JPH07218861A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JPH07218861A
JPH07218861A JP3654694A JP3654694A JPH07218861A JP H07218861 A JPH07218861 A JP H07218861A JP 3654694 A JP3654694 A JP 3654694A JP 3654694 A JP3654694 A JP 3654694A JP H07218861 A JPH07218861 A JP H07218861A
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JP
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JP3654694A
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English (en)
Inventor
Tsunefumi Tanaka
常文 田中
Norihiro Nanba
則広 難波
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH07218861A publication Critical patent/JPH07218861A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察者の左右眼の前方所定位置に表示した画
像情報を観察するように画像表示装置を得ること。 【構成】 一対の反射型の画像表示素子に表示された画
像情報を照明系からの光束で照明し、該画像表示素子の
画像情報を一対の光学系により観察者の眼球の前方の所
定位置に表示し、該画像情報を観察するようにしたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像表示装置に関し、特
に観察者の頭部前方に設け、画像表示素子により表示さ
れた画像情報を光学系により観察者の眼球前方の所定位
置に虚像として表示する際、小型で且つ大画面、高精細
な表示が可能で更に立体画像表示も可能な画像表示装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶等の画像表示素子に表示され
た画像情報を臨場感ある大画面の映像として表示する装
置として大型CRTディスプレイ装置やプロジェクショ
ンTV等が用いらてれいる。
【0003】しかしながらこれらの装置には大きなスペ
ースを必要とする、あるいは周囲を暗くしなければ良好
な映像が観察しずらい等の問題があり、使用状況が制限
を受けていた。
【0004】この為、最近では画像表示素子に表示され
た画像からの光束を観察者の顔面の極近くに配置された
光学系により直接、眼(観察者の瞳)に投光し、等価的
に大画面の画像情報を虚像として観察させるようにした
画像表示装置が提案されている。
【0005】図6はこのような装置の一例で、特開平4
−34512号公報に提案されている画像表示装置の主
要部を説明したものである。画像は信号ライン206に
よって送られてくるデータによって液晶表示器(液晶パ
ネル)201上に表示される。
【0006】201はバックライト光源204によって
透過照明される。液晶表示器201に表示された画像情
報に基づく光束208は凹レンズと凸レンズとから成る
拡大レンズ203を通過後、ミラー205で反射し、反
射光束209となって観察者210の眼(観察者の瞳)
207に入射する。
【0007】従って、観察者は光束209により表示画
像を観察する。このとき、拡大レンズ203は液晶表示
器201に表示された画像を、ミラー205を介して観
察者の瞳207から所定の距離、例えば5m前方の虚像
面202上に虚像として表示を行っている。
【0008】観察者は虚像面202上において液晶表示
器201に表示された画像情報を観察している。
【0009】この他、VPLリサーチ社から製品化され
ている「アイフォン」と呼ばれるヘッド・マウント・デ
ィスプレイでは約3インチの液晶ディスプレイを左右両
眼用として2セット用意し、それぞれの表示画像をフレ
ネルレンズを介して観察することで立体感のある画像を
表示させている。
【0010】これら従来の立体画像表示方法では左右両
眼それぞれに対応する結像光学系を用意し、(ステレオ
記録された2枚の画像や視差のあるコンピュータグラフ
ィックス等の)視覚差に応じた画像を表示する等して立
体感を与えることを実現している。
【0011】立体感のある画像表示の従来例には、この
他特開平4−248583号公報に示されるような3次
元画像表示装置がある。この方法は、表示物体の各部分
をそれぞれ表示位置を変化させながら選択的に表示する
もので、最も自然な3次元画像の一部となるはずの位置
近傍に表示画像が呈示され、眼の残像効果を利用して3
次元画像を観察している。
【0012】一般に立体画像を忠実且つ自然に観察する
には両眼で観察する左右画像の明るさが適正に調節され
ている必要がある。特開昭62−272698号公報で
は左右眼用の照明装置を各々設け、光量を調節可能とし
た画像表示装置を提案している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】観察者の両眼近傍に画
像表示素子を配置し、該画像表示素子に表示された画像
情報の虚像を観察する画像表示装置で、風景等の外界の
画像情報も同時に視認可能にするには、虚像のコントラ
ストが十分に高いこと、外界の明るさに応じて輝度を広
い範囲で調節可能なこと、且つ系全体が小型であること
が好ましい。
【0014】従来の画像表示装置で知られる表示素子と
しての、例えばCRTは比較的高コントラストで高輝度
の画像が得られるが、系全体が大型化であるという問題
点があった。又透過型の液晶ディスプレイでは高いコン
トラストの画像が得にくく、且つ照明光の利用効率が良
くない為、小型化と高輝度化を両立するのが難しいとい
う問題点があった。
【0015】特開昭60−97315号公報では偏光の
量を制御して表示画像の輝度の調節を行う画像表示装置
が提案されているが、照明光の利用効率が必ずしも十分
でない。
【0016】本発明は、表示された画像情報のコントラ
ストが高く、又外界の画像情報と重複して観察する際に
外界の明るさに応じて表示画像の輝度が広い範囲で調整
可能で更に系全体が小型で観察者の眼球の前方に容易に
装着することができ、良好なる画像情報の観察が可能な
画像表示装置の提供を目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、一対の反射型の画像表示素子に表示された画像情報
を照明系からの光束で照明し、該画像表示素子の画像情
報を一対の光学系により観察者の眼球の前方の所定位置
に表示し、該画像情報を観察するようにしたことを特徴
としている。
【0018】特に、前記照明系は光源部からの光束を光
学素子で2つの光束に分岐し、該分岐した2つの光束で
各々前記一対の画像表示素子を照明していることや、前
記照明系は前記一対の画像表示素子を平行光束で照明し
ていることや、前記照明系は前記光源部と前記光学素子
との間に透過率を制御する光量調整素子を有しているこ
と、そして前記光量調整素子の透過率は外界の明るさに
応じて制御されていること等を特徴としている。
【0019】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図であ
る。
【0020】本実施例では画像表示装置の主要部を観察
者の頭部前方に装着した場合を示している。図2は図1
の画像表示装置の照明系101と左眼用(右眼用)の光
学系のみを平面的に示した説明図である。尚左眼用と右
眼用の系は左右対称となっている。
【0021】図中101は照明系である。1a,1bは
各々反射型の液晶表示素子や空間光変調素子等から成る
画像表示素子であり、駆動回路(不図示)で駆動制御さ
れて画像情報を表示している。6は光源部であり、発光
部61と該発光部61から放射された光束を反射集光さ
せる反射傘62とを有している。8は光量調整素子であ
り、例えば液晶素子から成り、光源部6からの光束の透
過光量を調整回路8aからの信号に基づいて調整してい
る。
【0022】7は斜面7a,7bが反射面の3角反射プ
リズムより成る光学素子であり、光源部6からの光束を
左右眼の画像表示素子1a,1bの照明用として2つの
光束に分岐している。
【0023】5a,5bは各々半透過鏡であり、光学素
子7からの反射光束を画像表示素子1a,1b方向に反
射させている。画像表示素子1a,1bは平行光束で照
明するようにしている。2a,2bは各々光学系であ
り、画像表示素子1a,1bに表示された画像情報を後
述する半透過鏡4a,4bで反射させ、半透過曲面鏡3
a,3bを介して観察者の前方所定位置1aaに拡大し
た虚像として表示している。9は観察者の瞳位置であ
る。
【0024】本実施例では照明系101からの平行光束
で照明された画像表示素子1a,1bを光学系2a,2
bにより半透過鏡4a,4bと半透過曲面鏡3a,3b
を介して観察者の前方の所定位置1aaに拡大した虚像
として表示し、外界の画像情報と空間的に重畳して同一
視野で観察している。
【0025】このとき外界の明るさに応じて光量調整素
子8の透過率(透過光量)を制御して画像表示素子1
a,1bの画像情報と外界の画像情報の明るさのバラン
スを調整して、双方の画像情報の観察状態を良好に維持
している。
【0026】本実施例に係る画像表示素子は反射型の液
晶表示素子や、特開昭60−179781号公報や特開
昭61−210775号公報等で提案されているDMD
と呼ばれる反射型の空間光変調素子を用いている。これ
らの反射型の画像表示素子は照明光の利用効率が良く、
結果として高輝度の画像が容易に得られ、しかも高いコ
ントラストが容易に得られる。
【0027】図3は本発明の実施例2の要部概略図であ
る。
【0028】本実施例は図1の実施例1に比べて観察者
の頭部前方に装着する画像表示装置の一要素を構成する
光源部と光量調整素子を有する照明系を左眼用と右眼用
に各々一対設けている点が異なっており、その他の構成
は略同じである。
【0029】本実施例では光源部6a,6bからの光束
を光量調整素子8a,8b(不図示)を介して半透過鏡
5a,5bで反射させて、反射型の画像表示素子1a,
1bを平行光束で照明している。
【0030】そして反射型の画像表示素子1a,1bを
半透過鏡5a,5bを介して光学系2a,2bにより半
透過鏡4a,4bと半透過曲面鏡3a,3bを介して観
察者の前方の所定位置に拡大した虚像として表示し、実
施例1と同様にして外界の画像情報と空間的に重畳して
同一視野で観察している。
【0031】本実施例でも光源部6a,6bの前方に設
けた光量調整素子8a,8bの透過率を実施例1と同様
にして外界の明るさに応じて制御している。これにより
画像表示素子1a,1bの表示輝度を変化させて外界の
画像情報と共に良好に観察している。
【0032】図4は本発明の実施例3の光学系の一部分
の説明図である。
【0033】本実施例では図1の実施例1に比べて反射
型の画像表示素子1a,1bを観察者の前方所定位置に
結像表示する光学系としてテレセントリック光学系10
a,10bを用いている点が異なっており、その他の構
成は略同じである。
【0034】ここでテレセントリック光学系とは入射瞳
あるいは射出瞳が無限遠方に設定された系のことで、本
発明の系でいうと画像表示素子1a,1bの各位置から
垂直に反射された光束が瞳の位置で重ね合わされ、各々
所定位置に結像する光学系である。
【0035】図5は本実施例のテレセントリック光学系
10の説明図である。図中12は瞳位置である。同図で
は画像表示素子1がテレセントリック光学系10により
位置11に結像されている状態を示している。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、表示された画像情報のコントラスト
が高く、又外界の画像情報と重複して観察する際に外界
の明るさに応じて表示画像の輝度が広い範囲で調整可能
で更に系全体が小型で観察者の眼球の前方に容易に装着
することができ、良好なる画像情報の観察が可能な画像
表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部概略図
【図2】 図1の一部分の説明図
【図3】 本発明の実施例2の要部概略図
【図4】 本発明の実施例3の光学系の説明図
【図5】 図4の光学系の説明図
【図6】 従来の画像表示装置の説明図
【符号の説明】
101 照明系 1,1a,1b 画像表示素子 2a,2b 光学系 3a,3b 半透過曲面鏡 4a,4b,5a,5b 半透過鏡 6,6a,6b 光源部 7 光学素子 8 光量調整素子 9 瞳位置 10,10a,10b テレセントリック光学系

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の反射型の画像表示素子に表示され
    た画像情報を照明系からの光束で照明し、該画像表示素
    子の画像情報を一対の光学系により観察者の眼球の前方
    の所定位置に表示し、該画像情報を観察するようにした
    ことを特徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記照明系は光源部からの光束を光学素
    子で2つの光束に分岐し、該分岐した2つの光束で各々
    前記一対の画像表示素子を照明していることを特徴とす
    る請求項1の画像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記照明系は前記一対の画像表示素子を
    平行光束で照明していることを特徴とする請求項1の画
    像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記照明系は前記光源部と前記光学素子
    との間に透過率を制御する光量調整素子を有しているこ
    とを特徴とする請求項2の画像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記光量調整素子の透過率は外界の明る
    さに応じて制御されていることを特徴とする請求項4の
    画像表示装置。
JP3654694A 1993-10-29 1994-02-09 画像表示装置 Pending JPH07218861A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3654694A JPH07218861A (ja) 1994-02-09 1994-02-09 画像表示装置
US08/967,261 US6023253A (en) 1993-10-29 1997-11-07 Image displaying apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3654694A JPH07218861A (ja) 1994-02-09 1994-02-09 画像表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07218861A true JPH07218861A (ja) 1995-08-18

Family

ID=12472773

Family Applications (1)

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JP3654694A Pending JPH07218861A (ja) 1993-10-29 1994-02-09 画像表示装置

Country Status (1)

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JP (1) JPH07218861A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001015439A1 (fr) * 1999-08-25 2001-03-01 Olympus Optical Co., Ltd. Afficheur video se portant sur la tete
JP2003502712A (ja) * 1999-06-21 2003-01-21 ザ マイクロオプティカル コーポレイション 接眼レンズおよびフェースマスク・ディスプレイ・システム用の照明システム

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