遠鏡アレイパネル220は、ガリレイ式のマ
イクロ望遠鏡230を用いたものである。すなわち、マ
イクロ望遠鏡230は、対物側の凸レンズ面230Aと
接眼側の凹レンズ面230Bとを組み合わせたものであ
る。なお、各マイクロ望遠鏡230は、各撮像画素11
0に対応する位置に配設されている。このような構成に
おいても、上述した図1に示す撮像装置と同様の効果を
得ることができる。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of the telescope array panel. Telescope array panel 200 described above
Uses a Kepler-type micro telescope 210, but the telescope array panel 220 shown in FIG. 4 uses a Galilean-type micro telescope 230. That is, the micro telescope 230 is a combination of the convex lens surface 230A on the object side and the concave lens surface 230B on the eyepiece side. Note that each micro telescope 230 is connected to each imaging pixel 11
It is arranged at the position corresponding to 0. Even in such a configuration, the same effects as those of the imaging device shown in FIG. 1 described above can be obtained.

【0014】図5は、図1に示す撮像装置を液晶表示装
置と組み合わせた場合の層構造の詳細を示す要部断面図
であり、図6は、その正面図である。この例では、望遠
鏡アレイパネル400は、カラーフィルタ層410、偏
光板420、透明板430を介して撮像パネルを兼ねた
液晶層440に接合されている。また、液晶層440の
後面には、透明板450、偏光板460及び拡散板47
0が設けられ、後方のバックライト480の光を前方に
拡散して導くようになっている。図示のように本例の望
遠鏡アレイパネル400は、各マイクロ望遠鏡402の
間に遮蔽壁404を設けており、各マイクロ望遠鏡40
2の間の光の漏洩を防止するようになっている。
FIG. 5 is a sectional view of a main part showing details of a layer structure when the image pickup device shown in FIG. 1 is combined with a liquid crystal display device, and FIG. 6 is a front view thereof. In this example, the telescope array panel 400 is joined to a liquid crystal layer 440 also serving as an imaging panel via a color filter layer 410, a polarizing plate 420, and a transparent plate 430. Further, on the rear surface of the liquid crystal layer 440, a transparent plate 450, a polarizing plate 460, and a diffusion plate 47 are provided.
0 is provided so that the light of the rear backlight 480 is diffused and guided forward. As shown in the drawing, the telescope array panel 400 of the present example has a shielding wall 404 provided between each micro telescope 402, and each micro telescope 40
Light leakage between the two is prevented.

【0015】図6に示すように、液晶層440には、マ
トリクス状に多数の液晶表示画素510が配列され、各
液晶表示画素510の間に、撮像画素520がマトリク
ス状に配列されている。そして、各撮像画素520に対
応してマイクロ望遠鏡402が配列されている。マイク
ロ望遠鏡402を設けない領域は、液晶表示用の透明パ
ネルとなっている。また、透明板430、450には、
液晶駆動用や撮像信号伝送用の透明電極530が設けら
れている。なお、撮像素子の走査は、MOSタイプのイ
メージセンサと同様に、X−Yアドレススイッチ構造で
行うようになっている。
As shown in FIG. 6, a large number of liquid crystal display pixels 510 are arranged in a matrix on the liquid crystal layer 440, and imaging pixels 520 are arranged in a matrix between the liquid crystal display pixels 510. The micro telescope 402 is arranged corresponding to each imaging pixel 520. The area where the micro telescope 402 is not provided is a transparent panel for liquid crystal display. Also, the transparent plates 430 and 450 have
A transparent electrode 530 for driving a liquid crystal and transmitting an image signal is provided. The scanning of the image sensor is performed by an XY address switch structure, similarly to the MOS type image sensor.

【0016】カラーフィルタ層410は、R、G、Bの
各色成分光を得るためのものであるが、赤外カットも可
能なように、赤外吸収材を混入したものとなっている。
また、撮像素子にシリコン製のフォトセンサを用いた場
合、その感度ピーク波長が800〜900μm付近とな
るため、カラーフィルタがなければ、近赤外光に高い感
度を有することになり、暗闇でも高感度化が可能であ
る。そこで、本例では、カラーフィルタのない撮像画素
をカラーフィルタ付きの撮像画素に混在させるようにな
っている。なお、図6の×付き画素がカラーフィルタの
ない撮像画素を示している。
The color filter layer 410 is for obtaining each color component light of R, G, and B, and contains an infrared absorbing material so as to cut off infrared light.
When a silicon photosensor is used for the image sensor, the sensitivity peak wavelength is around 800 to 900 μm. Therefore, without a color filter, the device has high sensitivity to near-infrared light and has high sensitivity even in darkness. Sensitivity can be increased. Therefore, in this example, imaging pixels without a color filter are mixed with imaging pixels with a color filter. Note that the pixels with crosses in FIG. 6 indicate imaging pixels without a color filter.

【0017】また、透明板430、450は、通常はガ
ラスまたは石英によって形成されるが、低温ポリシリコ
ンプロセスを使用することて、プラスチックによっても
作製可能であり、透明板430、450をプラスチック
製とすることにより、湾曲可能な撮像装置を得ることも
可能である。
The transparent plates 430 and 450 are usually made of glass or quartz, but can be made of plastic by using a low-temperature polysilicon process. The transparent plates 430 and 450 are made of plastic. By doing so, it is also possible to obtain a bendable imaging device.

【0018】図7は、以上のような撮像と表示の兼用装
置における表示動作と撮像動作のタイミングを示すタイ
ミングチャートである。表示と撮像を同時に行うと、バ
ックライトによる表示用の明るい光により、撮像素子に
も迷光として作用してしまう。そこで、これを回避する
ために、図7に示すようにバックライトの間欠点灯
(A)の消灯時間内に、撮像素子のセンサ電荷をリセッ
トし(B)、この後、蓄積されたセンサ電荷を転送して
(C)、測光を行う(D)。
FIG. 7 is a timing chart showing the timings of the display operation and the image pickup operation in the above-described device for both image pickup and display. If display and imaging are performed simultaneously, bright light for display by the backlight will also act as stray light on the image sensor. Therefore, in order to avoid this, as shown in FIG. 7, the sensor charge of the image sensor is reset (B) during the intermittent lighting of the backlight (A) and then the accumulated sensor charge is reset. The data is transferred (C) and photometry is performed (D).

【0019】図8は、以上のような撮像と表示の兼用装
置における回路構成を示すブロック図である。この兼用
装置では、撮像デバイス部600で撮像した画像信号
(映像信号)を表示デバイス部610に伝送して表示す
るものである。水平/垂直ドライバ620から出力され
る水平同期信号と垂直同期信号によって各デバイス部6
00、610における同期制御を行うものである。
FIG. 8 is a block diagram showing the circuit configuration of the above-described apparatus for both image pickup and display. In this dual-purpose device, an image signal (video signal) captured by the imaging device unit 600 is transmitted to the display device unit 610 and displayed. Each device section 6 is controlled by a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal output from the horizontal / vertical driver 620.
The synchronization control in steps 00 and 610 is performed.

【0020】また、通常、撮像画像の走査は、表示画素
の走査と逆方向で行われている。この時、撮像画像をそ
のまま表示すると、通常の鏡と逆になり、左右が反転し
ない。そこで、図8に示すように、水平/垂直ドライバ
620の水平同期出力端子と表示デバイス部610の水
平同期入力端子との間にインバータ630とスイッチ6
40を設け、仮想鏡を実現する場合には、表示画素また
は撮像画素の走査方向を通常の動作と変えて同時に同一
方向で動作させるようになっている。
In general, the scanning of the picked-up image is performed in a direction opposite to the scanning of the display pixels. At this time, if the captured image is displayed as it is, it will be the reverse of a normal mirror, and the left and right will not be inverted. Therefore, as shown in FIG. 8, the inverter 630 and the switch 6 are connected between the horizontal synchronization output terminal of the horizontal / vertical driver 620 and the horizontal synchronization input terminal of the display device section 610.
When the virtual mirror 40 is provided to realize a virtual mirror, the scanning direction of the display pixel or the imaging pixel is changed from the normal operation and the operation is simultaneously performed in the same direction.

【0021】すなわち、通常の走査では、図6に示すよ
うに、スイッチ640は、インバータ630の出力端子
aに接続され、撮像画像の走査と表示画素の走査とを逆
方向で行う。また、仮想的に鏡を実現するときには、ス
イッチ640は、インバータ630を介することなく、
水平/垂直ドライバ620の直接接続端子bに接続さ
れ、撮像画像の走査と表示画素の走査とを同一方向で行
う。
That is, in the normal scanning, as shown in FIG. 6, the switch 640 is connected to the output terminal a of the inverter 630, and performs the scanning of the captured image and the scanning of the display pixels in the opposite directions. Also, when a virtual mirror is realized, the switch 640 does not pass through the inverter 630,
It is connected to the direct connection terminal b of the horizontal / vertical driver 620, and performs scanning of a captured image and scanning of display pixels in the same direction.

【0022】次に、本発明を撮像装置と表示装置とを具
備したヘッドマウントディスプレイ装置に適用した場合
の例について説明する。図9は、本発明を適用したヘッ
ドマウントディスプレイ装置の光学系の原理を示す説明
図である。このヘッドマウントディスプレイ装置は、人
の頭部に装着される小型のディスプレイ装置であり、光
軸方向に扁平な双眼鏡型の光学ユニットを眼鏡のように
装着することにより、前記光学ユニット内に配置した光
学系によって液晶表示装置による映像を反射拡大して虚
像を結び、あたかも眼前の大型画像として見せるように
したものであり、例えばグラストロンの名称で商品化さ
れている。本例では、具体例として、0.7インチ型・
18万画素の液晶画面の映像を2m先の52インチ型の
大型映像として体感できるような構成を例に説明する。
Next, an example in which the present invention is applied to a head-mounted display device having an imaging device and a display device will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the principle of the optical system of the head mounted display device to which the present invention is applied. This head mounted display device is a small display device to be mounted on the head of a person, and is disposed in the optical unit by mounting a flat binoculars-type optical unit in the optical axis direction like glasses. The optical system reflects and magnifies the image from the liquid crystal display device to form a virtual image, and makes it appear as a large image in front of the eyes. For example, it is commercialized under the name of Glasstron. In this example, a 0.7-inch type
An example will be described in which the image on the liquid crystal screen of 180,000 pixels can be sensed as a large 52-inch image 2 m away.

【0023】そして、本例では、このようなヘッドマウ
ントディスプレイ装置に本発明の撮像装置の機能を付加
して構成したものである。すなわち、本例のヘッドマウ
ントディスプレイ装置は、撮像装置によって人の視界前
方の像を撮像するとともに、この撮像した像を表示装置
によって拡大表示し、大型画面の映像として見せるよう
にしたものである。なお、このような構成の装置は、前
方の物体や景色等を拡大して見せる眼鏡装置としても用
いることができるものである。
In this embodiment, such a head-mounted display device is configured by adding the function of the image pickup device of the present invention. That is, the head-mounted display device of the present example is configured to capture an image in front of a person's field of view by the imaging device, enlarge the captured image on the display device, and show the image as a large screen image. It should be noted that the device having such a configuration can also be used as an eyeglass device for enlarging and showing an object, scenery, and the like in front.

【0024】図1に示す本例のヘッドマウントディスプ
レイ装置は、視界前方に配置された凹面ハーフミラー兼
レンズ700と、この凹面ハーフミラー兼レンズ700
の内側に略45°の角度で配置されたハーフミラー71
0と、このハーフミラー710からの反射光を入光する
位置に配置された撮像/表示装置730と、凹面ハーフ
ミラー兼レンズ740の外側に配置された液晶シャッタ
790とを有するものである。撮像/表示装置730
は、図5〜図8で説明した装置と同様の構成を有するも
のであり、この撮像/表示装置730の後面にはバック
ライト750が配置されている。また、撮像/表示装置
730の前面にはディフューザ760が配置され、液晶
特有のドット状の光を目立たないようにしている。
The head-mounted display device of this embodiment shown in FIG. 1 has a concave half mirror and lens 700 disposed in front of the field of view, and the concave half mirror and lens 700.
Half mirror 71 arranged at an angle of approximately 45 ° inside the camera
0, an imaging / display device 730 arranged at a position where the reflected light from the half mirror 710 enters, and a liquid crystal shutter 790 arranged outside the concave half mirror / lens 740. Imaging / display device 730
Has a configuration similar to that of the device described with reference to FIGS. 5 to 8, and a backlight 750 is arranged on the rear surface of the imaging / display device 730. In addition, a diffuser 760 is disposed on the front surface of the imaging / display device 730 so as to make the dot light unique to the liquid crystal inconspicuous.

【0025】また、凹面ハーフミラー兼レンズ740
は、上述した撮像装置のための凹レンズの機能を兼用す
るものである。すなわち、撮像装置の機能を付加しない
場合には、液晶表示装置からの画像を反射させる凹面ハ
ーフミラーの機能だけでよいが、本例では、撮像装置の
視野角を10°〜20°程度広げるために、凹レンズの
機能を兼用したものとなっている。この凹面ハーフミラ
ー兼レンズ740では、前方の入射光を後方のハーフミ
ラー710に導くとともに、ハーフミラー710からの
反射光を反射して、人の眼に供給するものである。ま
た、液晶シャッタ790は、前方の光を装置内に入射さ
せるか、遮断するかを切り換えるものである。
A concave half mirror / lens 740
Has the function of the concave lens for the above-described imaging device. That is, when the function of the imaging device is not added, only the function of the concave half mirror that reflects the image from the liquid crystal display device is sufficient. In this example, the viewing angle of the imaging device is increased by about 10 ° to 20 °. In addition, the function of the concave lens is also used. The concave half mirror / lens 740 guides the forward incident light to the rear half mirror 710, reflects the reflected light from the half mirror 710, and supplies the reflected light to the human eye. Further, the liquid crystal shutter 790 switches between making the front light enter the device and blocking it.

【0026】ハーフミラー710は、凹面ハーフミラー
兼レンズ740からの入射した光の一部を90°を反射
させて撮像/表示装置730に導き、残りの一部を人の
眼に導く。したがって、本例の装置では、液晶シャッタ
790が開いている状態で、前方の光の一部が直接眼に
入るため、ディスプレイ映像と背景映像の両方を重ねて
見ることができるシースルー機能が実現されている。ま
た、ハーフミラー710で90°反射した光は、撮像/
表示装置730に導かれ、上述した撮像装置の原理によ
って撮像動作が行われる。したがって、この撮像信号を
記録したり、あるいは表示装置側に送って拡大表示する
ことが可能である。
The half mirror 710 reflects a part of the light incident from the concave half mirror / lens 740 at 90 ° and guides the reflected light to the image pickup / display device 730, and guides the remaining part to the human eye. Therefore, in the device of the present example, since a part of the forward light directly enters the eyes when the liquid crystal shutter 790 is open, a see-through function that allows both the display image and the background image to be viewed in an overlapping manner is realized. ing. The light reflected at 90 ° by the half mirror 710 is used for imaging /
The image is guided to the display device 730 and an imaging operation is performed based on the above-described principle of the imaging device. Therefore, it is possible to record this image pickup signal or to send it to the display device side for enlarged display.

【0027】また、撮像/表示装置730の表示装置に
よって表示された光信号は、その一部がハーフミラー7
10で90°反射して凹面ハーフミラー兼レンズ740
に導かれる。そして、その一部が凹面ハーフミラー兼レ
ンズ740の凹面で反射し、ハーフミラー710を通過
して人の眼に導かれ、上述した拡大映像として見ること
ができる。ここで、液晶シャッタ790を閉じて背景映
像を遮断すれば、あたかも劇場で大画面映像を鑑賞して
いるような状態を得ることができる。
A part of the optical signal displayed by the display device of the image pickup / display device 730 is
A concave half mirror and lens 740 that reflects 90 ° at 10
It is led to. Then, a part thereof is reflected by the concave surface of the concave half mirror / lens 740, passes through the half mirror 710, is guided to the human eye, and can be viewed as the above-described enlarged image. Here, by closing the liquid crystal shutter 790 and blocking the background image, it is possible to obtain a state as if watching a large screen image in a theater.

【0028】以上のようにして、本発明の撮像装置をヘ
ッドマウントディスプレイ装置に適用することにより、
小型軽量で、フォーカス等の取り扱いが容易な撮像と表
示の兼用装置を構成することができる。
As described above, by applying the imaging device of the present invention to a head-mounted display device,
It is possible to constitute a small-sized and light-weight imaging and display device that is easy to handle such as focus.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明の撮像装置で
は、多数の撮像画素をマトリクス状に配列した撮像パネ
ルの前面に、各撮像画素に対応して多数のマイクロ望遠
鏡をマトリクス状に配列した望遠鏡アレイパネルを設け
ることにより、望遠鏡アレイパネルの各マイクロ望遠鏡
に前方より入射した光のうち、各マイクロ望遠鏡の直径
とほぼ同じ大きさで、ほぼ平行に入射した光だけが撮像
パネルの各撮像画素に入射するようにした。このため、
簡易な層構造で薄型化や低廉化を達成でき、またフォー
カス調整等が不要で取り扱いの容易な撮像装置を構成で
きる。
As described above, in the imaging apparatus according to the present invention, a large number of micro telescopes are arranged in a matrix corresponding to each imaging pixel on the front surface of an imaging panel in which a large number of imaging pixels are arranged in a matrix. By providing the telescope array panel, only light having a size substantially the same as the diameter of each micro telescope and incident substantially parallel to each micro pixel of the micro telescopes of the telescope array panel from the front is obtained from each imaging pixel of the imaging panel. To be incident. For this reason,
With a simple layer structure, it is possible to achieve a reduction in thickness and cost, and it is possible to configure an imaging device that does not require focus adjustment and is easy to handle.

【0030】特に上述した従来例のように、光の入射角
を規制する手段を必要とせず、ほぼ無限遠にフォーカス
を結んだ光学系を構成でき、光学系と受光素子との動作
距離(ワーキングディスタンス)の制約を小さくできる
とともに、独立した各画素への光束が平行光束であるた
め、各画素はフォーカスフリーとなり、どこからでもピ
ントが合う撮像装置を構成できる。
In particular, unlike the above-described conventional example, an optical system focused at almost infinity can be formed without the need for a means for regulating the incident angle of light, and the operating distance between the optical system and the light receiving element (working distance) Distance) can be reduced, and since the light flux to each independent pixel is a parallel light flux, each pixel is free of focus, and an image pickup apparatus that can focus from anywhere can be configured.

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

【図1】本発明による撮像装置の原理的な構成例を示す
概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the principle configuration of an imaging device according to the present invention.

【図2】図1に示す撮像装置の要部を拡大して示す概略
断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged main part of the imaging device shown in FIG. 1;

【図3】本発明による撮像装置の原理的な第2の構成例
を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a second principle configuration example of the imaging apparatus according to the present invention.

【図4】望遠鏡アレイパネルの他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view showing another example of the telescope array panel.

【図5】図1に示す撮像装置を液晶表示装置と組み合わ
せた場合の層構造の詳細を示す要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing details of a layer structure when the imaging device shown in FIG. 1 is combined with a liquid crystal display device.

【図6】図5に示す装置の正面図である。6 is a front view of the device shown in FIG.

【図7】図5に示す装置における表示動作と撮像動作の
タイミングを示すタイミングチャートである。
7 is a timing chart showing timings of a display operation and an imaging operation in the device shown in FIG.

【図8】図5に示す装置における回路構成を示すブロッ
ク図である。
8 is a block diagram showing a circuit configuration in the device shown in FIG.

【図9】本発明を適用したヘッドマウントディスプレイ
装置の光学系の原理を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the principle of an optical system of a head mounted display device to which the present invention has been applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100……撮像パネル、110……撮像画素、200…
…望遠鏡アレイパネル、210……マイクロ望遠鏡、3
00……凹レンズ。
100 imaging panel, 110 imaging pixel, 200
… Telescope array panel, 210… Micro telescope, 3
00 ... a concave lens.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれ撮像素子よりなる多数の撮像画
素をマトリクス状に配列した撮像パネルと、 前記撮像パネルの前面に所定の間隔をもって配置され、
前記各撮像画素に対応して多数のマイクロ望遠鏡をマト
リクス状に配列した望遠鏡アレイパネルと、 を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging panel in which a plurality of imaging pixels each including an imaging element are arranged in a matrix; and an imaging panel arranged at a predetermined interval on a front surface of the imaging panel;
An imaging device comprising: a telescope array panel in which a large number of micro telescopes are arranged in a matrix in correspondence with each of the imaging pixels.
【請求項2】 前記マイクロ望遠鏡は、ケプラー式また
はガリレイ式の屈折望遠鏡であることを特徴とする請求
項1記載の撮像装置。
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the micro telescope is a Kepler-type or Galilean-type refraction telescope.
【請求項3】 前記望遠鏡アレイパネルは、光学系材料
よりなる基板を有し、前記基板の両面に各望遠鏡のレン
ズ面を形成して構成したことを特徴とする請求項1記載
の撮像装置。
3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the telescope array panel has a substrate made of an optical system material, and has a lens surface of each telescope formed on both surfaces of the substrate.
【請求項4】 前記望遠鏡アレイパネルの前面に、凹レ
ンズを設けたことを特徴とする請求項1記載の撮像装
置。
4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a concave lens is provided on a front surface of the telescope array panel.
【請求項5】 前記凹レンズは、フレネルレンズ形状を
有することを特徴とする請求項4記載の撮像装置。
5. The imaging device according to claim 4, wherein the concave lens has a Fresnel lens shape.
【請求項6】 前記撮像パネルは、前記各撮像画素の間
に、それぞれ表示素子よりなる表示画素をマトリクス状
に配列した表示装置を具備していることを特徴とする請
求項1記載の撮像装置。
6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging panel includes a display device in which display pixels each including a display element are arranged in a matrix between the respective imaging pixels. .
【請求項7】 前記撮像画素にて撮像した画像を前記表
示装置によって表示することを特徴とする請求項6記載
の撮像装置。
7. The imaging device according to claim 6, wherein the image captured by the imaging pixel is displayed by the display device.
【請求項8】 前記表示装置は、前記撮像画素にて撮像
した画像に基づいて仮想ミラー表示を行う手段を有して
いることを特徴とする請求項7記載の撮像装置。
8. The imaging device according to claim 7, wherein the display device has a unit that performs virtual mirror display based on an image captured by the imaging pixel.
【請求項9】 前記撮像パネルと前記望遠鏡アレイパネ
ルとの間に、前記各撮像素子に対応してカラーフィルタ
を設けたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
9. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a color filter is provided between the imaging panel and the telescope array panel, corresponding to each of the imaging elements.
【請求項10】 前記カラーフィルタは、前記各撮像素
子に選択的に設けられていることを特徴とする請求項9
記載の撮像装置。
10. The color filter according to claim 9, wherein the color filter is selectively provided in each of the image sensors.
An imaging device according to any one of the preceding claims.
【請求項11】 前記カラーフィルタは、赤外線遮断フ
ィルタを含むことを特徴とする請求項9記載の撮像装
置。
11. The imaging device according to claim 9, wherein the color filter includes an infrared cutoff filter.
【請求項12】 人の頭部に装着され、前記撮像装置に
よって前記人の視界前方の像を撮像するとともに、前記
表示装置によって前記人が目視可能に画像を表示するヘ
ッドマウント装置に組み込まれていることを特徴とする
請求項7記載の撮像装置。
12. A head mounted device that is mounted on a head of a person and captures an image in front of the field of view of the person by the imaging device, and displays the image by the display device so that the person can view the image. The imaging device according to claim 7, wherein:
【請求項13】 前記ヘッドマウント装置は、視界前方
に配置された凹面ハーフミラー兼レンズと、前記凹面ハ
ーフミラー兼レンズの内側に略45°の角度で配置され
たハーフミラーと、前記ハーフミラーからの反射光を入
光する位置に配置された前記表示装置を含む撮像装置と
を有し、 前記凹面ハーフミラー兼レンズを通して入射した視界前
方の光を前記ハーフミラーを通過させて人の眼に導くと
ともに、前記ハーフミラーで反射させて前記撮像装置に
導き、前記表示装置の画像を前記凹面ハーフミラー兼レ
ンズおよびハーフミラーで反射させ、この反射光をハー
フミラーを通過させて人の眼に導くようにしたことを特
徴とする請求項12記載の撮像装置。
13. A head mount device comprising: a concave half mirror / lens disposed in front of a field of view; a half mirror disposed at an angle of approximately 45 ° inside the concave half mirror / lens; And an imaging device including the display device disposed at a position where the reflected light is incident. The light in front of the field of view incident through the concave half mirror / lens is passed through the half mirror and guided to human eyes. At the same time, the light is reflected by the half mirror and guided to the imaging device, and the image of the display device is reflected by the concave half mirror / lens and half mirror, and the reflected light is passed through the half mirror and guided to the human eye. 13. The imaging device according to claim 12, wherein:
【請求項14】 前記撮像装置の前面にはディフューザ
が配置され、前記撮像装置の後面にはバックライトが配
置されていることを特徴とする請求項13記載の撮像装
置。
14. The imaging device according to claim 13, wherein a diffuser is disposed on a front surface of the imaging device, and a backlight is disposed on a rear surface of the imaging device.
【請求項15】 前記凹面ハーフミラー兼レンズの外側
にシャッタが配置されていることを特徴とする請求項1
3記載の撮像装置。
15. A shutter according to claim 1, wherein a shutter is disposed outside said concave half mirror and lens.
3. The imaging device according to 3.
JP9283382A 1997-10-16 1997-10-16 Image pickup device Pending JPH11122544A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9283382A JPH11122544A (en) 1997-10-16 1997-10-16 Image pickup device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9283382A JPH11122544A (en) 1997-10-16 1997-10-16 Image pickup device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11122544A true JPH11122544A (en) 1999-04-30

Family

ID=17664796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9283382A Pending JPH11122544A (en) 1997-10-16 1997-10-16 Image pickup device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11122544A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002267806A (en) * 2001-03-12 2002-09-18 Sekisui Chem Co Ltd Lens sheet and display device
JP2010249907A (en) * 2009-04-13 2010-11-04 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Photographing device and imaging method
WO2018066225A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 キヤノン株式会社 Imaging display device and wearable device
JP2018152748A (en) * 2017-03-14 2018-09-27 株式会社リコー Imaging/display device of stereoscopic image and head mount device
JP2020048185A (en) * 2018-09-18 2020-03-26 キヤノン株式会社 Image display device, wearable device, and image display system
CN114879355A (en) * 2021-02-05 2022-08-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Telescope structure and manufacturing method thereof
US11797259B2 (en) 2018-09-18 2023-10-24 Canon Kabushiki Kaisha Imaging display device, wearable device, and imaging display system
US11972045B2 (en) 2019-06-28 2024-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Imaging display device and wearable device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002267806A (en) * 2001-03-12 2002-09-18 Sekisui Chem Co Ltd Lens sheet and display device
JP2010249907A (en) * 2009-04-13 2010-11-04 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Photographing device and imaging method
WO2018066225A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 キヤノン株式会社 Imaging display device and wearable device
US11057551B2 (en) 2016-10-07 2021-07-06 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing and display apparatus and wearable device
US11706518B2 (en) 2016-10-07 2023-07-18 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing and display apparatus and wearable device
US11943527B2 (en) 2016-10-07 2024-03-26 Canon Kabushiki Kaisha Image capturing and display apparatus and wearable device
JP2018152748A (en) * 2017-03-14 2018-09-27 株式会社リコー Imaging/display device of stereoscopic image and head mount device
JP2020048185A (en) * 2018-09-18 2020-03-26 キヤノン株式会社 Image display device, wearable device, and image display system
US11797259B2 (en) 2018-09-18 2023-10-24 Canon Kabushiki Kaisha Imaging display device, wearable device, and imaging display system
US11972045B2 (en) 2019-06-28 2024-04-30 Canon Kabushiki Kaisha Imaging display device and wearable device
CN114879355A (en) * 2021-02-05 2022-08-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Telescope structure and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6104431A (en) Visual axis detecting apparatus and method including scanning light source, and image device using same
US5581399A (en) Binoculars
JP4728793B2 (en) Display device and control method thereof
TW200819899A (en) Combination camera/projector system
KR20140120467A (en) Auto focus system of camera device, and camera device using the same
JPH06153190A (en) Picture display/image pickup device
US20080055535A1 (en) Transparent display
JPH06245209A (en) Camera integrated display device
JPH07218864A (en) Three-dimensional image display device
JP5144006B2 (en) Camera with display screen
JPH11122544A (en) Image pickup device
JPH10336496A (en) Thin profile digital camera
JP2000105348A (en) Picture observation device
JPH08278476A (en) Liquid crystal display panel and head mount display
JP3384591B2 (en) Fixed head video camera
JPH08254604A (en) Optical element, picture display device and image pickup unit using it
JPH0411485A (en) Image display/image pickup device
JP3386082B2 (en) Viewfinder in imaging equipment
JP3480562B2 (en) Image input / output device
JPH10104752A (en) Printer
JP2001264854A (en) Finder device and optical equipment using it
JP2001008067A (en) Digital camera system displaying image via optical view finder and its method
JP2751112B2 (en) Imaging display device
US20060060758A1 (en) Control of an image intensifier
US20090079861A1 (en) Digital Camera with Interchangeable Lens and an Electronic Viewfinder