JPH1152485A - Display device for picture - Google Patents

Display device for picture

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Publication number
JPH1152485A
JPH1152485A JP9220945A JP22094597A JPH1152485A JP H1152485 A JPH1152485 A JP H1152485A JP 9220945 A JP9220945 A JP 9220945A JP 22094597 A JP22094597 A JP 22094597A JP H1152485 A JPH1152485 A JP H1152485A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spherical surface
image
curvature
radius
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP9220945A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Shimizu
恭一 清水
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP9220945A priority Critical patent/JPH1152485A/en
Publication of JPH1152485A publication Critical patent/JPH1152485A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the display device of a virtual environmental video using a concave mirror so that a virtual image can be observed in the state that the distortion is reduced and with high presence. SOLUTION: This display device is constituted so that a ring-like concave mirror consisting of one part of a spherical surface as the radius of curvature is R2 is used, a ring-like original picture being made as an object to be displayed is enlarged and reflected and a virtual image formed on an image surface is made into a display picture. When the shortest distance between the installing position of the original picture 12 of being made as the object to be displayed and the reflection surface of the concave mirror 1 is defined as αR2, the value of α is set within the range of 0.35<=α<=0.45. Thus, the powerful virtual image in the state that the visual field margin is sufficient, the high presence is obtained and the distortion is reduced, can be recognized on an image surface 15 by plural observers riding in a car.

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、体感ゲーム、シミ
ュレータ、その他の仮想環境映像の分野で、複数の観察
者に対して高い臨場感を有する仮想環境映像を観察させ
ることができるようにした画像の表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image for enabling a plurality of observers to observe a virtual environment image having a high sense of reality in the field of bodily sensation games, simulators and other virtual environment images. Related to a display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】静止画像や動画像によるプレゼンテーシ
ョン、ゲーム機、各種のシミュレータ、その他、各種の
目的のために表示させた画像を、その画像の観察者に高
い臨場感を与えることができるようにするための画像の
表示手段としては、従来から各種の表示手段が提案され
て来ている。ところで、野外の風景などは、一般に観察
者から数メートル乃至数百メートルの範囲にある場合が
多いから、前記した野外の風景を表示しようとする場合
に、大きな画面を表示できる大型のディスプレイを観察
者の近傍に設置したところで、高い臨場感や画面への没
入感が得られ難いのである。それは、前記のように観察
者の近傍に設置された大型のディスプレイ上に表示され
る画像についての観察者の認識は、眼の両眼視差と、眼
の水晶体の距離調節との輻輳動作によって近距離画像と
して認識されるからである。
2. Description of the Related Art A still image or moving image presentation, a game machine, various simulators, and other images displayed for various purposes can be provided to a viewer of the image with high realism. Various display means have been proposed as display means for displaying images. By the way, since the outdoor scenery is generally in a range of several meters to several hundred meters from the observer, when trying to display the outdoor scenery described above, observe a large display capable of displaying a large screen. It is difficult to obtain a high sense of realism and a feeling of immersion in the screen when installed near the user. That is, as described above, the observer's recognition of the image displayed on the large display installed near the observer is based on the convergence operation of the binocular parallax of the eye and the distance adjustment of the crystalline lens of the eye. This is because it is recognized as a distance image.

【0003】それで表示された画像が、前記した眼の両
眼視差と、水晶体の距離調節との輻輳動作により、遠距
離画像として観察者に認識させることができるように、
表示の対象にされている画像を凹面鏡によって反射させ
て、像面に生じた虚像を観察者が観察できるようにする
ことにより、画像の表示のために使用される実際の空間
が狭くても、観察者が大視野内の遠方に大きな表示画像
として観察できるようにした表示装置として、例えば図
3に例示されているような構成態様の表示装置が考えら
れている。図3に示す表示装置において、1は球面の一
部で構成されている凹面鏡であり、また、2は表示の対
象にされている画像(原画像)が映出される透過型のス
クリーンであって、前記の透過型のスクリーン2上に
は、原画像の投影機3から投影された表示の対象にされ
ている画像が反射鏡4を介して結像される。
[0003] The displayed image can be recognized by a viewer as a long-distance image by the convergence operation of the binocular parallax of the eye and the distance adjustment of the crystalline lens.
By reflecting the image being displayed by the concave mirror so that the observer can observe the virtual image generated on the image plane, even if the actual space used for displaying the image is small, As a display device that enables an observer to observe a large display image at a distance in a large visual field, for example, a display device having a configuration as illustrated in FIG. 3 has been considered. In the display device shown in FIG. 3, reference numeral 1 denotes a concave mirror composed of a part of a spherical surface, and reference numeral 2 denotes a transmission screen on which an image (original image) to be displayed is projected. On the transmissive screen 2, an image to be displayed projected from the projector 3 of the original image is formed via the reflecting mirror 4.

【0004】前記した原画像の投影機3としては、例え
ば照明光源と、照明光学系と、投影光学系とを含んで構
成されているスライド投影機や、動画像フィルムの投影
機(映写機)が用いられたり、透過型(または反射型)
のライトバルブ(アクティブマトリックス型液晶ライト
バルブ、電気書込み光読出し型空間光変調素子、光書込
み光読出し型空間光変調素子)を用いて構成されている
投影機等の内から任意の構成態様のものが選択使用され
る他、陰極線管ディスプレイ、プラズマディスプレイ等
が使用されてもよい。そして、図3に例示してある表示
装置では、原画像の投影機3から透過型のスクリーン2
に結像された表示の対象にされている画像2ofが凹面
鏡1によって反射されることにより、観察者5,5…は
凹面鏡1の設置位置よりも遠方の図中における点線で示
す像面6に拡大された虚像6fが存在しているものとし
て観察されることになる。
As the projector 3 for the original image, for example, a slide projector including an illumination light source, an illumination optical system, and a projection optical system, and a projector for a moving image film (projector) are used. Used or transmissive (or reflective)
Of any configuration from among projectors and the like configured using a light valve (active matrix liquid crystal light valve, electric writing light reading type spatial light modulator, optical writing light reading type spatial light modulator) May be used, and a cathode ray tube display, a plasma display, or the like may be used. In the display device illustrated in FIG. 3, the transmission screen 2 is transmitted from the projector 3 of the original image.
Are reflected by the concave mirror 1, the observers 5, 5... Move to an image plane 6 indicated by a dotted line in the drawing, which is farther from the installation position of the concave mirror 1. The enlarged virtual image 6f is observed as being present.

【0005】さて、人間の視差立体感覚は近距離に関し
ては有効に知覚されるが、ある程度以上の遠方の画像に
ついての視差立体感覚は無効となること、及び眼の水晶
体の距離調節動作が、前記した凹面鏡1の反射によって
凹面鏡1の設置位置よりも遠方の図中における点線で示
す像面6の虚像6fについても、遠方の実景に対する場
合と同様に行なわれる、ということにより、これまでに
図3を参照して説明してきた表示装置は、前記した凹面
鏡1による虚像6fと、遠方の実景との区別がつき難
く、前記の虚像2ofによっても遠方の実景に対する場
合と同様の高い臨場感や画面への没入感が容易に得られ
易いという点と、観察者5,5…によって認識される前
記した虚像6fまでの距離は、実在しないものであるた
めに、狭い実空間を用いて遠距離に存在しているかのよ
うな画像の表示を容易に実現できるという点で優れてい
ると考えられる。
Although the parallax stereoscopic sensation of a human can be effectively perceived at a short distance, the parallax stereoscopic sensation of a distant image of a certain degree or more is invalidated, and the operation of adjusting the distance of the crystalline lens of the eye is performed as described above. Due to the reflection of the concave mirror 1, the virtual image 6f of the image plane 6 indicated by the dotted line in the figure, which is farther from the installation position of the concave mirror 1, is performed in the same manner as in the case of the distant real scene. Is difficult to distinguish between the virtual image 6f by the concave mirror 1 and the distant real scene, and the virtual image 2of also provides the same high realism and screen as in the case of the distant real scene. The distance between the virtual image 6f and the virtual image 6f recognized by the observers 5, 5,... Does not exist. There is believed to be superior in terms of an indication of whether the kind of image is present in the long distance can be easily realized.

【0006】しかしながら、図3を参照して既述した表
示装置によって、複数の観察者5,5…のすべてに等し
く高い臨場感の画像を認識させようとしても、凹面鏡1
に内在している歪の点からみて容易なことではない。す
なわち、表示装置によって歪の無い高い臨場感の画像を
認識させようとするためには、表示装置中で使用される
凹面鏡1の反射面が、曲率分布が均一である高精度の球
面の一部によって形成されているものであることが必要
とされるが、例えば街路に設けられている交通安全用の
球面鏡を見ても、一般の市場製品は面精度が良好である
とはいえないから、曲率が大きな凹面鏡を精度良く経済
的に製作することは困難である。
However, even if the display device described with reference to FIG. 3 attempts to make all of the plurality of observers 5, 5...
However, it is not easy in terms of the distortion inherent in. In other words, in order to make the display device recognize an image with a high sense of reality without distortion, the reflecting surface of the concave mirror 1 used in the display device must be a part of a highly accurate spherical surface having a uniform curvature distribution. It is necessary to be formed by, for example, even if you look at the spherical mirror for traffic safety provided on the street, since general market products can not be said to have good surface accuracy, It is difficult to accurately and economically produce a concave mirror having a large curvature.

【0007】それで、曲率の大きな凹面鏡を含んで構成
される表示装置が、経済性の点も考慮して製作されたこ
とにより、使用される凹面鏡の反射面に曲率分布の不均
一性があったり、表示の対象にされる画像と凹面鏡との
距離の設定が精密でなかったりした場合には、部分的に
歪んでいる状態の虚像が発生し、高い臨場感効果や画面
への没入感効果のない表示画像しか得られない状態にな
る。したがって、高い臨場感の画像を認識させることが
可能な程度の画像歪におさえるためには、拡大率を低下
させるなどの対策が必要とされる。また、前記した図3
を参照して既述した表示装置を用いても、複数の観察者
の周囲全体を仮想環境画像で包み込むような状態として
観察者に画像を観察させるようにすることはできない。
Since a display device including a concave mirror having a large curvature is manufactured in consideration of economy, the concave mirror used has a non-uniform curvature distribution on the reflection surface. If the distance between the image to be displayed and the concave mirror is not precise, a virtual image with a partially distorted state will be generated, resulting in a high realistic effect and an immersive effect on the screen. A state in which only a display image that does not exist is obtained. Therefore, in order to suppress the image distortion to such an extent that an image with a high sense of reality can be recognized, measures such as lowering the enlargement ratio are required. In addition, FIG.
However, even if the display device described above with reference to is used, the observer cannot observe the image in such a state that the entire surroundings of the plurality of observers are wrapped in the virtual environment image.

【0008】ところで、複数の観察者の周囲を包み込む
ような仮想環境画像を構成する手段としては、例えば図
5に例示されているような表示装置が知られている。図
5において7は魚眼レンズを投影光学系に使用した超広
角プロジェクタであり、前記の超広角プロジェクタ7か
ら投影された画像を、半球状のドームスクリーン8に投
影して、観察者5,5…によって前記の半球状のドーム
スクリーン8に投影された画像を観察させるようにす
る。
As a means for constructing a virtual environment image that wraps around a plurality of observers, for example, a display device as illustrated in FIG. 5 is known. In FIG. 5, reference numeral 7 denotes an ultra-wide-angle projector using a fish-eye lens as a projection optical system. The image projected from the ultra-wide-angle projector 7 is projected on a hemispherical dome screen 8, and is observed by observers 5, 5,. The image projected on the hemispherical dome screen 8 is observed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した図5
に例示した表示装置では、遠方の実景に対する場合と同
様の高い臨場感や画面への没入感が得られるような画像
を、半球状のドームスクリーン8に投影させた画像から
観察者に認識させるようにするためには、表示装置の構
成に使用されるべき半球状のドームスクリーン8とし
て、実寸法が数十メートルというようなものが必要とさ
れる。事実、プラネタリウムや、オムニマックス映画な
どにおいては、高い臨場感を観察者に与えるために、巨
大な寸法のドームスクリーンを用いているが、そのよう
な構成の表示装置は高価なものになるということが問題
になる。本発明は、前記のような巨大なドームスクリー
ン等を用いることなく、前記した図3について説明した
ような表示装置の構成原理を有効に利用して、複数の観
察者に対して、高い臨場感を与えることのできる仮想環
境画像を観察させうる画像の表示装置を提供する。
However, as shown in FIG.
The display device illustrated in FIG. 1 allows an observer to recognize, from an image projected on the hemispherical dome screen 8, an image that provides a high sense of realism and a feeling of immersion on the screen as in the case of a distant real scene. In order to achieve this, a hemispherical dome screen 8 to be used in the configuration of the display device needs to have an actual size of several tens of meters. In fact, planetariums, omnimax movies, etc. use huge dome screens to give viewers a high sense of reality, but such a display device is expensive. Is a problem. The present invention effectively utilizes the configuration principle of the display device described with reference to FIG. 3 described above without using a huge dome screen or the like as described above, and provides a high sense of realism to a plurality of observers. The present invention provides an image display device capable of observing a virtual environment image capable of giving an image.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、曲率半径がR
1の第1の球面と、前記した第1の球面と同心で、か
つ、前記した第1の球面の曲率半径のR1の2倍未満の
曲率半径R2を有する第2の球面とにおける前記した第
1の球面の一部に、表示の対象にされている原画像を形
成させる手段と、前記した第1の球面の一部に形成させ
た原画像を、前記した第2の球面の一部に形成させた凹
面鏡で反射させて、前記の凹面鏡によって生じた原画像
の虚像が複数の観察者で観察できるようにした画像の表
示装置、及び前記した画像の表示装置において、曲率半
径がR1の第1の球面と、前記した第1の球面と同心
で、かつ、前記した第1の球面の曲率半径のR1の2倍
未満の曲率半径R2を有する第2の球面とにおける第1
の球面の一部に形成される原画像の形成領域の最長弧と
第2の球面の一部に形成される凹面鏡の最長弧とが、前
記の球の中心に対して張るそれぞれの中心角を、最大で
200度にして構成した画像の表示装置、ならびに、前
記した画像の表示装置において、第1の球面の曲率半径
R1と第2の球面の曲率半径R2との間に、 R1=β
・R2 の関係があるときに、前記したβの値を、0.
55≦β≦0.65 の範囲に設定してなる画像の表示
装置、及び前記した画像表示装置において、第1の球面
の一部に形成させた原画像の形成領域が観察者によって
直接に視認できないようにするための遮光部材を、前記
した原画像の形成領域の周辺に設けてなる画像の表示装
置、及び曲率半径がR1の第1の球面と、前記した第1
の球面と同心で、かつ、前記した第1の球面の曲率半径
のR1の2倍未満の曲率半径R2を有する第2の球面と
における前記した第1の球面の複数の部分に、それぞれ
表示の対象にされている原画像を個別に形成させる手段
と、前記した第1の球面の複数の部分に個別に形成させ
た原画像を、前記した第2の球面の複数の部分に形成さ
せた凹面鏡で反射させて、前記の凹面鏡によって生じた
原画像の虚像が、複数の観察者で観察できるようにした
画像の表示装置を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the radius of curvature is R
A first spherical surface and a second spherical surface concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. Means for forming an original image to be displayed on a part of one spherical surface, and an original image formed on a part of the first spherical surface described above on a part of the second spherical surface. In the image display device in which the virtual image of the original image generated by the concave mirror is reflected by the concave mirror formed so that a plurality of observers can observe the virtual image, the radius of curvature is R1 in the image display device. A first spherical surface and a second spherical surface concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface.
The longest arc of the original image forming region formed on a part of the spherical surface and the longest arc of the concave mirror formed on a part of the second spherical surface define respective central angles formed with respect to the center of the sphere. In the image display device configured to have a maximum of 200 degrees, and the image display device described above, R1 = β is defined between the radius of curvature R1 of the first spherical surface and the radius of curvature R2 of the second spherical surface.
-When there is a relationship of R2, the value of β is set to 0.
In the image display device set in the range of 55 ≦ β ≦ 0.65 and the image display device described above, the formation region of the original image formed on a part of the first spherical surface is directly visually recognized by the observer. An image display device in which a light-blocking member is provided around the formation region of the original image, a first spherical surface having a radius of curvature of R1;
And a second spherical surface concentric with the spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. Means for individually forming the target original image, and a concave mirror for forming the original image individually formed on a plurality of portions of the first spherical surface on a plurality of portions of the second spherical surface. And a virtual image of the original image generated by the concave mirror can be observed by a plurality of observers.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の画像の表示装置の具体的な内容を詳細に説明する。
図1は本発明の画像の表示装置の概略構成を示す側断面
図であり、また、図2は前記した図1に示す画像の表示
装置の上面図である。図1及び図2に示す本発明の画像
の表示装置において、12は曲率半径がR1の第1の球
面の一部で構成されている透過スクリーンであり、ま
た、11は前記した第1の球面と同心で、かつ、前記し
た第1の球面の曲率半径のR1の2倍未満の曲率半径R
2を有する第2の球面の一部に構成されている凹面鏡で
ある。13は原画像の投影機であり、この投影機13に
は投影レンズ系として広角レンズ9が使用されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific contents of an image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an image display device according to the present invention, and FIG. 2 is a top view of the image display device shown in FIG. In the image display apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, reference numeral 12 denotes a transmission screen formed by a part of a first spherical surface having a radius of curvature of R1, and 11 denotes the first spherical surface. And a radius of curvature R less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface described above.
2 is a concave mirror formed on a part of a second spherical surface having a second surface. Reference numeral 13 denotes a projector for an original image. The projector 13 uses a wide-angle lens 9 as a projection lens system.

【0012】前記の投影機13としては、既述した投影
機3と同様に、例えば照明光源と、照明光学系と、投影
光学系とを含んで構成されているスライド投影機や、動
画像フィルムの投影機(映写機)が用いられたり、透過
型(または反射型)のライトバルブ(アクティブマトリ
ックス型液晶ライトバルブ、電気書込み光読出し型空間
光変調素子、光書込み光読出し型空間光変調素子)を用
いて構成されている投影機等の内から任意の構成態様の
ものが選択使用される他、陰極線管ディスプレイ、プラ
ズマディスプレイ等が使用されてもよい。
The projector 13 is, for example, a slide projector including an illumination light source, an illumination optical system, and a projection optical system, and a moving image film, similarly to the projector 3 described above. Or a transmissive (or reflective) light valve (active matrix liquid crystal light valve, electric writing light reading spatial light modulator, optical writing light reading spatial light modulator). In addition to selecting and using an arbitrary configuration mode from among projectors and the like configured by using, a cathode ray tube display, a plasma display and the like may be used.

【0013】曲率半径がR1の第1の球面の一部で構成
されている透過スクリーン12は、それの最長弧が第1
の球面の曲率中心(第2の球面の曲率中心と同一)に対
して張る中心角が、最大で200度となるようなものと
して構成されている。また、前記した第1の球面と同心
で、かつ、前記した第1の球面の曲率半径のR1の2倍
未満の曲率半径R2を有する第2の球面の一部に構成さ
れている凹面鏡11は、それの最長弧が第2の球面の曲
率中心(第1の球面の曲率中心と同一)に対して張る中
心角が、最大で200度となるようなものとして構成さ
れている。図1に示す構成例では、前記した中心角が1
04度の場合を示している。前記した凹面鏡11と透過
スクリーン12とは、それらの各中心点が投影機13の
投影レンズ系の光軸上に位置するように配設されてい
る。
The transmission screen 12, which is constituted by a part of the first spherical surface having a radius of curvature R1, has a longest arc of the first spherical surface.
The center angle of the center of curvature of the spherical surface (same as the center of curvature of the second spherical surface) is 200 degrees at the maximum. The concave mirror 11 formed on a part of the second spherical surface concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface is The central angle formed by the longest arc with respect to the center of curvature of the second spherical surface (same as the center of curvature of the first spherical surface) is configured to be at most 200 degrees. In the configuration example shown in FIG.
The case of 04 degrees is shown. The concave mirror 11 and the transmission screen 12 are arranged such that their respective center points are located on the optical axis of the projection lens system of the projector 13.

【0014】前記した凹面鏡11は、複数の観察者が画
像の観察を良好な状態で行なうことができるように、大
きな直径を有する球体の一部を用いて構成される大型の
ものであるから、それを例えばガラスのような素材を用
いて製作することは経済的に実施が困難である。それ
で、前記した凹面鏡11は表面に金属薄膜を蒸着させて
反射面とした高分子材料膜の周縁部を気密の状態で減圧
箱10に張設し、減圧箱10における前記した高分子膜
の裏面側の空間を減圧させることによって生じる高分子
膜の表裏両面間の気圧差を用いて構成させることができ
る。
The concave mirror 11 described above is a large-sized one constructed by using a part of a sphere having a large diameter so that a plurality of observers can observe an image in a favorable state. It is economically difficult to manufacture it using a material such as glass. Therefore, the concave mirror 11 is formed by evaporating a metal thin film on the surface and extending the periphery of the polymer material film serving as the reflection surface in an airtight manner to the vacuum box 10, and the back surface of the polymer film in the vacuum box 10. It can be configured using the pressure difference between the front and back surfaces of the polymer film caused by reducing the pressure in the space on the side.

【0015】また、前記した凹面鏡11は表面に金属薄
膜を蒸着させて反射面とした高分子材料膜の周縁部を気
密の状態で減圧箱10に張設し、減圧箱10における前
記した高分子膜の裏面側の空間を減圧させるとともに、
観察者5,5…が居る観察室16内の気圧を増加させ
て、それによって生じる高分子膜の表裏両面間の気圧差
を用いて構成させることもできる。18は、前記した第
1の球面の一部に形成させた透過スクリーン12の原画
像の形成領域が、複数の観察者によって直接に視認し難
くするための遮光部材であり、また14は観察者が画像
の観察時に用いる階段状の立見席を示している。
The concave mirror 11 has a reflective surface formed by depositing a metal thin film on a surface of the polymer material film. While depressurizing the space on the back side of the membrane,
It is also possible to increase the pressure in the observation chamber 16 where the observers 5, 5,... Are located, and to use the resulting pressure difference between the front and back surfaces of the polymer film. Reference numeral 18 denotes a light-shielding member for making it difficult for a plurality of observers to directly recognize the original image forming area of the transmission screen 12 formed on a part of the first spherical surface. Indicates a step-like standing seat used when observing an image.

【0016】図1の画像の表示装置では、投影機13か
ら透過型のスクリーン12に結像された表示の対象にさ
れている原画像12ofが凹面鏡11によって反射され
ることにより、複数の観察者5,5…に凹面鏡1の設置
位置よりも遠方の図中における点線で示す像境界線15
を周辺縁として、それより遠方に拡大された虚像が存在
しているものとして観察されるようにするものであるか
ら、表示の対象にされている原画像12ofが映出され
るべき透過型のスクリーン12の設置位置は、第2の球
面の一部で構成されている凹面鏡11の焦点の位置より
も、凹面鏡11の反射面側に近い位置に設定されている
ことが必要とされる。
In the image display apparatus shown in FIG. 1, a plurality of observers are formed by reflecting an original image 12of, which is formed on a transmission type screen 12 from a projector 13 and is to be displayed, by a concave mirror 11. 5, 5,..., The image boundary 15 indicated by a dotted line in the figure, which is farther from the installation position of the concave mirror 1
Is used as a peripheral edge, and a virtual image magnified farther away is observed, so that a transmission type screen on which the original image 12of to be displayed is to be projected is displayed. It is necessary that the installation position of 12 is set to a position closer to the reflection surface side of the concave mirror 11 than the position of the focal point of the concave mirror 11 formed by a part of the second spherical surface.

【0017】前記のように凹面鏡11における焦点の位
置よりも、凹面鏡11の反射面側に近い位置に、原画像
12ofを映出させるべき透過型のスクリーン12を設
置した場合には、前記した透過型のスクリーン12に映
出された原画像(以下の記載においては「透過型のスク
リーン12に映出された原画像」を単に「原画像12o
f」のように表記することもある)は、複数の観察者
5,5…によって像境界線15を周辺縁として、それよ
り遠方に拡大された虚像(以下、虚像15fのように記
載されることもある)として観察されることになるが、
観察者によって認識される前記の虚像15fの大きさ
は、前記した原画像12ofの位置が、凹面鏡11の反
射面に近付く程小さくなり、また、原画像12ofの位
置が凹面鏡11の焦点の位置に近付く程大きくなる。
As described above, when the transmission type screen 12 on which the original image 12of is to be projected is provided at a position closer to the reflection surface side of the concave mirror 11 than the position of the focal point of the concave mirror 11, Original image projected on the screen 12 of the type (in the following description, "the original image projected on the screen 12 of the transmission type" is simply referred to as "the original image 12o").
.. may be described as a virtual image (hereinafter, referred to as a virtual image 15f) enlarged by the plurality of observers 5, 5,. Is sometimes observed),
The size of the virtual image 15f recognized by the observer becomes smaller as the position of the original image 12of approaches the reflecting surface of the concave mirror 11, and the position of the original image 12of becomes closer to the focal position of the concave mirror 11. It gets bigger as you get closer.

【0018】また、観察者5,5…によって観察される
像面15の虚像15fが、観察者の視野の全体を占める
ような状態で観察者に認識される場合には、没入感の大
きな迫力のある画像として観察者に認識されることにな
る。前記とは逆に、観察者5,5…の視野の一部だけに
像面15の虚像15fが存在していて、前記の虚像15
fの周囲に外界の光景が見えているような状態のときに
は、観察者5,5…の眼の位置の動きに伴なって見掛上
虚像15fが動くことにより、虚像15fが前記した外
界の光景中で移動するという状態になり、虚像15fが
前記した外界の光景の構成物のように認識されるため
に、観察者5,5…には没入感の小さな迫力のない画像
のように感じられることになる。
When the virtual image 15f of the image plane 15 observed by the observers 5, 5,... Is recognized by the observer so as to occupy the entire visual field of the observer, a powerful impression of immersion is obtained. The image will be recognized by the observer as a certain image. Contrary to the above, the virtual image 15f of the image plane 15 exists only in a part of the visual field of the observer 5, 5,.
When the external scene is seen around f, the apparent virtual image 15f moves with the movement of the positions of the eyes of the observers 5, 5,. Since the virtual image 15f moves in the sight, and the virtual image 15f is recognized as a component of the above-described external sight, the observers 5, 5,... Will be done.

【0019】一方、原画像12ofの位置を凹面鏡11
の焦点の位置に近付けて、虚像15fを大きくして行っ
た場合には、観察者5,5…が僅かに眼の位置を動かし
ても虚像15fが視野から消えてしまうという視野マー
ジンの減少という現象が起こるとともに、画像の歪が急
激に増加する。そして歪の大きな画像は迫力が乏しいも
のになる。前記とは逆に、原画像12ofの位置を凹面
鏡11の反射面に近付けて、虚像15fを小さくして行
った場合には、観察者5,5…が眼の位置を動かしても
虚像15fが視野から消えることはなく、視野マージン
は大きい状態になる。また、画像の歪は小さくなるが、
既述のように没入感が小さく迫力のない画像として観察
者5,5…に認識されることになる。
On the other hand, the position of the original image 12of is
When the virtual image 15f is enlarged by approaching the focal position of the eye, the virtual image 15f disappears from the visual field even if the observers 5, 5,. As the phenomenon occurs, the distortion of the image sharply increases. And an image with large distortion becomes poor. Conversely, when the position of the original image 12of is brought closer to the reflecting surface of the concave mirror 11 and the virtual image 15f is made smaller, the virtual image 15f can be moved even if the observers 5, 5,. It does not disappear from the field of view, and the field of view margin becomes large. Also, although the image distortion is small,
As described above, the viewers 5, 5,.

【0020】ところで、表示の対象にされている原画像
12ofの虚像15fを観察する観察者5,5…は、既
述のように凹面鏡11の凹面に面する側に位置している
から、前記した表示の対象にされている原画像12of
が映出されるべき透過型のスクリーン12は、観察者
5,5…によって、表示の対象にされている原画像12
ofの虚像15fを観察する際の視界を妨げない位置に
設置されていなければならない。このように、図1に示
す凹面鏡11を用いて原画像12ofの虚像15fが観
察できるようにした画像の表示装置によって、観察者が
虚像15fの観察を良好な状態で行なうようにするため
には、前記した多くの条件がそれぞれ適正に設定されて
いることが必要とされる。
The observers 5, 5,... Observing the virtual image 15f of the original image 12of which is to be displayed are located on the side facing the concave surface of the concave mirror 11 as described above. Original image 12of which is displayed
Are to be displayed by the observer 5, 5,...
It must be installed at a position that does not obstruct the field of view when observing the virtual image 15f of of. As described above, in order for the observer to observe the virtual image 15f in a favorable state by using the image display device in which the virtual image 15f of the original image 12of can be observed using the concave mirror 11 shown in FIG. In addition, it is necessary that each of the above-mentioned conditions is appropriately set.

【0021】本発明の画像の表示装置では、既述のよう
に、曲率半径がR1の第1の球面の一部に形成された表
示の対象にされている原画像の形成領域となる透過スク
リーン12の中心点と、前記した第1の球面と同心で、
かつ、前記した第1の球面の曲率半径のR1の2倍未満
の曲率半径R2を有する第2の球面の一部に形成された
凹面鏡11の中心点とを投影機13の投影レンズ系の光
軸上に位置するように配設し、前記した第1の球面の曲
率半径R1と、透過スクリーン12が一部に形成されて
いる第2の球面の曲率半径R2との関係を、 R1=β
・R2 として示したときに、前記したβの値を、
0.55≦β≦0.65 の範囲に設定することによ
り、複数の観察者5,5…に対して、没入感の大きな迫
力のある画像として観察者に認識させることができる。
図4中の曲線は前記したβの値を横軸にとって、βを
1から0.5まで変化させた状態における迫力(心理
値)の実測結果を示している。
In the image display device according to the present invention, as described above, the transmission screen which is a part of the first spherical surface having the radius of curvature R1 and is a region for forming an original image to be displayed is provided. 12 and concentric with the first spherical surface,
In addition, the center point of the concave mirror 11 formed on a part of the second spherical surface having a radius of curvature R2 smaller than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface is determined by the light of the projection lens system of the projector 13. The relationship between the radius of curvature R1 of the first spherical surface and the radius of curvature R2 of the second spherical surface where the transmissive screen 12 is partially formed is given by: R1 = β
When the value of β is expressed as R2,
By setting the range of 0.55 ≦ β ≦ 0.65, a plurality of observers 5, 5,... Can be recognized by the observer as a powerful image with a large immersive feeling.
The curve in FIG. 4 shows the measurement result of the force (psychological value) in a state where β is changed from 1 to 0.5 with the value of β described above as the horizontal axis.

【0022】また図4中の曲線は前記したβの値を横
軸にとって、βの値を1から0.5まで変化させた状態
における歪(心理値)の実測結果を示しており、さらに
図5中の曲線は前記したβの値を横軸にとって、βの
値を1から0.5まで変化させた状態における視野マー
ジンの実測結果を示している。なお、図4中の点線図示
の曲線’は、凹面鏡11として大型で高精度のものを
用いた場合に、βの値を1から0.5まで変化させた状
態における歪(心理値)の実測結果を示しているが、こ
の場合の歪は実線図示の曲線で示す歪に比べて少なく
なっている。
The curve in FIG. 4 shows the measurement results of the distortion (psychological value) when the value of β is changed from 1 to 0.5 with the value of β as the horizontal axis. The curve in 5 shows the measurement result of the visual field margin in a state where the value of β is changed from 1 to 0.5 with the value of β as the horizontal axis. In FIG. 4, a curve ′ indicated by a dotted line indicates an actual measurement of distortion (psychological value) in a state where the value of β is changed from 1 to 0.5 when the concave mirror 11 is a large and highly accurate one. Although the results are shown, the distortion in this case is smaller than the distortion indicated by the curve shown by the solid line.

【0023】図2は、図1に示す画像の表示装置を上方
から見た図である。この図2中において、凹面鏡11と
原画像の形成領域となる透過スクリーン12と、像面1
5における虚像縁15とは楕円状として示してあるが、
これは図1に示す画像の表示装置が傾斜型の虚像表示空
間を採用しているからであり、観察者5,5…によって
観察される虚像15fは正常な形状のものとして視認で
きる。
FIG. 2 is a top view of the image display device shown in FIG. In FIG. 2, a concave mirror 11, a transmissive screen 12 which is an area for forming an original image, and an image plane 1 are shown.
5, the virtual image edge 15 is shown as an ellipse,
This is because the image display device shown in FIG. 1 employs an inclined virtual image display space, and the virtual image 15f observed by the observers 5, 5,... Can be visually recognized as having a normal shape.

【0024】図1に示す本発明の実施例の画像の表示装
置は、1台の投影機13を用いている場合の構成例を示
しているが、本発明の実施に当っては複数の投影機1
3,13…を用いて、前記の複数の投影機13,13…
によって原画像の形成領域となる透過スクリーン12に
投影された複数の画像による合成画像を用いて、一層、
高解像度の表示画像を原画像の形成領域に結像させるよ
うにしてもよい。また、本発明の実施に当っては、曲率
半径がR1の第1の球面と、前記した第1の球面と同心
で、かつ、前記した第1の球面の曲率半径のR1の2倍
未満の曲率半径R2を有する第2の球面とにおける前記
した第1の球面の複数の部分に、それぞれ表示の対象に
されている原画像を個別に形成させる手段と、前記した
第1の球面の複数の部分に個別に形成させた原画像を、
前記した第2の球面の複数の部分に形成させた凹面鏡で
反射させて、前記の凹面鏡によって生じた原画像の虚像
が、複数の観察者で観察できるようにしてもよいのであ
り、このように本発明が実施された場合には、観察者
5,5…に対して上方と下方との両方に虚像を観察させ
たり、あるいは観察者5,5…の周囲,上下、の複数方
向に虚像を観察させたりすることができる。
The image display apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 shows an example of a configuration in which one projector 13 is used. Machine 1
Using the plurality of projectors 13, 13,.
By using a composite image of a plurality of images projected on the transmissive screen 12 serving as an original image forming area,
A high-resolution display image may be formed in the area where the original image is formed. Further, in the embodiment of the present invention, the first spherical surface having a radius of curvature of R1 is concentric with the first spherical surface and less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. Means for individually forming original images to be displayed on a plurality of portions of the first spherical surface with respect to a second spherical surface having a radius of curvature R2; and a plurality of portions of the first spherical surface. The original image that was individually formed on the part,
The virtual image of the original image generated by the concave mirror may be observed by a plurality of observers by being reflected by the concave mirror formed on the plurality of portions of the second spherical surface. When the present invention is implemented, the observer 5, 5,... Is caused to observe virtual images both above and below, or virtual images are formed around the observers 5, 5,. Can be observed.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように、本発明の画像表示装置は比較的に精度の低い
凹面鏡を用いても、実用上で高い臨場感を有する表示画
像が容易に得られる画像の表示装置を、経済性を損なわ
いで提供することを可能にするのであり、本発明により
既述した従来の問題点を良好に解決できる。
As is clear from the above description, the image display apparatus of the present invention can easily produce a display image having a high realistic sensation even when a concave mirror having relatively low accuracy is used. This makes it possible to provide a display device of the obtained image without impairing the economy, and the present invention can satisfactorily solve the conventional problems described above.

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

【図1】本発明の画像の表示装置の概略構成を示す側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of an image display device of the present invention.

【図2】図1に示す画像の表示装置の上面図である。FIG. 2 is a top view of the image display device shown in FIG.

【図3】本発明の画像の表示装置の構成原理及び動作原
理を説明するための表示装置の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the display device for explaining the configuration principle and operation principle of the image display device of the present invention.

【図4】画像の表示装置の動作の説明のための特性例図
である。
FIG. 4 is a characteristic example diagram for explaining the operation of the image display device.

【図5】複数の観察者の周囲全体を仮想環境画像で包み
込むような状態として観察者に画像を観察させることが
できるようにした従来の表示装置の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a conventional display device that enables an observer to observe an image in a state where the entire surroundings of a plurality of observers are wrapped in a virtual environment image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11…凹面鏡、2,12…表示の対象にされている
原画像が映出される透過型のスクリーン、3,13…投
影機、4…平面鏡、5…観察者、6,15…像面、6
f,15f…虚像、9…広角レンズ、10…減圧箱、1
4…階段状の立見席、16…観察室、18…遮光板
Reference numerals 1, 11: concave mirror, 2, 12: transmissive screen on which the original image to be displayed is projected, 3, 13: projector, 4: plane mirror, 5: observer, 6, 15: image plane , 6
f, 15f: virtual image, 9: wide-angle lens, 10: decompression box, 1
4 ... Stair-shaped standing seat, 16 ... Observation room, 18 ... Shade plate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 曲率半径がR1の第1の球面と、前記し
た第1の球面と同心で、かつ、前記した第1の球面の曲
率半径のR1の2倍未満の曲率半径R2を有する第2の
球面とにおける前記した第1の球面の一部に、表示の対
象にされている原画像を形成させる手段と、前記した第
1の球面の一部に形成させた原画像を、前記した第2の
球面の一部に形成させた凹面鏡で反射させて、前記の凹
面鏡によって生じた原画像の虚像が複数の観察者で観察
できるようにしたことを特徴とする画像の表示装置。
1. A first spherical surface having a radius of curvature of R1 and a radius of curvature R2 concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. Means for forming an original image to be displayed on a part of the first spherical surface of the second spherical surface; and an original image formed on a part of the first spherical surface. An image display device, characterized in that a virtual image of an original image generated by the concave mirror is reflected by a plurality of observers by being reflected by a concave mirror formed on a part of the second spherical surface.
【請求項2】 曲率半径がR1の第1の球面と、前記し
た第1の球面と同心で、かつ、前記した第1の球面の曲
率半径のR1の2倍未満の曲率半径R2を有する第2の
球面とにおける第1の球面の一部に形成される原画像の
形成領域の最長弧と第2の球面の一部に形成される凹面
鏡の最長弧とが、前記の球の中心に対して張るそれぞれ
の中心角を、最大で200度にすることを特徴とする請
求項1の画像の表示装置。
2. A first spherical surface having a radius of curvature R1 and a second spherical surface concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature R2 less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. The longest arc of the formation area of the original image formed on a part of the first sphere and the longest arc of the concave mirror formed on a part of the second sphere are formed with respect to the center of the sphere. 2. The image display device according to claim 1, wherein the central angles of the tensions are set to a maximum of 200 degrees.
【請求項3】 第1の球面の曲率半径R1と第2の球面
の曲率半径R2との間に、 R1=β・R2 の関係が
あるときに、前記したβの値を、0.55≦β≦0.6
5 の範囲に設定したことを特徴とする請求項1の画像
の表示装置。
3. When the radius of curvature R1 of the first spherical surface and the radius of curvature R2 of the second spherical surface have a relationship of R1 = β · R2, the value of β is 0.55 ≦ β ≦ 0.6
The image display device according to claim 1, wherein the image display device is set in a range of 5.
【請求項4】 第1の球面の一部に形成させた原画像の
形成領域が観察者によって直接に視認できないようにす
るための遮光部材を、前記した原画像の形成領域の周辺
に設けたことを特徴とする請求項1の画像の表示装置。
4. A light-shielding member is provided around the original image forming area so that an original image forming area formed on a part of the first spherical surface is not directly visible to an observer. The image display device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 曲率半径がR1の第1の球面と、前記し
た第1の球面と同心で、かつ、前記した第1の球面の曲
率半径のR1の2倍未満の曲率半径R2を有する第2の
球面とにおける前記した第1の球面の複数の部分に、そ
れぞれ表示の対象にされている原画像を個別に形成させ
る手段と、前記した第1の球面の複数の部分に個別に形
成させた原画像を、前記した第2の球面の複数の部分に
形成させた凹面鏡で反射させて、前記の凹面鏡によって
生じた原画像の虚像が、複数の観察者で観察できるよう
にしたことを特徴とする画像の表示装置。
5. A first spherical surface having a radius of curvature of R1 and a first spherical surface having a radius of curvature R2 concentric with the first spherical surface and having a radius of curvature less than twice the radius of curvature R1 of the first spherical surface. Means for individually forming original images to be displayed on a plurality of portions of the first spherical surface of the second spherical surface, and means for individually forming the original images to be displayed on the plurality of portions of the first spherical surface. The reflected original image is reflected by a concave mirror formed on a plurality of portions of the second spherical surface, so that a virtual image of the original image generated by the concave mirror can be observed by a plurality of observers. Image display device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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