[go: up one dir, main page]

JPH07250292A - Eyeball projection type video display device - Google Patents

Eyeball projection type video display device

Info

Publication number
JPH07250292A
JPH07250292A JP6040855A JP4085594A JPH07250292A JP H07250292 A JPH07250292 A JP H07250292A JP 6040855 A JP6040855 A JP 6040855A JP 4085594 A JP4085594 A JP 4085594A JP H07250292 A JPH07250292 A JP H07250292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical path
image display
optical
eyeball
image
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.)
Withdrawn
Application number
JP6040855A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kodama
裕 児玉
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP6040855A priority Critical patent/JPH07250292A/en
Publication of JPH07250292A publication Critical patent/JPH07250292A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an eyeball projection type video display device with which plural images in different image forming states can be simultaneously observed or can be observed while being switched and the projecting position of an image can be changed corresponding to the change of the image. CONSTITUTION:Concerning the eyeball projection type video display device provided with a video display element 13 and a projective optical system for projecting the image displayed on this video display element onto the eyeball 3 of an observer, the projective optical system is provided with an optical path forming means 14 for forming plural optical paths by branching an optical path from the video display device. Optical elements 15 and 16 provided with different types of optical performance are arranged at these plural optical paths, and light flux passed through one of these plural optical paths at least is selectively guided to the eyeball of the observer by optical path selecting means 16 and 21.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、観察者の眼球内に映像
を投影する眼球投影型映像表示装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eyeball projection type image display device for projecting an image into the eyeball of an observer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CRTディスプレイや液晶表
示素子等の映像表示素子を用いて映像を表示させ、その
映像をレンズ系や凹面鏡等の光学系を用いて観察者の眼
球内網膜上に直接投影するようにした眼球投影型映像表
示装置が知られている。この種の装置においては、光学
系の倍率を大きくすることにより小型の映像表示素子を
用いても大画面の像を得ることができる。また最近は、
この種の映像表示装置を観察者の頭部に装着するための
支持部を設けた頭部装着型映像表示装置が注目されてい
る。この頭部装着型映像表示装置は、観察者が任意の姿
勢で大画面像を見ることができるという新しいタイプの
映像表示装置である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image is displayed by using an image display device such as a CRT display or a liquid crystal display device, and the image is directly displayed on the retina in the eyeball of an observer by using an optical system such as a lens system or a concave mirror. 2. Description of the Related Art There is known an eyeball projection type image display device for projecting. In this type of device, a large screen image can be obtained by using a small image display element by increasing the magnification of the optical system. Also recently
Attention has been focused on a head-mounted image display device provided with a support for mounting this type of image display device on the observer's head. This head-mounted image display device is a new type of image display device that allows an observer to see a large screen image in any posture.

【0003】頭部に装着可能な眼球投影型映像表示装置
の一般的な例として特開平2ー281891号公報に記
載のものを図8に示す。図8(a)は頭部装着型映像表
示装置を観察者が装着している様子を示す図、図8
(b)は頭部装着型映像表示装置の内部構造の一部を示
した正面図である。図において、頭部装着型映像表示装
置50は光学系等を含む本体51と装置を観察者の頭部
52に装着保持するためのバンド状のフレーム53とか
らなっている。本体51の内部には、観察者の左右の眼
球に対応して各々バックライト54を有する液晶表示素
子55が配置されており、液晶表示素子55と眼球との
間に眼球投影レンズ56が配置されている。バックライ
ト54から発した光束は、液晶表示素子55の映像表示
部を通過し眼球投影レンズ56を介して観察者の眼球に
導かれ、液晶表示素子55に表示された映像が観察者の
左右の眼球内の網膜上に各々結像する。これにより、観
察者は拡大された映像の虚像を観察することができる。
又、左右の液晶表示素子55に視差を持つ映像を表示す
ることにより、立体観察を行なうことができる。この場
合、輻輳角と視度、即ち左右の眼球の光軸が交わる位置
と左右の眼球が各々ピント合わせする位置とを一致させ
ないと観察していて違和感が生じるため、この従来例で
は液晶表示素子55の位置を若干内側に寄せると共に虚
像を有限距離に形成するようにして輻輳角と視度の一致
を良くしている。
FIG. 8 shows a general example of an eyeball projection type image display apparatus that can be mounted on the head, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-281891. FIG. 8A is a diagram showing a state in which an observer is wearing the head-mounted image display device.
(B) is a front view showing a part of the internal structure of the head-mounted image display device. In the figure, a head-mounted image display device 50 includes a main body 51 including an optical system and the like, and a band-shaped frame 53 for mounting and holding the device on a head 52 of an observer. Inside the main body 51, liquid crystal display elements 55 each having a backlight 54 are arranged corresponding to the left and right eyes of an observer, and an eyeball projection lens 56 is arranged between the liquid crystal display elements 55 and the eyes. ing. The light flux emitted from the backlight 54 passes through the image display portion of the liquid crystal display element 55 and is guided to the eyeball of the observer through the eyeball projection lens 56, and the image displayed on the liquid crystal display element 55 is displayed on the left and right sides of the observer. Each image is formed on the retina in the eyeball. Thereby, the observer can observe the virtual image of the enlarged image.
Also, stereoscopic observation can be performed by displaying images having parallax on the left and right liquid crystal display elements 55. In this case, the convergence angle and the diopter, that is, the sense of discomfort occurs when observing that the position where the optical axes of the left and right eyeballs intersect with the position where the left and right eyeballs are in focus, respectively. The position of 55 is moved slightly inward and the virtual image is formed at a finite distance to improve the convergence angle and the diopter.

【0004】又、特開平5ー48991号公報には図9
に示すような構成の頭部装着型映像表示装置が示されて
いる。この装置は本体60と眼鏡状のフレーム61とか
ら構成されている。本体60の内部に設けられた液晶像
表示素子62は映像表示面を前方に向けて配置されてお
り、この映像表示面の前方には略45°傾斜した反射板
63が配置され、その下側には反射板63とほぼ直交す
る反射板64が配置され、反射板64と観察者の眼球6
5との間に投影光学系66が配置されている。反射板6
3と64は一体となって観察者の視線方向に平行移動可
能に構成されている。液晶表示素子62に表示された映
像からの光束は反射板63、64により順次反射され、
投影光学系66を介して観察者眼球65の内部へと導か
れる。これにより、観察者は拡大された映像の虚像を見
ることができる。又、反射板63と64を一体として観
察者の視線方向で平行移動させることにより、液晶表示
素子60と投影光学系66の間の光路長を変化させて視
度調整を可能としている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-48991, FIG.
A head-mounted image display device having a configuration as shown in FIG. This device comprises a main body 60 and a spectacle-shaped frame 61. The liquid crystal image display element 62 provided inside the main body 60 is arranged with the image display surface facing forward, and in front of this image display surface, a reflection plate 63 inclined by approximately 45 ° is arranged, and the lower side thereof. Is provided with a reflector 64 that is substantially orthogonal to the reflector 63, and the reflector 64 and the eyeball 6 of the observer.
A projection optical system 66 is disposed between the optical system 5 and the optical system 5. Reflector 6
The elements 3 and 64 are integrally configured so as to be movable in parallel in the direction of the line of sight of the observer. The light flux from the image displayed on the liquid crystal display element 62 is sequentially reflected by the reflectors 63 and 64,
It is guided into the observer's eyeball 65 via the projection optical system 66. This allows the observer to see the virtual image of the magnified image. Further, the reflectors 63 and 64 are integrally moved in parallel in the direction of the line of sight of the observer, whereby the optical path length between the liquid crystal display element 60 and the projection optical system 66 is changed to enable the diopter adjustment.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これら従来の眼球投影
型映像表示装置にあっては、観察者の要求に応じて、或
いは観察システムの性質に応じて観察される像の切換え
等を行なうことは不可能である。又、立体観察において
は両眼の輻輳角に応じて虚像の投影位置が変化すると最
も自然な状態で観察を行なうことができるが、特開平2
−281891号公報に記載のものでは、虚像の投影距
離が固定されているため立体映像の観察の際に違和感が
伴う。又、特開平5ー48891号公報に記載のものは
視度調節機構を備えているため虚像の投影位置は変更可
能であるが、一般の視度調節機構では両眼の輻輳角の変
化、即ち映像の変化に追随して虚像位置を変更すること
は到底無理である。
In these conventional eyeball projection type image display devices, it is not possible to switch the image to be observed in accordance with the observer's request or the nature of the observation system. It is impossible. Further, in stereoscopic observation, when the projection position of the virtual image changes according to the vergence angle of both eyes, the observation can be performed in the most natural state.
In the one described in Japanese Patent No. 2881891, since the projection distance of the virtual image is fixed, a sense of discomfort is accompanied when observing a stereoscopic image. Further, the one described in JP-A-5-48891 has a diopter adjusting mechanism and therefore the projection position of the virtual image can be changed. However, in a general diopter adjusting mechanism, a change in vergence angle between both eyes, that is, It is impossible to change the virtual image position following the change in the image.

【0006】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、結像状態の異なる
複数の像を同時に観察したり切換えて観察したりするこ
とのできる眼球投影型映像表示装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、映像の変化に応じて像の投影
位置を変更できる眼球投影型映像表示装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is an eyeball projection capable of simultaneously observing or switching a plurality of images having different image formation states. Type image display device. Another object of the present invention is to provide an eyeball projection type image display device capable of changing the projection position of an image according to the change of an image.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の眼球投影型映像
表示装置は、映像表示素子と該映像表示素子に表示され
た映像を観察者の眼球内に投影する投影光学系とを備
え、前記投影光学系は、前記映像表示素子からの光路を
分岐させて複数の光路を形成するための光路形成手段
と、該複数の光路の少なくとも1つを通過した光束を観
察者の眼球に導くための光路選択手段とを有し、前記複
数の光路が互いに異なる光学性能を有することを特徴と
するものである。
An eyeball projection type image display device of the present invention comprises an image display element and a projection optical system for projecting an image displayed on the image display element into an observer's eyeball. The projection optical system includes an optical path forming means for branching an optical path from the image display element to form a plurality of optical paths, and a light path for guiding a light flux passing through at least one of the plurality of optical paths to an eyeball of an observer. An optical path selecting means, wherein the plurality of optical paths have different optical performances.

【0008】複数の光路に異なる光学性能を持たせるた
めに、各光路に異なる光学素子が配置される。異なる光
学性能として前記複数の光路に互いに異なる倍率を持た
せる場合は、各光路に倍率の異なる光学素子を配置す
る。異なる光学性能として前記複数の光路の視野の大き
さを異なるものとする場合には、各光路に視野の大きさ
を規制する光学素子を配置する。
In order to give different optical performances to a plurality of optical paths, different optical elements are arranged in each optical path. When the plurality of optical paths have different magnifications as different optical performances, optical elements having different magnifications are arranged in the respective optical paths. When the sizes of the visual fields of the plurality of optical paths are different as different optical performances, an optical element that regulates the size of the visual field is arranged in each optical path.

【0009】又、前記光路形成手段として映像表示素子
からの光路を反射光路と透過光路とに分岐させる透過反
射素子を用い、該反射光路と透過光路とに各々倍率が互
いに異なる結像レンズと、該結像レンズによる結像位置
に配置された開口の大きさが可変の視野絞りとを配置す
ることができる。この視野絞りは、開口を大きさを変え
ることによって観察可能な視野の大きさが変化するもの
である。又、開口を完全に閉じるとその光路の光が遮断
されるような開口絞りを用いた場合は、この開口絞りが
光路選択手段としても機能する。
Further, as the optical path forming means, a transflective element for branching an optical path from the image display element into a reflected optical path and a transmitted optical path is used, and an imaging lens having different magnifications in the reflected optical path and the transmitted optical path. It is possible to dispose a field diaphragm having a variable aperture size arranged at an image forming position by the image forming lens. This field stop changes the size of the observable field by changing the size of the aperture. Further, when the aperture stop is used so that the light in the optical path is blocked when the aperture is completely closed, the aperture stop also functions as the optical path selecting means.

【0010】又、前記反射光路を通過した光束を透過さ
せると共に前記透過光路を通過した光束を前記光束とは
異なる位置で受けて反射させる透過反射素子と、該透過
反射素子の後方に前記2つの光束の少なくとも一方に対
して偏心して配置された接眼レンズとを設けることによ
り、両光路を通過した光束による像が重ならずに形成さ
れるため、2つの像を同時に観察することも可能とな
る。
Further, a transflective element that transmits the light flux that has passed through the reflected light path and receives and reflects the light flux that has passed through the transmitted light path at a position different from the light flux, and the two transmissive elements behind the transmissive reflective element. By providing an eyepiece lens that is arranged eccentrically with respect to at least one of the light fluxes, images of the light fluxes that have passed through both optical paths are formed without overlapping, so that it is possible to observe two images at the same time. .

【0011】又、上記のような眼球投影型映像表示装置
を観察者の左右の眼に対応させて2つ設ければ、双眼観
察又は立体観察を行なうことができる。立体映像の変化
に伴うピント位置の調節を行なう場合には、左眼用映像
表示素子及び左眼用投影光学系と、右眼用映像表示素子
及び右眼用投影光学系とを備え、前記左眼用映像表示素
子に表示された映像を前記左眼用投影光学系により観察
者の左眼球に投影し、前記右眼用映像表示素子に表示さ
れた映像を前記右眼用投影光学系により観察者の右眼球
に投影するようにした眼球投影型映像表示装置におい
て、前記左眼用映像表示素子及び右眼用映像表示素子に
は、観察者の左右の眼球に対応した視差又は輻輳角を有
する異なる映像が表示され、前記左眼用投影光学系及び
右眼用投影光学系は、各々前記左眼用映像表示素子及び
右眼用映像表示素子からの光路を分岐させて複数の光路
を形成する左眼用及び右眼用の光路形成手段を備えてお
り、該光路形成手段により形成された複数の光路が互い
に異なる位置に虚像を形成するような構成とすれば良
い。そして、光路選択手段により複数の光路を切換える
ことにより、遠い位置に投影された虚像と近い位置に投
影された虚像とを切換えて観察することができる。この
切換えは、映像の奥行き或いは主たる観察対象の距離に
応じて行なうことができる。
If two eyeball projection type image display devices as described above are provided corresponding to the left and right eyes of an observer, binocular observation or stereoscopic observation can be performed. In the case of adjusting the focus position according to the change of the stereoscopic image, the image display element for the left eye and the projection optical system for the left eye, the image display element for the right eye and the projection optical system for the right eye are provided, and the left side is provided. The image displayed on the image display element for the eye is projected onto the left eyeball of the observer by the projection optical system for the left eye, and the image displayed on the image display element for the right eye is observed by the projection optical system for the right eye. In the eyeball projection type image display device adapted to project to the right eyeball of the observer, the left eye image display element and the right eye image display element have a parallax or a convergence angle corresponding to the left and right eyeballs of the observer. Different images are displayed, and the left-eye projection optical system and the right-eye projection optical system form a plurality of optical paths by branching the optical paths from the left-eye image display element and the right-eye image display element, respectively. Equipped with optical path forming means for the left eye and the right eye, A plurality of optical paths formed by the light path forming means are different from each other positions may be configured so as to form a virtual image. Then, by switching the plurality of optical paths by the optical path selecting means, it is possible to switch between the virtual image projected at the far position and the virtual image projected at the near position for observation. This switching can be performed according to the depth of the image or the distance of the main observation target.

【0012】光路形成手段としては偏光ビームスプリッ
タを用いることができ、前記光路選択手段として該偏光
ビームスプリッタと映像表示素子との間に配置された偏
光面可変手段を用いることができる。又、光路形成手段
として映像表示素子からの光束を透過光路と反射光路に
分岐させる透過反射素子を用いることができ、この透過
光路及び反射光路に各々パワーを持つ反射鏡を配置し、
更に光路選択手段として前記透過光路及び反射光路の各
々シャッタ手段を設けることができる。
A polarization beam splitter can be used as the optical path forming means, and a polarization plane varying means arranged between the polarization beam splitter and the image display element can be used as the optical path selecting means. Further, as the optical path forming means, it is possible to use a transflective element for branching the light flux from the image display element into a transmitted optical path and a reflected optical path, and a reflective mirror having power is arranged in each of the transmitted optical path and the reflected optical path.
Further, shutter means for each of the transmitted light path and the reflected light path can be provided as an optical path selection means.

【0013】尚、光路形成手段により形成される複数の
光路は全てが互いに異なる光学性能を持つ必要はなく、
複数の光路のうち異なる光学性能をもつものが少なくと
も2つあれば良い。
It is not necessary that all of the plurality of optical paths formed by the optical path forming means have different optical performances.
It suffices if at least two of the plurality of optical paths have different optical performances.

【0014】[0014]

【作用】本発明の概念図を図1に示す。映像表示素子1
に表示された映像は投影光学系2により観察者の眼球3
内に投影される。映像表示素子1に表示された映像から
の光路は、光路形成手段3の後方に形成されている複数
の光路、この図では3つの光路4、5、6の少なくとも
1つに入る。これらの光路は互いに異なる光学性能を有
するものであり、そのための光学素子8、9、10が設
けられている。
The concept of the present invention is shown in FIG. Video display element 1
The image displayed on the screen is projected by the projection optical system 2 to the observer's eyeball 3
Projected inside. The optical path from the image displayed on the image display element 1 enters a plurality of optical paths formed behind the optical path forming means 3, that is, at least one of the three optical paths 4, 5, and 6 in this figure. These optical paths have different optical performances, and optical elements 8, 9 and 10 are provided for that purpose.

【0015】光路選択手段7は、光路形成手段によって
形成される3つの光路4、5、6のうちいずれかの光路
を選択し、光路選択手段7により選択された光束のみが
観察者の眼球3に導かれることになる。従って、観察者
は光路選択に応じて異なる像を見ることができる。選択
される光路は単一であっても複数であっても良い。複数
の光路を投影倍率が異なるように構成すれば、光路選択
により所望の大きさの像を切換えて観察することができ
る。
The optical path selecting means 7 selects any one of the three optical paths 4, 5, 6 formed by the optical path forming means, and only the light beam selected by the optical path selecting means 7 is the eyeball 3 of the observer. Will be led to. Therefore, the observer can see different images depending on the optical path selection. A single optical path or a plurality of optical paths may be selected. By configuring the plurality of optical paths so that the projection magnifications are different, it is possible to switch and observe images of a desired size by selecting the optical paths.

【0016】又、複数の光路を像投影位置が異なるよう
に構成すれば、光路選択により異なった位置に像が見え
る。この構成は立体観察を行なう場合等に有効であり、
光路選択により異なった奥行きの像を切換えて観察する
ことができる。映像表示素子1に表示される像の変化に
応じて光路選択を行なうようにすれば、表示された像の
奥行き感に合わせて観察者の眼のピント位置を変えるこ
とが出来るので、輻輳角と視度を近似させることができ
るようになり、輻輳角と視度の違いによる違和感を解消
することができる。
Further, if the plurality of optical paths are constructed so that the image projection positions are different, the images can be seen at different positions by selecting the optical paths. This configuration is effective for stereoscopic observation,
Images with different depths can be switched and observed by selecting the optical path. If the optical path is selected according to the change of the image displayed on the image display element 1, the focus position of the observer's eye can be changed according to the sense of depth of the displayed image. It becomes possible to approximate the diopter, and it is possible to eliminate the discomfort caused by the difference between the convergence angle and the diopter.

【0017】又、第1の光路と第2の光路の2つの光路
中に配置される各々異なった光学性能の光学素子を、そ
れぞれ異なった大きさ又は形状の視野枠の像の形成に寄
与する光学素子とし、第1の光路又は第2の光路の選択
を切換え可能とすると、観察者の所望する視野枠の観察
像を切換えて観察することができる。
Further, the optical elements having different optical performances arranged in the two optical paths of the first optical path and the second optical path contribute to the formation of the image of the field frame having different sizes or shapes. When the optical element is used and the selection of the first optical path or the second optical path can be switched, the observation image of the field frame desired by the observer can be switched and observed.

【0018】[0018]

【実施例】図2は本発明の第1の実施例の光学系の概略
構成を示す図である。図において、11は眼球投影型の
映像表示装置であり、そのハウジング12の内部には映
像表示用のCRTディスプレイ13と、その手前に45
°傾斜した光路形成用のハーフミラー14が配置されて
いる。ハーフミラー14の透過側の光路には結像レンズ
15、開口の大きさが可変の視野絞り16が配置され、
視野絞り16の近傍にはリレーレンズ17がその前側焦
点を結像レンズ15の主点とほぼ一致させるように配置
されている。リレーレンズ17の手前側には45°斜設
ミラー18が配置されている。一方、ハーフミラー14
の反射側の光路には45°斜設ミラー19、結像レンズ
20、開口の大きさが可変の視野絞り21が配置され、
視野絞り21の近傍にはリレーレンズ22がその前側焦
点を結像レンズ20の主点とほぼ一致させるように配置
されている。リレーレンズ22の手前側にはハーフミラ
ー23及び接眼レンズ24が配置されている。接眼レン
ズ24の前側焦点は視野絞り16及び21とほぼ一致し
ている。ハーフミラー14の透過光路の光軸(リレーレ
ンズ17の光軸)は接眼レンズ24の光軸に対して若干
上側に偏心し、反射光路の光軸(リレーレンズ22の光
軸)は若干下側に偏心している。又、結像レンズ15と
20とは同じレンズであるが、CRTディスプレイ13
からの距離は結像レンズ20の方が遠くなっている。
又、CRTディスプレイ13から視野絞り16及び21
までの光路長はほぼ等しくなっている。
EXAMPLE 2 FIG. 2 is a view showing the schematic arrangement of an optical system according to the first example of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes an eyeball projection type image display device, and a CRT display 13 for image display is provided inside a housing 12 thereof, and a 45 in front thereof.
A half mirror 14 for forming an inclined optical path is arranged. An imaging lens 15 and a field diaphragm 16 having a variable aperture size are arranged in the optical path on the transmission side of the half mirror 14.
A relay lens 17 is arranged in the vicinity of the field stop 16 so that its front focus substantially coincides with the principal point of the imaging lens 15. A 45 ° oblique mirror 18 is arranged on the front side of the relay lens 17. On the other hand, the half mirror 14
A 45 ° oblique mirror 19, an imaging lens 20, and a field stop 21 having a variable aperture size are arranged in the optical path on the reflection side of
A relay lens 22 is arranged in the vicinity of the field stop 21 so that its front focal point substantially coincides with the principal point of the imaging lens 20. A half mirror 23 and an eyepiece lens 24 are arranged on the front side of the relay lens 22. The front focus of the eyepiece lens 24 substantially coincides with the field stops 16 and 21. The optical axis of the transmission optical path of the half mirror 14 (optical axis of the relay lens 17) is slightly decentered from the optical axis of the eyepiece lens 24, and the optical axis of the reflection optical path (optical axis of the relay lens 22) is slightly downward. Is eccentric to. Further, although the imaging lenses 15 and 20 are the same lens, the CRT display 13
The distance from the image forming lens 20 is farther.
Also, from the CRT display 13 to the field diaphragms 16 and 21.
The optical path lengths up to are almost equal.

【0019】CRTディスプレイ13から発した光束
は、ハーフミラー14により2分されて、透過光路と反
射光路の2つの光路が形成される。透過光路において
は、CRTディスプレイ13に表示された映像は結像レ
ンズ15により視野絞り16の位置に所定の倍率βで拡
大結像される。この光束はリレーレンズ17を介してミ
ラー18により反射され、ハーフミラー23に導かれ、
ここで反射された光束は接眼レンズ24に至る。一方、
ハーフミラー14の反射光路においては、CRTディス
プレイ13に表示された映像は、ミラー19を介し結像
レンズ20により視野絞り21の位置に縮小結像され
る。CRTディスプレイ13から視野絞り16及び21
までの距離がほぼ等しいことから、縮小倍率はほぼ1/
βとなる。この光束は、リレーレンズ22を介してハー
フミラー23に導かれるが、ミラー18から反射されて
来た光束の若干下側に入射し、透過した光束が接眼レン
ズ24に至る。これらの2つの光束は接眼レンズ24か
ら略平行な光束となって射出し、観察者の眼球3に入射
して、その網膜25上に結像するが、2つの光束の位置
がずれているため、網膜上25には、上側に倍率の小さ
い像、下側に倍率の大きい像が形成される。これらの像
は観察者には無限遠方に見える。
The luminous flux emitted from the CRT display 13 is divided into two by the half mirror 14 to form two optical paths, a transmitted optical path and a reflected optical path. In the transmitted light path, the image displayed on the CRT display 13 is magnified and imaged at a predetermined magnification β at the position of the field stop 16 by the imaging lens 15. This light flux is reflected by the mirror 18 via the relay lens 17, guided to the half mirror 23,
The light flux reflected here reaches the eyepiece lens 24. on the other hand,
In the reflection optical path of the half mirror 14, the image displayed on the CRT display 13 is reduced and imaged at the position of the field stop 21 by the imaging lens 20 via the mirror 19. From the CRT display 13 to the field stop 16 and 21
Since the distance to is almost equal, the reduction ratio is almost 1 /
Beta. This light flux is guided to the half mirror 23 via the relay lens 22, but enters a little lower side of the light flux reflected from the mirror 18, and the transmitted light flux reaches the eyepiece lens 24. These two light fluxes emerge from the eyepiece lens 24 as substantially parallel light fluxes, enter the observer's eyeball 3 and form an image on the retina 25, but the positions of the two light fluxes are displaced. On the retina 25, an image with small magnification is formed on the upper side and an image with large magnification is formed on the lower side. These images appear to the observer at infinity.

【0020】観察される像の様子を図3に示す。上側に
は透過光路を経た表示素子13の中心付近の倍率の大き
い像、下側には反射光路を経た表示素子13の比較的広
い範囲の倍率の小さい像が見える。視野26及び27の
大きさは図2の視野絞り16及び21の開口部の大きさ
を変えることで調整できる。この状態では、観察者は倍
率の大きい像で細かい部分を観察し、且つ倍率の小さい
像で拡大部分と映像全体との関係を見ることができる。
又、倍率の大きい方の像だけを観察したいときは、視野
絞り16を大きく開けると共に視野絞り21を完全に閉
じ、逆に倍率の小さい方の像だけを観察したいときは、
視野絞り21を大きく開けると共に視野絞り16を完全
に閉じればよい。このように、視野絞り16及び21で
光路を選択することにより、観察される像の倍率の選択
が可能となり、又、観察される視野の大きさも選択可能
となる。
The appearance of the observed image is shown in FIG. On the upper side, an image with a large magnification near the center of the display element 13 passing through the transmitted light path can be seen, and on the lower side, an image with a small magnification in a relatively wide range of the display element 13 passing through the reflected light path can be seen. The sizes of the fields of view 26 and 27 can be adjusted by changing the size of the openings of the field stops 16 and 21 of FIG. In this state, the observer can observe a fine portion in an image with a large magnification and can see the relationship between the enlarged portion and the entire image in an image with a small magnification.
When only the image with the higher magnification is to be observed, the field stop 16 is opened wide and the field stop 21 is completely closed. On the contrary, when only the image with the lower magnification is to be observed,
The field stop 21 may be opened wide and the field stop 16 may be closed completely. In this way, by selecting the optical path with the field diaphragms 16 and 21, it is possible to select the magnification of the image to be observed, and it is also possible to select the size of the field of view to be observed.

【0021】このように、本実施例では2つの光路に異
なる倍率を与える光学素子として同じレンズを異なる配
置にしたものを用いているが、もちろん異なるレンズを
用いても良い。本願においては同じ光学素子を異なる配
置にした場合をも、各光路に異なる光学素子が配置され
ているという概念に含めて考える。尚、各結像レンズが
変倍レンズであれば、2つの像の切換えだけでなく各光
路の像単独でも倍率変更が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the same lens with different arrangement is used as the optical element for giving different magnifications to the two optical paths, but of course different lenses may be used. In the present application, even when the same optical element is arranged differently, it is considered to be included in the concept that different optical elements are arranged in each optical path. If each of the image forming lenses is a variable power lens, the magnification can be changed not only by switching between the two images but also by the image alone in each optical path.

【0022】又、本実施例では異なる視野の大きさを与
える光学素子として開口可変絞りを用いて光路選択手段
と兼用している。絞りの開閉だけであるため、光路の選
択は迅速に行なうことができる。尚、光路選択手段を別
に設ける場合は必ずしも開口が可変である必要はない
が、各像単独で視野の大きさ変化させることができるた
め、可変絞りが好適である。
In this embodiment, a variable aperture stop is used as an optical element that gives different field sizes, and it also serves as an optical path selecting means. Since only the opening and closing of the diaphragm is performed, the optical path can be selected quickly. When the optical path selecting means is separately provided, the aperture does not necessarily have to be variable, but since the size of the field of view can be changed for each image alone, a variable diaphragm is preferable.

【0023】この実施例では倍率及び視野の大きさを選
択可能としたが、この他にも、種々の選択を行なうこと
ができる。例えば、一方の光路の視野絞り近傍に測定手
段としてレチクル板を配置すれば、この光路を通過した
光束による像には目盛りが重なって見えるため、映像表
示された物体の大きさや凹凸の測定等に便利である。
又、一方の光路中にフィルタを設ければ、CRTディス
プレイ12に表示された画像中の特定部分のみを強調し
て観察することができる。特に、この映像表示装置を内
視鏡或いは顕微鏡などの医療機器を通して得られるTV
画像の表示手段として使用する場合には、診断や治療の
ために通常の画像と特殊な画像とを適宜切換えて観察す
ることが必要な場合があり、そのような用途には特に好
適である。
Although the magnification and the size of the visual field can be selected in this embodiment, various selections can be made in addition to this. For example, if a reticle plate is arranged as a measuring means near the field stop of one optical path, the image due to the light flux that has passed through this optical path will appear to have overlapping scales, which is useful for measuring the size and unevenness of the image-displayed object. It is convenient.
Further, if a filter is provided in one optical path, only a specific portion in the image displayed on the CRT display 12 can be emphasized and observed. In particular, a TV that can obtain this image display device through a medical device such as an endoscope or a microscope.
When used as an image display means, it may be necessary to appropriately switch and observe a normal image and a special image for diagnosis or treatment, which is particularly suitable for such an application.

【0024】尚、図2では特に示していないが、従来と
同様の支持機構により本実施例の眼球投影型映像表示装
置を観察者の頭部に装着可能としても良い。その際、反
射面等を使って観察者の側頭部に映像表示素子や各光学
素子を配置できるようにすると装着時のバランスがとり
やすくなり好ましい。又、本実施例では1つの眼球に対
応する構成のみを示したが、同じものを観察者の左右の
眼球用に2つ設ければ、双眼観察或いは立体観察を行な
うことができる。
Although not particularly shown in FIG. 2, the eyeball projection type image display apparatus of this embodiment may be mounted on the head of an observer by the same supporting mechanism as in the prior art. At this time, it is preferable to use a reflecting surface or the like so that the image display element and each optical element can be arranged on the temporal region of the observer because the balance at the time of mounting can be easily taken. Further, in the present embodiment, only the configuration corresponding to one eyeball is shown, but if two identical eyeballs are provided for the left and right eyeballs of the observer, binocular observation or stereoscopic observation can be performed.

【0025】図4、図5に本発明の第2実施例を示す。
図4はこの実施例の光学系の斜視図、図5(a)は遠距
離表示時、図5(b)は近距離表示時の光路図を示す。
尚、図4では1つの光学系を示してあるが、この実施例
は図示した光学系を観察者の左右の眼球に対応して各々
設け、立体観察を行なえるようにしたものである。図4
において、観察者の眼球3の視軸外に映像表示素子とし
て液晶表示素子28を配置し、その前方に偏光面回転素
子としてTN液晶(ツイストネマティック液晶)板29
を配置する。この液晶板29は制御信号線30を備えて
おり、制御信号に応じて入射光の偏向面をそのままにし
て射出させる状態(ON状態)と偏向面を90°回転さ
せて射出させる状態(OFF状態)とを切換えることが
できるものである。31は眼球3の前面であって液晶表
示素子28からの光路中に光軸に対してほぼ45°傾け
て配置した偏光ビームスプリッタ(PBS)である。こ
こではPBS31はS偏光を反射しP偏光を透過するも
のとする。PBS31の反射側即ち眼球3の視軸方向に
は4分の1波長板(λ/4板)32及び遠距離表示用凹
面鏡33をこの順で配置し、又、PBS31の透過側に
は液晶表示素子28に対向して別のλ/4板34及び近
距離表示用凹面鏡35をこの順で配置する。液晶表示素
子28から凹面鏡33までの光路長(空気換算)は凹面
鏡33の焦点距離にほぼ等しく、液晶表示素子28から
凹面鏡35までの光路長は凹面鏡35の焦点距離よりや
や短い。具体的には、凹面鏡33、35の焦点距離はい
ずれも60mmであり、液晶表示素子28から凹面鏡3
3までの光路長は60mm、液晶表示素子28から凹面
鏡35までの光路長は58mmである。尚、36は液晶
表示素子に映像信号を供給する信号線である。ここで
は、PBS31により透過光路と反射光路の2つの光路
が形成されている。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
FIG. 4 is a perspective view of the optical system of this embodiment, FIG. 5 (a) is an optical path diagram at long distance display, and FIG. 5 (b) is an optical path diagram at short distance display.
Although one optical system is shown in FIG. 4, in this embodiment, the illustrated optical system is provided for each of the left and right eyeballs of the observer so that stereoscopic observation can be performed. Figure 4
, A liquid crystal display element 28 is arranged as an image display element outside the visual axis of the eyeball 3 of the observer, and a TN liquid crystal (twisted nematic liquid crystal) plate 29 is arranged in front of it as a polarization plane rotating element.
To place. The liquid crystal plate 29 is provided with a control signal line 30, and in accordance with the control signal, the incident surface of the incident light is left as it is (the ON state) and the deflected surface is rotated by 90 ° to emit the light (the OFF state). ) And can be switched. Reference numeral 31 is a polarization beam splitter (PBS) that is disposed in front of the eyeball 3 in the optical path from the liquid crystal display element 28 and is tilted about 45 ° with respect to the optical axis. Here, it is assumed that the PBS 31 reflects S polarized light and transmits P polarized light. A quarter wavelength plate (λ / 4 plate) 32 and a long-distance display concave mirror 33 are arranged in this order on the reflection side of the PBS 31, that is, in the visual axis direction of the eyeball 3, and a liquid crystal display is provided on the transmission side of the PBS 31. Another λ / 4 plate 34 and a short-distance display concave mirror 35 are arranged in this order so as to face the element 28. The optical path length from the liquid crystal display element 28 to the concave mirror 33 (air conversion) is almost equal to the focal length of the concave mirror 33, and the optical path length from the liquid crystal display element 28 to the concave mirror 35 is slightly shorter than the focal length of the concave mirror 35. Specifically, the focal lengths of the concave mirrors 33 and 35 are both 60 mm, and the concave mirror 3 and
The optical path length up to 3 is 60 mm, and the optical path length from the liquid crystal display element 28 to the concave mirror 35 is 58 mm. Reference numeral 36 is a signal line for supplying a video signal to the liquid crystal display element. Here, the PBS 31 forms two optical paths, a transmitted optical path and a reflected optical path.

【0026】信号線36を介して供給された映像信号に
より液晶表示素子28に映像が表示される。液晶表示素
子28は偏光板又は偏光フィルムを備えていて、表示さ
れた映像からの光束は直線偏光である。ここでは液晶表
示素子28からの光束がS偏光である場合について説明
する。制御信号線30からの制御信号によりTN液晶板
29をONにすると、液晶表示素子28からの光束はS
偏光のままTN液晶板29を通過し、図5(a)に示す
如くPBS31で反射し、λ/4板32に入射して円偏
光に変換され、凹面鏡33で反射されて平行光束とな
り、再びλ/4板32を通ってP偏光に変換され、PB
S31を透過して眼球3に入射し、その眼底に結像す
る。観察者には無限遠方の拡大像が見え遠距離表示とな
る。一方、TN液晶板29がOFFになると、図5
(b)に示す如くTN液晶板29に入射したS偏光は偏
光面が90°回転してP偏光に変換され、PBS31を
透過してλ/4板34に入射して円偏光に変換され、凹
面鏡35で反射されて若干発散する光束となり、再びλ
/4板34を通ってS偏光に変換され、PBS31で反
射されて眼球3に入射し、その眼底に結像する。観察者
には前方約170cmの位置に拡大像が見え、近距離表
示となる。
An image is displayed on the liquid crystal display element 28 by the image signal supplied through the signal line 36. The liquid crystal display element 28 includes a polarizing plate or a polarizing film, and the light flux from the displayed image is linearly polarized light. Here, a case where the light flux from the liquid crystal display element 28 is S-polarized will be described. When the TN liquid crystal plate 29 is turned on by the control signal from the control signal line 30, the luminous flux from the liquid crystal display element 28 is S
The polarized light passes through the TN liquid crystal plate 29, is reflected by the PBS 31 as shown in FIG. 5A, is incident on the λ / 4 plate 32, is converted into circularly polarized light, is reflected by the concave mirror 33, becomes a parallel light beam, and is again reflected. It is converted into P polarized light through the λ / 4 plate 32, and PB
The light passes through S31, enters the eyeball 3, and forms an image on the fundus. A magnified image at infinity can be seen by the observer, and the display becomes a long distance. On the other hand, when the TN liquid crystal plate 29 is turned off, FIG.
As shown in (b), the S-polarized light incident on the TN liquid crystal plate 29 is converted into P-polarized light by rotating the polarization plane by 90 °, transmitted through the PBS 31 and incident on the λ / 4 plate 34, and converted into circularly polarized light. It is reflected by the concave mirror 35 and becomes a divergent light beam, and λ
It is converted into S-polarized light through the / 4 plate 34, reflected by the PBS 31 and incident on the eyeball 3 to form an image on the fundus. An observer can see a magnified image at a position about 170 cm in front, which is a short-distance display.

【0027】このように、本実施例ではTN液晶板29
のON/OFFを切換えることにより像の見える位置の
遠距離/近距離を切換えることができるようになってい
るため、液晶表示素子28に表示される映像の奥行き感
に合わせて像位置を変化させることができ、非常に見や
すい。即ち、この実施例では左右の液晶表示素子28に
視差を有する映像を表示して立体観察を行なうのである
が、遠くにある山などの風景を含む奥行きのある映像が
表示された場合には、像が無限遠方に見える方が自然で
あり、逆にそれほど奥行きのない映像が表示された場合
には、像が近くに見える方が自然である。従って、表示
される映像の内容(奥行き感)に合わせてTN液晶板2
9に遠近切換え用の制御信号を供給して光路の選択を行
なえば、観察者は奥行きのある映像の場合には遠くに眼
のピントを合わせ、奥行きのない映像の場合には近くに
ピントを合わせることになるので、実際の物体そのもの
を観察する場合と同様の自然な状態で映像を観察するこ
とができる。
As described above, in this embodiment, the TN liquid crystal plate 29 is used.
Since it is possible to switch the long-distance / near-distance of the position where the image can be seen by switching ON / OFF of, the image position is changed according to the sense of depth of the image displayed on the liquid crystal display element 28. Can be very easy to see. That is, in this embodiment, images having parallax are displayed on the left and right liquid crystal display elements 28 for stereoscopic observation. However, when a deep image including a landscape such as a distant mountain is displayed, It is more natural for the image to be seen at infinity, and conversely, when an image with less depth is displayed, it is more natural for the image to be seen closer. Therefore, the TN liquid crystal plate 2 can be adjusted according to the content (sense of depth) of the displayed image.
If a control signal for switching perspective is supplied to 9 to select an optical path, the observer focuses the eye at a distance in the case of an image with depth and a near focus in the case of an image without depth. Since the images are aligned, the image can be observed in the same natural state as when observing the actual object itself.

【0028】又、映像の内容の変化だけでなく、例えば
注目すべき物体(人、自動車等)が近づいてくる(或い
は遠ざかっていく)ような映像の場合にも、物体距離に
応じて遠距離表示と近距離表示とを切換えるようにすれ
ば観察者の両眼の輻輳角の変化とピントの変化とが連動
するため、非常にリアルな状態で映像を観察することが
できる。
In addition to the change in the contents of the image, for example, in the case of an image in which an object of interest (person, automobile, etc.) is approaching (or moving away from), the long distance is determined according to the object distance. If the display and the short-distance display are switched, the change of the vergence angle of both eyes of the observer and the change of the focus are interlocked, so that the image can be observed in a very realistic state.

【0029】これらの場合、映像信号により表示される
映像に同期させてTN液晶板29を制御する信号を供給
すれば、自動切換えとすることができ好適である。この
ような制御信号は例えば映像信号を撮影するテレビカメ
ラのオートフォーカス信号から作ることができる。コン
ピュータグラフィクス等により映像信号を作成する場合
は映像作成の際にTN液晶板29の制御信号も作るよう
にすれば良い。
In these cases, if the signal for controlling the TN liquid crystal plate 29 is supplied in synchronization with the image displayed by the image signal, the automatic switching can be performed, which is preferable. Such a control signal can be generated from, for example, an autofocus signal of a television camera that shoots a video signal. When a video signal is created by computer graphics or the like, a control signal for the TN liquid crystal plate 29 may also be created when the video is created.

【0030】この実施例では2つの凹面鏡33、35の
焦点距離を等しくしているため、遠距離表示と近距離表
示を切換えた際の視野角の変化が少なくなっている。
又、この実施例では液晶表示素子28の映像表示面と遠
距離、近距離各表示用の凹面鏡までの距離(投影光学系
の主点位置までの距離)に2mmの差を設けているが、
2つの凹面鏡の焦点距離がほぼ等しい場合にはこの差が
1mm以上になっていると、遠距離像と近距離像の違い
が明瞭に認識できるため好ましい。
In this embodiment, since the focal lengths of the two concave mirrors 33 and 35 are made equal, the change of the viewing angle when switching between the long-distance display and the short-distance display is small.
Further, in this embodiment, a distance of 2 mm is provided between the image display surface of the liquid crystal display element 28 and the concave mirrors for long distance and short distance display (the distance to the principal point position of the projection optical system).
When the focal lengths of the two concave mirrors are substantially equal to each other, it is preferable that the difference be 1 mm or more because the difference between the long-distance image and the short-distance image can be clearly recognized.

【0031】尚、PBS31をS偏光を反射しP偏光を
透過するものとした場合は透過、反射の関係は逆にな
る。図6に発明の第3実施例の光学系の主要部の斜視図
を、図7(a)に遠距離表示時、図7(b)に近距離表
示時の光路図を示す。実施例2と同様に、ここでも左右
眼球用の光学系のうち一方のみを示す。又、実施例2と
同じ機能を持つ構成要素には同じ番号を付し説明は省略
する。
If the PBS 31 reflects S-polarized light and transmits P-polarized light, the relationship between transmission and reflection is reversed. FIG. 6 shows a perspective view of the main part of the optical system of the third embodiment of the invention, FIG. 7 (a) shows a long-distance display, and FIG. 7 (b) shows a short-distance display optical path diagram. Similar to the second embodiment, only one of the left and right eye optical systems is shown here. Further, the constituent elements having the same functions as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0032】観察者の眼球3の視軸外に映像表示素子と
してプラズマディスプレイ37を配置する。又、眼球3
の前面であってプラズマディスプレイ37からの光路中
に光軸に対して透過又は反射を行なう透過反射素子とし
てハーフミラー38をほぼ45°傾斜して配置し、その
反射側即ち眼球3の視軸方向に光の透過遮蔽制御手段と
して液晶シャッタ39及び凹面鏡33をこの順で配置
し、又、ハーフミラー38の透過側でプラズマディスプ
レイ37に面して別の液晶シャッタ40及び凹面鏡35
をこの順で配置する。凹面鏡33と35の焦点距離及び
これらとプラズマディスプレイ37との光路長の関係は
実施例2と同様である。41は液晶シャッタ制御回路、
42、43はそれぞれ液晶シャッタ39、40に制御信
号を供給する信号線である。
A plasma display 37 is arranged as an image display element outside the visual axis of the eyeball 3 of the observer. Also, eyeball 3
The half mirror 38 is arranged as a transflective element for transmitting or reflecting with respect to the optical axis in the optical path from the plasma display 37 on the front surface of the half mirror 38 at an angle of about 45 °, and its reflection side, that is, the visual axis direction of the eyeball 3. Further, a liquid crystal shutter 39 and a concave mirror 33 are arranged in this order as light transmission blocking control means, and another liquid crystal shutter 40 and a concave mirror 35 face the plasma display 37 on the transmission side of the half mirror 38.
Are arranged in this order. The focal lengths of the concave mirrors 33 and 35 and the optical path lengths between them and the plasma display 37 are the same as in the second embodiment. 41 is a liquid crystal shutter control circuit,
42 and 43 are signal lines for supplying control signals to the liquid crystal shutters 39 and 40, respectively.

【0033】プラズマディスプレイ37は、映像信号線
36により供給された映像信号により映像を表示する。
信号線30により供給される遠近切換え信号は映像信号
により表示される映像の奥行きに対応させている。シャ
ッタ制御回路41は遠近切換え信号を受けて、その遠近
に応じて一方の液晶シャッタを透過状態とし、他方を遮
蔽状態とする信号を信号線42、43を通して各液晶シ
ャッタに供給する。即ち、遠近切換え信号が遠距離表示
信号の時は液晶シャッタ39を透過状態、液晶シャッタ
40を遮蔽状態とし、近距離表示信号の場合には透過、
遮蔽の関係を逆にする。
The plasma display 37 displays an image by the image signal supplied through the image signal line 36.
The perspective switching signal supplied by the signal line 30 corresponds to the depth of the image displayed by the image signal. The shutter control circuit 41 receives a perspective switching signal, and supplies a signal to one of the liquid crystal shutters through the signal lines 42 and 43 to set one of the liquid crystal shutters in a transmissive state and the other in a closed state according to the perspective. That is, when the distance switching signal is a long distance display signal, the liquid crystal shutter 39 is in a transparent state, and the liquid crystal shutter 40 is in a closed state.
Reverse the shielding relationship.

【0034】プラズマディスプレイ37に表示された映
像からの光束はハーフミラー38により反射側と透過側
の2つの光路に分割され、それぞれ液晶シャッタ39及
び40に入射する。遠近切換え信号が遠距離表示信号で
あるときは、図7(a)に示すように透過光束は液晶シ
ャッタ40で遮断されるが、反射光束は液晶シャッタ3
9を透過し、凹面鏡33で拡大反射され、再度液晶シャ
ッタ39を通り、ハーフミラー38を透過し眼球3へ無
限遠方の拡大像として導かれる。遠近切換え信号が近距
離表示信号であるときは、図7(b)に示す如く、反射
光束は液晶シャッタ39で遮蔽されるが、透過光束は液
晶シャッタ40を透過し、凹面鏡35で拡大反射され、
再度液晶シャッタ40を通り、ハーフミラー38で反射
し眼球3へ近距離前方の拡大像として導かれる。
The light flux from the image displayed on the plasma display 37 is split by a half mirror 38 into two optical paths, a reflection side and a transmission side, and enters the liquid crystal shutters 39 and 40, respectively. When the distance switching signal is the long distance display signal, the transmitted light flux is blocked by the liquid crystal shutter 40 as shown in FIG.
After passing through 9, the image is magnified and reflected by the concave mirror 33, again passes through the liquid crystal shutter 39, passes through the half mirror 38, and is guided to the eyeball 3 as a magnified image at infinity. When the distance switching signal is a short distance display signal, the reflected light beam is blocked by the liquid crystal shutter 39, but the transmitted light beam is transmitted through the liquid crystal shutter 40 and enlarged and reflected by the concave mirror 35, as shown in FIG. 7B. ,
It again passes through the liquid crystal shutter 40, is reflected by the half mirror 38, and is guided to the eyeball 3 as a magnified image of a short distance forward.

【0035】このようにして、実施例2と同様に自然な
状態で映像を観察することができる。 前述した各実施
例では選択可能な光路が2つのみのものを示したが、3
つ以上の光路を選択可能とすると更に選択の幅ができて
良い。又、各々の光学系の構成も種々の変更が可能であ
る。尚、以上の実施例からも明らかであるが、本発明に
おいて光学性能が異なるとは、倍率、視野の大きさ、
色、画像以外の付加的な表示、射出光束の収斂、発散の
状態(虚像の位置)等、各光路を介して得られる画像が
何らかの意味で異なることを意味するものである。
In this way, the image can be observed in a natural state as in the second embodiment. In each of the embodiments described above, only two optical paths that can be selected are shown, but 3
If one or more optical paths can be selected, the range of selection can be further increased. Further, the configuration of each optical system can be variously changed. As is clear from the above examples, the fact that the optical performance is different in the present invention means the magnification, the size of the visual field,
It means that an image obtained through each optical path is different in some sense, such as color, additional display other than image, convergence of emitted light flux, divergence state (position of virtual image).

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明から判る通り、本発明によれ
ば、観察される画像を適宜切換え、或いは複数の画像を
同時に観察できる眼球投影型映像表示装置を提供するこ
とができる。又、立体観察の際の輻輳角又は視差の変化
に応じて像位置を変更できる眼球投影型映像表示装置を
提供することができる。
As can be seen from the above description, according to the present invention, it is possible to provide an eyeball projection type image display apparatus capable of appropriately switching the images to be observed or simultaneously observing a plurality of images. Further, it is possible to provide an eyeball projection type image display device capable of changing an image position in accordance with a change in convergence angle or parallax during stereoscopic observation.

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

【図1】本発明の概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram of the present invention.

【図2】第1実施例の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the first embodiment.

【図3】第1実施例により表示された映像を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an image displayed according to the first embodiment.

【図4】第2実施例の光学系の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of an optical system according to a second embodiment.

【図5】第2実施例の光路図。FIG. 5 is an optical path diagram of the second embodiment.

【図6】第3実施例の光学系の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of an optical system according to a third embodiment.

【図7】第3実施例の光路図。FIG. 7 is an optical path diagram of the third embodiment.

【図8】従来の眼球投影型映像表示装置の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional eyeball projection type image display device.

【図9】従来の眼球投影型映像表示装置の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional eyeball projection type image display device.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 映像表示素子と該映像表示素子に表示さ
れた映像を観察者の眼球内に投影する投影光学系とを備
えた眼球投影型映像表示装置において、 前記投影光学系は、前記映像表示素子からの光路を分岐
させて複数の光路を形成するための光路形成手段と、該
複数の光路の少なくとも1つを通過した光束を観察者の
眼球に導くための光路選択手段とを有し、前記複数の光
路が互いに異なる光学性能を有することを特徴とする眼
球投影型映像表示装置。
1. An eyeball projection type image display device comprising an image display element and a projection optical system for projecting an image displayed on the image display element into an eyeball of an observer, wherein the projection optical system comprises the image An optical path forming means for branching an optical path from the display element to form a plurality of optical paths; and an optical path selecting means for guiding a light flux passing through at least one of the plurality of optical paths to an eyeball of an observer. An eyeball projection type image display device, wherein the plurality of optical paths have different optical performances.
【請求項2】 前記複数の光路の倍率が互いに異なるこ
とを特徴とする請求項1に記載の眼球投影型映像表示装
置。
2. The eyeball projection type image display device according to claim 1, wherein magnifications of the plurality of optical paths are different from each other.
【請求項3】 前記光路形成手段が前記映像表示素子か
らの光路を反射光路と透過光路とに分岐させる透過反射
素子であり、該反射光路と透過光路とは各々倍率が互い
に異なる結像レンズと、該結像レンズによる結像位置に
配置された開口の大きさが可変の視野絞りとを有するこ
とを特徴とする請求項2に記載の眼球投影型映像表示装
置。
3. The optical path forming means is a transflective element for branching the optical path from the image display element into a reflected optical path and a transmitted optical path, and the reflected optical path and the transmitted optical path are imaging lenses having different magnifications, respectively. 3. The eyeball projection type image display device according to claim 2, further comprising: a field stop having a variable size of an aperture arranged at an image forming position by the image forming lens.
【請求項4】 前記反射光路を通過した光束を透過させ
ると共に前記透過光路を通過した光束を前記光束とは異
なる位置で受けて反射させる透過反射素子と、該透過反
射素子の後方に前記2つの光束の少なくとも一方に対し
て偏心して配置された接眼レンズとを有することを特徴
とする請求項3に記載の眼球投影型映像表示装置。
4. A transflective element that transmits a light flux that has passed through the reflected light path and receives and reflects the light flux that has passed through the transmitted light path at a position different from the light flux, and the two transmissive elements behind the transmissive reflective element. The eyeball projection type image display device according to claim 3, further comprising an eyepiece lens that is arranged eccentrically with respect to at least one of the light fluxes.
【請求項5】 左眼用映像表示素子及び左眼用投影光学
系と、右眼用映像表示素子及び右眼用投影光学系とを備
え、前記左眼用映像表示素子に表示された映像を前記左
眼用投影光学系により観察者の左眼球に投影し、前記右
眼用映像表示素子に表示された映像を前記右眼用投影光
学系により観察者の右眼球に投影するようにした眼球投
影型映像表示装置において、 前記左眼用映像表示素子及び右眼用映像表示素子には、
観察者の左右の眼球に対応した視差又は輻輳角を有する
異なる映像が表示され、前記左眼用投影光学系及び右眼
用投影光学系は、各々前記左眼用映像表示素子及び右眼
用映像表示素子からの光路を分岐させて複数の光路を形
成する左眼用及び右眼用の光路形成手段を備えており、
該光路形成手段により形成された複数の光路が互いに異
なる位置に虚像を形成することを特徴とする眼球投影型
映像表示装置。
5. An image displayed on the left-eye image display element, comprising a left-eye image display element and a left-eye projection optical system, a right-eye image display element and a right-eye projection optical system. An eyeball that is projected onto the left eyeball of the observer by the projection optical system for the left eye, and an image displayed on the image display element for the right eye is projected on the right eyeball of the observer by the projection optical system for the right eye. In the projection-type image display device, the left-eye image display element and the right-eye image display element,
Different images having parallax or vergence corresponding to the left and right eyeballs of the observer are displayed, and the left-eye projection optical system and the right-eye projection optical system are the left-eye image display element and the right-eye image, respectively. The optical path forming means is provided for the left eye and the right eye for forming a plurality of optical paths by branching the optical path from the display element,
An eyeball projection type image display device, wherein a plurality of optical paths formed by the optical path forming means form virtual images at different positions.
【請求項6】 前記光路形成手段が偏光ビームスプリッ
タであり、前記光路選択手段が該偏光ビームスプリッタ
と映像表示素子との間に配置された偏光面可変手段であ
ることを特徴とする請求項5に記載の眼球投影型映像表
示装置。
6. The optical path forming means is a polarization beam splitter, and the optical path selecting means is a polarization plane varying means arranged between the polarization beam splitter and the image display element. An eyeball projection type image display device according to item 1.
【請求項7】 前記光路形成手段が透過反射素子であ
り、該透過反射素子の透過光路及び反射光路に各々光学
パワーを持つ反射鏡が配置されており、前記光路選択手
段が前記透過光路及び反射光路の各々配置されたシャッ
タ手段であることを特徴とする請求項5に記載の眼球投
影型映像表示装置。
7. The optical path forming means is a transmissive / reflecting element, and a reflecting mirror having optical power is arranged in each of the transmissive optical path and the reflective optical path of the transmissive reflective element, and the optical path selecting means is arranged in the transmissive optical path and the reflective optical path. The eyeball projection type image display apparatus according to claim 5, wherein the shutter means is provided in each of the optical paths.
JP6040855A 1994-03-11 1994-03-11 Eyeball projection type video display device Withdrawn JPH07250292A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6040855A JPH07250292A (en) 1994-03-11 1994-03-11 Eyeball projection type video display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6040855A JPH07250292A (en) 1994-03-11 1994-03-11 Eyeball projection type video display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07250292A true JPH07250292A (en) 1995-09-26

Family

ID=12592179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6040855A Withdrawn JPH07250292A (en) 1994-03-11 1994-03-11 Eyeball projection type video display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07250292A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102041261B1 (en) * 2018-12-28 2019-11-07 한국광기술원 Reactive Multifocal Optical System and Augmented Reality Device Using the Same
WO2021193475A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社小糸製作所 Image display device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102041261B1 (en) * 2018-12-28 2019-11-07 한국광기술원 Reactive Multifocal Optical System and Augmented Reality Device Using the Same
WO2021193475A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 株式会社小糸製作所 Image display device
JP2021157117A (en) * 2020-03-27 2021-10-07 株式会社小糸製作所 Image display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7144113B2 (en) Virtual image display apparatus
US6337765B1 (en) Stereomicroscope
US5034809A (en) Personal video viewing apparatus
US7764431B2 (en) Multiple imaging arrangements for head mounted displays
US20110080536A1 (en) Stereoscopic image display apparatus
JP2001117049A (en) Stereoscopic observation device and electronic picture display device
JPH09505906A (en) Stereoscope image mechanism and visual mechanism
JPH10504661A (en) Head-mounted display and observation device using remote retroreflector and image display and observation method
JPH09105885A (en) Head mount type stereoscopic image display device
JP2007524855A (en) Multiple imaging configurations for head-mounted displays
JPH10148790A (en) Head-mounted display device
JP2002365589A (en) Three-dimensional display device
JP2003215496A (en) Device and system for stereoscopic observation
JP3789332B2 (en) 3D display device
JP3328028B2 (en) Head mounted video display
JP2938940B2 (en) Surgical microscope
JP2002258215A (en) Stereoscopic image display device
JP2000249975A (en) Video display device
CN215494384U (en) Naked eye three-dimensional display device
JPH07250292A (en) Eyeball projection type video display device
JPH0876051A (en) Hmd
JP2002156599A (en) Image observation apparatus and image observation system using the same
JP2002131694A (en) Image observing device and image observing system using the same
JP3396074B2 (en) Video display device
JP2000199871A (en) Video display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010605