JPH11258543A - Image display device - Google Patents

Image display device

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JPH11258543A
JPH11258543A JP10065506A JP6550698A JPH11258543A JP H11258543 A JPH11258543 A JP H11258543A JP 10065506 A JP10065506 A JP 10065506A JP 6550698 A JP6550698 A JP 6550698A JP H11258543 A JPH11258543 A JP H11258543A
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image
display
screen
image display
forming unit
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Makoto Kobu
真 小夫
Nobuo Sakuma
伸夫 佐久間
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Ricoh Co Ltd
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  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device having both functions of a screen image type display mode with a large screen size and a spatial image type display mode with a narrow field of view. SOLUTION: This device enables the image display of a spatial image type and a screen image type by combining both function members of a configuration in which an image forming part 2 reflecting or penetrating a flux of light from a light source 1 is provided, and after a flux of light which has passed an image forming part 2 penetrates a projection lens 3, it penetrates a field lens 4 and displays an image in a space by a spatial image reflecting mirror 9, and a configuration in which a flux of light which has passed an image forming part 2 penetrates a projection lens 3, and displays an image forming a display image on a screen 8. Moreover, it is easily possible to change over the display modes of a spatial image type and a screen image type to/from each other by a simple operation such as insertion or removal of an optical part into/from an optical path for making the configuration adaptable to the display mode, or changeover of a light source.

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、パーソナルコンピ
ュータ、ビデオプレーヤ、テレビジョン等の画像表示装
置として構成される画像表示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an image display device configured as an image display device such as a personal computer, a video player, and a television.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、情報機器に取り付けられる画像表
示装置としてはCRTが主流であったが、直視タイプの
液晶ディスプレイが台頭しつつある。また、1人用のデ
ィスプレイとしては、ヘッドマウントディスプレイ(以
下、HMD)が商品化されている。さらに会議用の大画
面のディスプレイとしては、プロジェクション型の画像
表示装置が商品化されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a CRT has been the mainstream as an image display device mounted on information equipment, but a direct-view type liquid crystal display is emerging. As a display for one person, a head mounted display (hereinafter, HMD) has been commercialized. Further, as a large-screen display for a conference, a projection-type image display device has been commercialized.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】パーソナルコンピュー
タの発展に伴い、今後ディスプレイに対するユーザの要
望が多様化することが考えられ、各種方式のディスプレ
イが開発されている。また、パーソナルコンピュータの
動画像の扱いが増加すると、大型画面化と低価格化、軽
量化、省電力化、設置面積の狭小化等がユーザから求め
られている。大型画面化と軽量化ではプロジェクション
型画像表示装置は有望である。プロジェクション型画像
表示装置は現在、40インチ以上の大画面として設計さ
れた商品が多いが、個人用の画面サイズとして20〜3
0インチの大きさは、直視タイプの液晶ディスプレイで
は製品化が難しく、CRTに対しては表示装置の大きさ
や消費電力の点で優位性が見込める条件である。また、
会議用のプロジェクション型画像表示装置での画面大き
さに対応できる機能を光学系で容易に設計できるという
利点もある。
With the development of personal computers, it is conceivable that user demands for displays will be diversified in the future, and displays of various types have been developed. Further, as the handling of moving images by personal computers increases, users are demanding larger screens, lower prices, lighter weight, lower power consumption, smaller installation areas, and the like. Projection-type image display devices are promising for larger screens and lighter weights. At present, many projection-type image display devices are designed with a large screen of 40 inches or more.
A size of 0 inches is difficult to commercialize with a direct-view type liquid crystal display, and is a condition that can be expected to be superior to a CRT in terms of the size of the display device and power consumption. Also,
There is also an advantage that a function corresponding to a screen size of a projection type image display device for a conference can be easily designed by an optical system.

【0004】本発明は、プロジェクション型画像表示装
置の上記のようなメリットを生かし、個人用の画面サイ
ズとして20〜30インチの大きさでの表示を行うこと
ができ、さらに事務所等に配置されるようなロケーショ
ンを想定した場合に、ディスプレイに表示された情報が
周囲の人に見られないように表示の視域領域を限定する
ことができ、且つ消費電力も少なくすることができる画
像表示装置を提供することを目的とする。
The present invention makes use of the above-mentioned advantages of the projection type image display device, and can display an image with a size of 20 to 30 inches as a personal screen size, and is further arranged in an office or the like. Image display device that can limit the viewing area of the display so that the information displayed on the display is not seen by the surrounding people, and can reduce the power consumption when such a location is assumed. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る画像表示装置は、光源からの光束を
反射または透過する画像形成部を備え、該画像形成部を
通過した光束が、投影レンズを透過した後、視野レンズ
を透過し、空中像反射鏡により空中に表示像を形成する
画像表示を行う構成と、前記画像形成部を通過した光束
が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示像を形成す
る画像表示を行う構成との両機能部材を兼ね備えた構成
としたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus comprising: an image forming unit configured to reflect or transmit a light beam from a light source; A configuration in which an image is displayed by transmitting a projection lens, transmitting a field lens, and forming a display image in the air by an aerial image reflecting mirror, and a light beam passing through the image forming unit is transmitted through the projection lens, and is transmitted through a screen. And an image display for forming a display image.

【0006】請求項2に係る画像表示装置は、光源から
の光束を反射または透過する画像形成部を備え、該画像
形成部を通過した光束が、投影レンズを透過した後、凹
面鏡の反射により空中に表示像を形成する画像表示を行
う構成と、前記画像形成部を通過した光束が、投影レン
ズを透過し、スクリーンに表示像を形成する画像表示を
行う構成との両機能部材を兼ね備えた構成としたもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image display device including an image forming unit for reflecting or transmitting a light beam from a light source. A configuration having both function members, a configuration for performing image display for forming a display image on the screen, and a configuration for performing image display for forming a display image on a screen in which a light beam transmitted through the image forming unit passes through a projection lens. It is what it was.

【0007】請求項3に係る画像表示装置は、請求項1
または2の構成に加えて、前記画像形成部を通過した光
束が、投影レンズを透過した後、視野レンズと空中像反
射鏡、あるいは凹面鏡により、空中に表示像を形成する
画像表示を行う場合と、前記画像形成部を通過した光束
が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示像を形成す
る画像表示を行う場合とで、その表示方式に合致した構
成にする光学部品を、光路中に挿入あるいは光路中から
除去する操作を行う構成としたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image display device.
Or in addition to the configuration of 2, the light beam passing through the image forming unit is transmitted through a projection lens, and then a field lens and an aerial image reflecting mirror, or a concave mirror is used to perform image display in which a display image is formed in the air. In the case where the light flux passing through the image forming unit is transmitted through the projection lens and an image display for forming a display image on a screen is performed, an optical component having a configuration matching the display method is inserted into the optical path or It is configured to perform an operation of removing from the optical path.

【0008】請求項4に係る画像表示装置は、請求項1
または2の構成に加えて、前記画像形成部を通過した光
束が、投影レンズを透過した後、視野レンズと空中像反
射鏡、あるいは凹面鏡により、空中に表示像を形成する
画像表示を行う場合と、前記画像形成部を通過した光束
が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示像を形成す
る画像表示を行う場合とで、その表示方式に合致した構
成にする光学部品を、光路中に挿入あるいは光路中から
除去する操作を行うと共に、点灯する光源を切り替える
構成としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image display device.
Or in addition to the configuration of 2, the light beam passing through the image forming unit is transmitted through a projection lens, and then a field lens and an aerial image reflecting mirror, or a concave mirror is used to perform image display in which a display image is formed in the air. In the case where the light flux passing through the image forming unit is transmitted through the projection lens and an image display for forming a display image on a screen is performed, an optical component having a configuration matching the display method is inserted into the optical path or It is configured to perform an operation of removing from the light path and switch a light source to be turned on.

【0009】請求項5に係る画像表示装置は、請求項4
の構成に加えて、1個の画像形成部を保有し、表示方式
の変更の際には、バックライト方式とケラー照明方式の
光源切り替えを行う構成としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image display device according to the fourth aspect.
In addition to the above configuration, one image forming unit is provided, and when the display system is changed, the light source is switched between a backlight system and a Keller illumination system.

【0010】請求項6に係る画像表示装置は、請求項1
〜5のいずれかの構成に加えて、表示方式に合致した構
成にするために、光路中に挿入あるいは光路中から除去
される光学部品の一つが、空中に表示像を形成するた
め、オペレータの目の方向に画像光束を向ける反射鏡あ
るいは凹面鏡であることを特徴としたものである。
[0010] The image display device according to claim 6 is the image display device according to claim 1.
In addition to any one of the above-described configurations, one of the optical components inserted into or removed from the optical path to form a display image in the air in order to obtain a configuration that matches the display method, It is a reflecting mirror or a concave mirror that directs an image light beam in the direction of the eyes.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】まず本発明に係る画像表示装置の基本とな
る光学系について図1を参照して説明する。図1に示す
画像表示装置の光学系では、光軸上に光源1、画像形成
部2、投影レンズ3、視野レンズ4が配置されており、
視野レンズ4は光路中から除去することが可能に設けら
れている。画像形成部2には例えば液晶表示パネル(L
CD)が用いられ、光源1から出射しLCDからなる画
像形成部2を通過した光束は、投影レンズ3と視野レン
ズ4を透過し、空中に表示像として空中像を形成する。
図1はこの空中像を形成する状態を示している。この空
中像はスクリーンが無い状態でオペレータが見られる画
像である。但し、オペレータから画像が見られる領域
(以下、視域という)が限られる。
First, an optical system which is the basis of an image display device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the optical system of the image display device shown in FIG. 1, a light source 1, an image forming unit 2, a projection lens 3, and a field lens 4 are arranged on an optical axis.
The field lens 4 is provided so as to be removable from the optical path. The image forming unit 2 includes, for example, a liquid crystal display panel (L
The light flux emitted from the light source 1 and having passed through the image forming unit 2 composed of an LCD passes through the projection lens 3 and the field lens 4 to form an aerial image as a display image in the air.
FIG. 1 shows a state in which this aerial image is formed. This aerial image is an image that the operator can see without the screen. However, an area where the operator can view the image (hereinafter, referred to as a viewing area) is limited.

【0013】また、図1において投影レンズ3の後方の
視野レンズ4を光路から取り除き、図中のスクリーン結
像位置にスクリーンを配置すれば、投影レンズ3により
スクリーン上に画像を表示することができる。スクリー
ン上に投影された画像は、そのスクリーンの反射指向性
能でかなり広い領域の視域が得られる。
In FIG. 1, if the field lens 4 behind the projection lens 3 is removed from the optical path and the screen is arranged at the screen image forming position in the figure, an image can be displayed on the screen by the projection lens 3. . An image projected on a screen has a considerably large viewing area due to the reflection directivity performance of the screen.

【0014】ここで、各光学部品の配置と空中像やスク
リーン像との関係について述べる。図1において、投影
レンズ3の主点から画像形成部2までの距離をSl、投
影レンズ3の主点からスクリーン結像位置までの距離を
Sl'、視野レンズ4の中心から投影レンズ3の主点まで
の距離をSm、視野レンズ4の中心から視域の中心まで
の距離をSm'、視野レンズ4の中心から視野レンズの無
い場合のスクリーン結像位置までの距離をDr、視野レ
ンズ4の中心から空中像位置までの距離をDvとした場
合、視野レンズ4の焦点距離Mfは、 Mf=Sm×Sm'(Sm−Sm') であり、 Dv=Dr×Mf/(Dr+Mf) となる。
Here, the relationship between the arrangement of each optical component and an aerial image or screen image will be described. In FIG. 1, the distance from the principal point of the projection lens 3 to the image forming unit 2 is Sl, the distance from the principal point of the projection lens 3 to the screen image forming position is Sl ′, and the distance from the center of the field lens 4 to the principal point of the projection lens 3 is Sl. The distance to the point is Sm, the distance from the center of the field lens 4 to the center of the viewing zone is Sm ', the distance from the center of the field lens 4 to the screen image forming position without the field lens is Dr, When the distance from the center to the aerial image position is Dv, the focal length Mf of the field lens 4 is Mf = Sm × Sm ′ (Sm−Sm ′), and Dv = Dr × Mf / (Dr + Mf).

【0015】また、視野レンズ無しの場合の投影レンズ
3によるスクリーン上の倍率RSBは、 RSB=Sl'/Sl であり、光路からスクリーンを除去し光路中に視野レン
ズ4を挿入して空中像を形成する場合の空中像の倍率V
SBは、 VSB=(Dv/Dr)×RSB となり、画像形成部2の液晶表示パネルの対角大きさを
LCDとした場合、空中像の対角大きさVSDは、 VSD=VSB×LCD×25.4 となる。
The magnification RSB on the screen by the projection lens 3 without the field lens is RSB = Sl '/ Sl. The screen is removed from the optical path and the field lens 4 is inserted into the optical path to form an aerial image. Magnification V of aerial image when forming
SB is: VSB = (Dv / Dr) × RSB. When the diagonal size of the liquid crystal display panel of the image forming unit 2 is LCD, the diagonal size VSD of the aerial image is as follows: VSD = VSB × LCD × 25 .4.

【0016】また、視野レンズ4での射出瞳の拡大倍率
PuBは、 PuB=Sm'/Sm であり、投影レンズ3の射出瞳直径がPuDの時、視域
の直径ERDは、 ERD=−PuB×PuD となる。
The enlargement magnification PuB of the exit pupil in the field lens 4 is PuB = Sm '/ Sm. When the exit pupil diameter of the projection lens 3 is PuD, the diameter ERD of the viewing zone is ERD = -PuB. × PuD.

【0017】図1において上記の関係が成り立つ場合
に、投影レンズ3と視野レンズ4を光路中の所定位置に
配置しスクリーンを光路から取り除いた構成の場合、画
像光束がオペレータの目に指向性よく照射され、空中に
浮かんだ光像として認識できるので空中像型の画像表示
を行う構成となる。また、視野レンズ4を光路中から取
り除き、スクリーン結像位置にスクリーンを配置した構
成の場合、スクリーン上に投影された画像の反射光によ
りオペレータが光像を認識するためスクリーン像型の画
像表示の構成となる。従って、これら光学部品の光路中
への挿入あるいは除去という簡単な操作で空中像型から
スクリーン像型へ画像表示方式を容易に変更することが
できる。
In FIG. 1, when the above relationship is established, the projection lens 3 and the field lens 4 are arranged at predetermined positions in the optical path and the screen is removed from the optical path. Since the light is irradiated and can be recognized as a light image floating in the air, an aerial image type image display is performed. In the case of a configuration in which the field lens 4 is removed from the optical path and the screen is arranged at the screen image forming position, the operator recognizes the light image by the reflected light of the image projected on the screen, so that the screen image type image display is performed. Configuration. Therefore, the image display system can be easily changed from the aerial image type to the screen image type by a simple operation of inserting or removing these optical components in the optical path.

【0018】尚、画像形成部2に液晶表示パネル(LC
D)を用いた例で説明したが、画像形成部2には、光空
間変調器やデジタルミラーデバイス等を使うこともでき
る。また、視野レンズの代わりに凹面鏡を使うこともで
き、この場合には空中像の位置や視域が投影レンズ側に
できる。また、図1において視野レンズ4の代わりに凹
面鏡を用いる場合に、視野レンズの焦点距離Mfに対し
て、凹面鏡の曲率半径MRは、 MR=2Mf となる。
The image forming section 2 has a liquid crystal display panel (LC
Although the example using D) has been described, an optical spatial modulator, a digital mirror device, or the like can be used for the image forming unit 2. In addition, a concave mirror can be used instead of the field lens. In this case, the position of the aerial image and the viewing area can be set on the projection lens side. When a concave mirror is used instead of the field lens 4 in FIG. 1, the radius of curvature MR of the concave mirror is MR = 2Mf with respect to the focal length Mf of the field lens.

【0019】画像形成部2に透過型液晶表示パネル(以
下、LCD)を使う例の場合、空中像型とスクリーン像
型とでは光源の適正が異なる。スクリーン像型では、光
源1にハロゲンランプのようなケラー照明方式が適して
いるが、空中像型では、透過型液晶表示パネルの全面を
均一に照射する面発光体方式(所謂バックライト方式)
が適している。表示方式の変更の際にケラー照明からバ
ックライト方式に変換する方法としては、摺りガラスや
パールガラスのような光を散乱させる光学部材を光源と
LCDの間に挿入することで達成可能である。また、ハ
ロゲンランプのようなケラー照明方式の光源と、冷陰極
管のような面発光体からなる光源を別個に所有し、スク
リーン像型から空中像型へ表示方式を変更する際には、
ケラー照明方式からバックライト方式へ光源を切り替え
るのも好適な達成方法である。
In the case of using a transmissive liquid crystal display panel (hereinafter, LCD) for the image forming section 2, the appropriate light source differs between the aerial image type and the screen image type. In the screen image type, a Köhler illumination method such as a halogen lamp is suitable for the light source 1, but in the aerial image type, a surface light emitting type (so-called backlight type) that uniformly irradiates the entire surface of the transmission type liquid crystal display panel.
Is suitable. A method of converting the display system from the Keller illumination to the backlight system when changing the display system can be achieved by inserting an optical member that scatters light, such as frosted glass or pearl glass, between the light source and the LCD. In addition, when a light source of a Köhler illumination system such as a halogen lamp and a light source of a surface light emitter such as a cold-cathode tube are separately owned, when changing the display system from a screen image type to an aerial image type,
Switching the light source from the Koehler illumination system to the backlight system is also a preferred technique.

【0020】(実施例1)次に本発明による画像表示装
置の具体的な実施例を示す。図2は本発明の一実施例を
示す図であり、空中像型の画像表示とスクリーン像型の
画像表示を行うことができる画像表示装置の光学系の概
略構成を示す透視斜視図である。この画像表示装置は、
図1に示した基本構成と同様の光源1、画像形成部2、
投影レンズ3、視野レンズ4、及びスクリーン8を備え
ている。そして上記構成に加えて、光源1と画像形成部
2の間には照明方式を変更するための摺りガラス5が配
置され、さらに光像をスクリーン方向に投影するための
光路折り曲げ用の反射鏡7が設けられている。尚、この
反射鏡7はオペレータ10の視覚領域の邪魔にならない
位置に配置されている。また、反射鏡7がハーフミラー
であれば、オペレータ10の視覚領域内に設けられても
オペレータがスクリーン8を見るのには支障がない。
(Embodiment 1) Next, a specific embodiment of the image display apparatus according to the present invention will be described. FIG. 2 is a view showing one embodiment of the present invention, and is a transparent perspective view showing a schematic configuration of an optical system of an image display device capable of performing aerial image display and screen image display. This image display device
A light source 1, an image forming unit 2, and a light source 1, which are the same as the basic configuration shown in FIG.
A projection lens 3, a field lens 4, and a screen 8 are provided. In addition to the above configuration, a frosted glass 5 for changing an illumination method is disposed between the light source 1 and the image forming unit 2, and a reflecting mirror 7 for bending an optical path for projecting an optical image in a screen direction. Is provided. The reflecting mirror 7 is arranged at a position where it does not interfere with the visual area of the operator 10. Further, if the reflecting mirror 7 is a half mirror, even if the reflecting mirror 7 is provided in the visual region of the operator 10, there is no problem for the operator to see the screen 8.

【0021】また、視野レンズ4と摺りガラス5は支持
腕6によって移動可能に支持され、支持腕6の操作によ
って光路中に挿入したり光路中から除去することができ
るようになっており、空中像型の画像表示の時には視野
レンズ4と摺りガラス5は光路中に挿入され図2の実線
で図示した位置に配置され、スクリーン像型の画像表示
の時には視野レンズ4と摺りガラス5は光路から除去さ
れ図2の破線で図示した排除位置に退避される構成とな
っている。
The field lens 4 and the ground glass 5 are movably supported by a support arm 6 and can be inserted into or removed from the optical path by operating the support arm 6. In the image type image display, the field lens 4 and the ground glass 5 are inserted into the optical path and arranged at the positions shown by the solid lines in FIG. 2, and in the screen image type image display, the field lens 4 and the ground glass 5 are moved from the optical path. It is configured to be removed and retracted to the exclusion position shown by the broken line in FIG.

【0022】さらに図2の画像表示装置では、図1には
示されなかった光学部品として、空中像反射鏡9が設け
られている。これは、オペレータ10の目に指向性よく
光像を照射するための部品である。この空中像反射鏡9
を設けることにより、空中像型の光路は図2に破線矢印
で示したようになり、空中像反射鏡9で反射された光像
が空中像として空中像反射鏡9のオペレータ10側に形
成される。この空中像を見るためには視域が限られるた
め、オペレータ10は空中像が見える位置に目を移動さ
せる。但し、視野レンズ4によって投影レンズ3で拡大
した光が空中像位置に集光し、集光性が強いため明るい
画像が得られる。従って反射スクリーン8上で十分な光
量となるように設定されていれば、光路中に摺りガラス
5を挿入してバックライト方式とした際に光の利用効率
が低下しても、空中像は十分な照度となりオペレータ1
0は光像を見ることができる。尚、摺りガラス5を光路
に挿入しても空中像が明る過ぎる場合は、光路中にND
フィルタ等を挿入して光量調整を行う。
Further, in the image display device shown in FIG. 2, an aerial image reflecting mirror 9 is provided as an optical component not shown in FIG. This is a component for irradiating an optical image with high directivity to the eyes of the operator 10. This aerial image reflecting mirror 9
2, the optical path of the aerial image type becomes as shown by the dashed arrow in FIG. 2, and the light image reflected by the aerial image reflecting mirror 9 is formed on the operator 10 side of the aerial image reflecting mirror 9 as an aerial image. You. Since the viewing area is limited to view the aerial image, the operator 10 moves his / her eyes to a position where the aerial image can be seen. However, the light enlarged by the projection lens 3 by the field lens 4 is condensed at the aerial image position, and a bright image is obtained because of the strong light condensing property. Therefore, if the light amount is set to be sufficient on the reflective screen 8, even if the frosted glass 5 is inserted into the optical path to make the backlight system, the aerial image can be sufficiently formed even if the light use efficiency is reduced. Illuminance and operator 1
0 can see a light image. If the aerial image is too bright even if the ground glass 5 is inserted into the optical path, ND
The light amount is adjusted by inserting a filter or the like.

【0023】図2において空中像型からスクリーン像型
に表示方式を変更する際には、上述したように視野レン
ズ4と摺りガラス5は支持腕6に保持されているので、
支持腕6の操作により、視野レンズ4と摺りガラス5を
光路外の図中の破線で示した位置に排除することにな
る。この際の支持腕6の操作方式としては手動式でも電
動式でも容易に構成することができる。また、反射スク
リーン8に投射する際には、視野レンズ4と摺りガラス
5が光路外の破線で示した位置に排除されると同時に、
空中像反射鏡9も光路外の破線で示した位置に排除さ
れ、投影レンズ3からの光像は図中の実線で示す反射ス
クリーン光路で反射スクリーン8に投影されるが、この
時の光源1はハロゲンランプ等のようなケラー照明方式
が適している。また、ハロゲンランプを用いる場合に
は、画像形成部2との間に、赤外吸収フィルタを配置す
る。
When the display system is changed from the aerial image type to the screen image type in FIG. 2, the field lens 4 and the ground glass 5 are held by the support arm 6 as described above.
By operating the support arm 6, the field lens 4 and the ground glass 5 are removed to the position outside the optical path indicated by the broken line in the drawing. At this time, the operation method of the support arm 6 can be easily configured by a manual operation or an electric operation. When the light is projected onto the reflection screen 8, the field lens 4 and the ground glass 5 are removed to the position shown by the broken line outside the optical path, and at the same time,
The aerial image reflecting mirror 9 is also removed at the position shown by the broken line outside the optical path, and the light image from the projection lens 3 is projected on the reflecting screen 8 through the reflecting screen optical path shown by the solid line in the figure. Is suitable for a Keller illumination system such as a halogen lamp. When a halogen lamp is used, an infrared absorption filter is disposed between the halogen lamp and the image forming unit 2.

【0024】空中像型とスクリーン像型での光源の光量
を適正にするには、摺りガラス5の配置でなく、冷陰極
管や平面放電管等のバックライトタイプの光源を空中像
型用に別個に設置しておき、表示方式の変更の際には、
バックライト方式とケラー照明方式の光源の切り替えを
行う方法がある。この方法を採用すると、スクリーン像
型での光源のワット数が50W程度であるのに対し、空
中像型での光源のワット数は10W以下でも十分な光量
が得られる。また、図2のように摺りガラス5を配置す
る例では、摺りガラス5を光路中に配置した場合には、
光源のワット数を50Wから低下させる切り替え機構を
設けるとよい。
In order to properly adjust the light amount of the light source in the aerial image type and the screen image type, a backlight type light source such as a cold cathode tube or a flat discharge tube is used for the aerial image type instead of the ground glass 5. Installed separately, when changing the display method,
There is a method of switching between a backlight system and a Keller illumination system. When this method is adopted, a sufficient light amount can be obtained even when the wattage of the light source in the aerial image type is 10 W or less, while the wattage of the light source in the screen image type is about 50 W. In the example where the ground glass 5 is arranged as shown in FIG. 2, when the ground glass 5 is arranged in the optical path,
It is preferable to provide a switching mechanism for reducing the wattage of the light source from 50 W.

【0025】(実施例2)図3は本発明の別の実施例を
示す図であり、空中像型の画像表示とスクリーン像型の
画像表示を行うことができる画像表示装置の光学系の概
略構成を示す透視斜視図である。図3において光源1、
画像形成部2、摺りガラス5、支持腕6、投影レンズ
3、反射鏡7、スクリーン8の構成及び配置は図2と同
様であるが、図2の構成と異なる光学部品の構成として
は、視野レンズである凸面レンズを無くし、その代わり
に反射スクリーン8の前に配置した空中像反射鏡を凹面
鏡11に変更したものである。また、この凹面鏡11は
図中に破線で示す凹面鏡の排除位置に移動可能に設けら
れており、表示方式に応じて、光路中に挿入あるいは光
路中から除去されるようになっている。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a view showing another embodiment of the present invention, and is a schematic view of an optical system of an image display device capable of displaying an aerial image type image display and a screen image type image display. It is a see-through | perspective perspective view which shows a structure. In FIG. 3, the light source 1,
The configurations and arrangements of the image forming unit 2, the frosted glass 5, the support arm 6, the projection lens 3, the reflecting mirror 7, and the screen 8 are the same as those in FIG. 2, but the configuration of the optical components different from the configuration in FIG. In this embodiment, the convex lens, which is a lens, is eliminated, and the aerial image reflecting mirror disposed in front of the reflecting screen 8 is replaced with a concave mirror 11. The concave mirror 11 is provided so as to be movable to a position where the concave mirror shown by a broken line in the drawing is excluded, and is inserted into or removed from the optical path depending on the display system.

【0026】ここで、凹面鏡11は視野レンズと同様な
機能を有し、空中像を形成するためのものであり、空中
像型の画像表示のときには、図3に示すように、凹面鏡
11と摺りガラス5が光路中に挿入され、図中に破線で
示す空中像光路で空中像を表示する。また、空中像型か
らスクリーン像型に画像表示方式を変更するときには、
摺りガラス5と凹面鏡11を光路外の破線で示した位置
に排除することにより、図中の実線で示す反射スクリー
ン光路で光像がスクリーン8に投影される。
The concave mirror 11 has the same function as the field lens and forms an aerial image. When displaying an aerial image type image, the concave mirror 11 slides with the concave mirror 11 as shown in FIG. Glass 5 is inserted in the optical path, and an aerial image is displayed on the aerial image optical path shown by a broken line in the figure. Also, when changing the image display system from the aerial image type to the screen image type,
By excluding the ground glass 5 and the concave mirror 11 at positions shown by broken lines outside the optical path, a light image is projected on the screen 8 in a reflective screen optical path shown by a solid line in the figure.

【0027】尚、凹面鏡11の移動に連動して支持腕6
に保持された摺りガラス5の光路への挿入あるいは除去
が行われる構成にしておけば、表示方式の変更の際に凹
面鏡11を移動するだけで摺りガラス5の移動が同時に
行われるので、表示方式の切り替えを容易に行うことが
できる。また、図3の構成の場合も、空中像型とスクリ
ーン像型での光源の光量を適正にする方法として、摺り
ガラスを用いずに、冷陰極管や平面放電管等のバックラ
イトタイプの光源を空中像型用に別個に設置しておき、
表示方式の変更の際には、バックライト方式とケラー照
明方式の光源の切り替えを行う方法がある。
The supporting arm 6 is linked to the movement of the concave mirror 11.
If the configuration is such that the frosted glass 5 held in the optical path is inserted into or removed from the optical path, the movement of the frosted glass 5 is simultaneously performed only by moving the concave mirror 11 when the display method is changed. Can be easily switched. Also, in the case of the configuration shown in FIG. 3, a backlight type light source such as a cold-cathode tube or a flat discharge tube without using ground glass is used as a method for appropriately setting the light amount of the light source in the aerial image type and the screen image type. Is installed separately for the aerial image type,
When changing the display method, there is a method of switching between a backlight method and a Keller illumination method light source.

【0028】次に図4は、図2に示した画像表示装置に
おける光路の光軸と反射スクリーン8及び空中像反射鏡
9の配置の概略を示した側面図である。反射スクリーン
8は、反射鏡7で折り曲げられた光束が反射スクリーン
面に対し略直角に入射されるので、反射スクリーン8上
の光像に変形のない像が得られる。また、オペレータ1
0は反射スクリーン8の乱反射により光像を認識するた
め、広範囲な領域で画像を見られる。一方、空中像反射
鏡9は光束をオペレータ10に向けるため、オペレータ
10の顔が位置するであろう方向に光束が向くように配
置される。尚、図3の構成の場合も同様であり、この場
合は凹面鏡11が光束をオペレータ10に向けるため、
凹面鏡11はオペレータ10の顔が位置するであろう方
向に光束が向くように配置される。
FIG. 4 is a side view schematically showing the optical axis of the optical path and the arrangement of the reflection screen 8 and the aerial image reflection mirror 9 in the image display device shown in FIG. Since the light flux bent by the reflecting mirror 7 is incident on the reflecting screen 8 at a substantially right angle to the reflecting screen surface, an image without deformation of the light image on the reflecting screen 8 is obtained. Operator 1
In the case of 0, since the light image is recognized by the irregular reflection of the reflection screen 8, the image can be seen in a wide area. On the other hand, since the aerial image reflecting mirror 9 directs the light beam to the operator 10, it is arranged so that the light beam is directed in a direction where the face of the operator 10 will be located. The same applies to the case of the configuration in FIG. 3. In this case, since the concave mirror 11 directs the light beam to the operator 10,
The concave mirror 11 is arranged so that the light beam is directed in a direction where the face of the operator 10 will be located.

【0029】(実施例3)図5は本発明に係る画像表示
装置の一実施例を示す斜視図であり、図2あるいは図3
に示した光学系を用い、机の上等に搭載できるように構
成した画像表示装置の一例を示す図である。図2あるい
は図3に示した光学系の光源1から反射鏡7までの光学
部品類は光学カバー14の中に収められ、支柱13で支
えられている。この支柱13はスタンド12と一体にな
っており、反射スクリーン8を支柱13とスタンド12
で保持している。光学カバー14の側面には前述の支持
腕6を操作する支持腕レバー16が設けられており、こ
の支持腕レバー16の操作で光学部品類の切り替えをし
て、空中像型とスクリーン像型の表示方式を切り替える
ようになっている。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of an image display apparatus according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an image display device configured to be mounted on a desk or the like using the optical system shown in FIG. Optical components from the light source 1 to the reflecting mirror 7 of the optical system shown in FIG. 2 or FIG. 3 are housed in an optical cover 14 and supported by columns 13. The support 13 is integrated with the stand 12, and the reflective screen 8 is connected to the support 13 and the stand 12.
Holding in. A support arm lever 16 for operating the above-described support arm 6 is provided on a side surface of the optical cover 14, and by switching the optical components by operating the support arm lever 16, an aerial image type and a screen image type are switched. The display method is switched.

【0030】また、図6に図5の画像表示装置の側面図
を示すが、空中像反射鏡9(あるいは図3の凹面鏡1
1)は反射鏡支持腕15の支点に保持され、所定位置に
配置されており、スクリーン像型にする場合は、反射鏡
支持腕15の支点の移動と該支点を軸とした回動によっ
て空中像反射鏡9(または凹面鏡11)を図中の破線位
置に移動させ、スナップ等で固定する。これにより反射
スクリーン8へ画像を投影する際に空中像反射鏡9(ま
たは凹面鏡11)が邪魔になることがない。
FIG. 6 is a side view of the image display device shown in FIG. 5, and shows the aerial image reflecting mirror 9 (or the concave mirror 1 shown in FIG. 3).
1) is held at a fulcrum of the reflector support arm 15 and is arranged at a predetermined position. When a screen image type is to be used, movement of the fulcrum of the reflector support arm 15 and rotation about the fulcrum as an axis allow the air to be airborne. The image reflecting mirror 9 (or the concave mirror 11) is moved to a position indicated by a broken line in the figure, and is fixed by a snap or the like. This prevents the aerial image reflecting mirror 9 (or the concave mirror 11) from hindering the projection of an image onto the reflecting screen 8.

【0031】尚、画像表示装置の支柱13の内部には画
像形成部を表示可能にする駆動回路、電気回路及びこれ
らの電源回路等を格納することができる。
A driving circuit, an electric circuit, a power supply circuit, and the like for enabling the image forming portion to be displayed can be stored inside the column 13 of the image display device.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る画
像表示装置では、光源からの光束を反射または透過する
画像形成部を備え、該画像形成部を通過した光束が、投
影レンズを透過した後、視野レンズを透過し、空中像反
射鏡により空中に表示像を形成する画像表示を行う構成
と、前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを透
過し、スクリーンに表示像を形成する画像表示を行う構
成との両機能部材を兼ね備えた構成としたことにより、
空中像型とスクリーン像型の画像表示が可能となる。従
って、機密を要する情報に関しては周囲の人には覗き見
られない視域の狭い空中像型を使い、機密性のない操作
においては画面サイズの大きなスクリーン像型を使うこ
とにより画面サイズの確保と視域の広い状態での操作性
の向上が図れ、使い易さも向上するという効果がある。
As described above, the image display device according to the first aspect includes the image forming unit that reflects or transmits the light beam from the light source, and the light beam that has passed through the image forming unit transmits through the projection lens. After that, the image is transmitted through the field lens to form an image in the air by means of the aerial image reflecting mirror, and a light beam passing through the image forming unit is transmitted through the projection lens to form a display image on the screen. By having a configuration that combines both functional members with a configuration that performs image display,
An aerial image type and a screen image type image can be displayed. Therefore, secure the screen size by using an aerial image type with a narrow viewing area that can not be seen by surrounding people for sensitive information, and using a large screen image type for non-confidential operation. There is an effect that the operability in a state where the viewing zone is wide can be improved and the usability can be improved.

【0033】請求項2に係る画像表示装置では、光源か
らの光束を反射または透過する画像形成部を備え、該画
像形成部を通過した光束が、投影レンズを透過した後、
凹面鏡の反射により空中に表示像を形成する画像表示を
行う構成と、前記画像形成部を通過した光束が、投影レ
ンズを透過し、スクリーンに表示像を形成する画像表示
を行う構成との両機能部材を兼ね備えた構成としたこと
により、空中像型とスクリーン像型の画像表示が可能と
なる。従って、機密を要する情報に関しては周囲の人に
は覗き見られない視域の狭い空中像型を使い、機密性の
ない操作においては画面サイズの大きなスクリーン像型
を使うことにより画面サイズの確保と視域の広い状態で
の操作性の向上が図れ、使い易さも向上するという効果
がある。
The image display device according to the second aspect includes an image forming unit that reflects or transmits a light beam from the light source, and the light beam that has passed through the image forming unit transmits the light beam through the projection lens.
Both functions of an image display for forming a display image in the air by reflection of a concave mirror, and an image display for forming a display image on a screen when a light beam passing through the image forming unit passes through a projection lens. With the configuration having both members, an aerial image type and a screen image type image can be displayed. Therefore, secure the screen size by using an aerial image type with a narrow viewing area that can not be seen by surrounding people for sensitive information, and using a large screen image type for non-confidential operation. There is an effect that the operability in a state where the viewing zone is wide can be improved and the usability can be improved.

【0034】請求項3に係る画像表示装置では、請求項
1または2の構成及び効果に加えて、前記画像形成部を
通過した光束が、投影レンズを透過した後、視野レンズ
と空中像反射鏡、あるいは凹面鏡により、空中に表示像
を形成する画像表示を行う場合と、前記画像形成部を通
過した光束が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示
像を形成する画像表示を行う場合とで、その表示方式に
合致した構成にする光学部品を光路中に挿入あるいは光
路中から除去する操作を行う構成としたので、空中像型
とスクリーン像型の表示方式を容易に変更することがで
き、それぞれの表示方式に合った適正な画像照度が得ら
れ、オペレータの見やすさを向上する効果がある。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration and effect of the first or second aspect, after the light beam passing through the image forming unit passes through the projection lens, the field lens and the aerial image reflecting mirror. Or, by a concave mirror, when performing image display to form a display image in the air, and when the light flux that has passed through the image forming unit is transmitted through a projection lens and performs an image display to form a display image on a screen, Since the optical components to be configured to match the display method are inserted into the optical path or removed from the optical path, the aerial image type and screen image type display methods can be easily changed. Thus, an appropriate image illuminance suitable for the display method can be obtained, and there is an effect that the visibility of the operator is improved.

【0035】請求項4に係る画像表示装置では、請求項
1または2の構成及び効果に加えて、前記画像形成部を
通過した光束が、投影レンズを透過した後、視野レンズ
と空中像反射鏡、あるいは凹面鏡により、空中に表示像
を形成する画像表示を行う場合と、前記画像形成部を通
過した光束が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示
像を形成する画像表示を行う場合とで、その表示方式に
合致した構成にする光学部品を光路中に挿入あるいは光
路中から除去する操作を行うと共に、点灯する光源を切
り替える構成としたので、空中像型とスクリーン像型の
表示方式を容易に変更することができ、それぞれの表示
方式に合った適正な画像照度が確実に得られ、オペレー
タの見やすさを向上する効果がある。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure and effect of the first or second aspect, after the light beam passing through the image forming unit passes through the projection lens, the field lens and the aerial image reflecting mirror. Or, by a concave mirror, when performing image display to form a display image in the air, and when the light flux that has passed through the image forming unit is transmitted through a projection lens and performs an image display to form a display image on a screen, An optical component that matches the display method is inserted into or removed from the optical path, and the light source to be turned on is switched, so that the aerial image type and screen image type display methods can be easily implemented. It can be changed, and an appropriate image illuminance suitable for each display method can be reliably obtained, which has the effect of improving the visibility of the operator.

【0036】請求項5に係る画像表示装置では、請求項
4の構成及び効果に加えて、1個の画像形成部を保有
し、表示方式の変更の際には、バックライト方式とケラ
ー照明方式の光源切り替えを行う構成としたので、空中
像型とスクリーン像型の表示方式に合った適正な画像照
度がより確実に得られ、オペレータの見やすさをさらに
向上する効果があり、且つ消費電力も少なくすることが
できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure and effect of the fourth aspect, one image forming unit is provided, and when the display system is changed, a backlight system and a Keller illumination system are used. Since the light source switching is performed, appropriate image illuminance suitable for the aerial image type and the screen image type display method can be obtained more reliably, which has the effect of further improving the visibility of the operator, and also has the power consumption. Can be reduced.

【0037】請求項6に係る画像表示装置では、請求項
1〜5のいずれかの構成及び効果に加えて、表示方式に
合致した構成にするために、光路中に挿入あるいは光路
中から除去される光学部品の一つが、空中に表示像を形
成するためオペレータの目の方向に画像光束を向ける反
射鏡あるいは凹面鏡であることにより、視域の狭い空中
像型の画像表示時にも適正な画像照度が確実に得られ、
オペレータの見やすさをさらに向上する効果がある。
In the image display device according to the sixth aspect, in addition to the configuration and effect of any one of the first to fifth aspects, in order to obtain a configuration that matches the display method, the image display device is inserted into or removed from the optical path. One of the optical components is a reflecting mirror or concave mirror that directs the image light beam toward the eyes of the operator to form a display image in the air, so that an appropriate image illuminance can be obtained even when displaying an aerial image type image with a narrow viewing area. Is surely obtained,
This has the effect of further improving the visibility of the operator.

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

【図1】本発明に係る画像表示装置の光学系の基本構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an optical system of an image display device according to the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す図であって、画像表示
装置の光学系の概略構成を示す透視斜視図である。
FIG. 2 is a view showing one embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a schematic configuration of an optical system of the image display device.

【図3】本発明の別の実施例を示す図であって、画像表
示装置の光学系の概略構成を示す透視斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, showing a schematic configuration of an optical system of the image display device.

【図4】図2に示した画像表示装置における光路の光軸
と反射スクリーン8及び空中像反射鏡9の配置の概略を
示した側面図である。
4 is a side view schematically showing the optical axis of an optical path and the arrangement of a reflection screen 8 and an aerial image reflection mirror 9 in the image display device shown in FIG.

【図5】本発明に係る画像表示装置の一実施例を示す斜
視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an embodiment of the image display device according to the present invention.

【図6】図5に示す画像表示装置の側面図である。6 is a side view of the image display device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:光源 2:画像形成部 3:投影レンズ 4:視野レンズ 5:摺りガラス 6:支持腕 7:反射鏡 8:反射スクリーン 9:空中像反射鏡 10:オペレータ 11:凹面鏡 12:スタンド 13:支柱 14:光学カバー 15:反射鏡支持腕 16:支持腕レバー 1: Light source 2: Image forming unit 3: Projection lens 4: Field lens 5: Ground glass 6: Support arm 7: Reflection mirror 8: Reflection screen 9: Aerial image reflection mirror 10: Operator 11: Concave mirror 12: Stand 13: Support 14: Optical cover 15: Reflector support arm 16: Support arm lever

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09F 9/00 360 G09F 9/00 360Z H04N 5/74 H04N 5/74 A Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G09F 9/00 360 G09F 9/00 360Z H04N 5/74 H04N 5/74 A

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源からの光束を反射または透過する画像
形成部を備え、該画像形成部を通過した光束が、投影レ
ンズを透過した後、視野レンズを透過し、空中像反射鏡
により空中に表示像を形成する画像表示を行う構成と、
前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを透過
し、スクリーンに表示像を形成する画像表示を行う構成
との両機能部材を兼ね備えたことを特徴とする画像表示
装置。
1. An image forming unit for reflecting or transmitting a light beam from a light source, wherein the light beam passing through the image forming unit passes through a projection lens, then passes through a field lens, and enters the air by an aerial image reflecting mirror. A configuration for performing image display to form a display image;
An image display device having both functions of a configuration in which a light beam passing through the image forming unit transmits through a projection lens and performs image display for forming a display image on a screen.
【請求項2】光源からの光束を反射または透過する画像
形成部を備え、該画像形成部を通過した光束が、投影レ
ンズを透過した後、凹面鏡の反射により空中に表示像を
形成する画像表示を行う構成と、前記画像形成部を通過
した光束が、投影レンズを透過し、スクリーンに表示像
を形成する画像表示を行う構成との両機能部材を兼ね備
えたことを特徴とする画像表示装置。
2. An image display comprising an image forming unit for reflecting or transmitting a light beam from a light source, wherein a light beam passing through the image forming unit transmits through a projection lens and then forms a display image in the air by reflection from a concave mirror. An image display device having both of the following functions: a configuration in which a light beam passing through the image forming unit is transmitted through a projection lens and an image display for forming a display image on a screen.
【請求項3】請求項1または2記載の画像表示装置にお
いて、前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを
透過した後、視野レンズと空中像反射鏡、あるいは凹面
鏡により、空中に表示像を形成する画像表示を行う場合
と、前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを透
過し、スクリーンに表示像を形成する画像表示を行う場
合とで、その表示方式に合致した構成にする光学部品
を、光路中に挿入あるいは光路中から除去する操作を行
うことを特徴とする画像表示装置。
3. The image display device according to claim 1, wherein the light beam passing through the image forming unit passes through a projection lens and then is displayed in the air by a field lens and an aerial image reflecting mirror or a concave mirror. In the case of performing image display for forming the image, and in the case of performing image display in which a light beam transmitted through the image forming unit passes through a projection lens and forms a display image on a screen, a configuration matching the display method is adopted. An image display device, wherein an operation of inserting or removing an optical component into or from an optical path is performed.
【請求項4】請求項1または2記載の画像表示装置にお
いて、前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを
透過した後、視野レンズと空中像反射鏡、あるいは凹面
鏡により、空中に表示像を形成する画像表示を行う場合
と、前記画像形成部を通過した光束が、投影レンズを透
過し、スクリーンに表示像を形成する画像表示を行う場
合とで、その表示方式に合致した構成にする光学部品
を、光路中に挿入あるいは光路中から除去する操作を行
うと共に、点灯する光源を切り替えることを特徴とする
画像表示装置。
4. An image display device according to claim 1, wherein the light beam passing through said image forming unit passes through a projection lens and then is displayed in the air by a field lens and an aerial image reflecting mirror or a concave mirror. In the case of performing image display for forming the image, and in the case of performing image display in which a light beam transmitted through the image forming unit passes through a projection lens and forms a display image on a screen, a configuration matching the display method is adopted. An image display device, comprising: performing an operation of inserting or removing an optical component in an optical path and switching a light source to be turned on.
【請求項5】請求項4記載の画像表示装置において、1
個の画像形成部を保有し、表示方式の変更の際には、バ
ックライト方式とケラー照明方式の光源切り替えを行う
ことを特徴とする画像表示装置。
5. The image display device according to claim 4, wherein 1
An image display apparatus having a plurality of image forming units, wherein when a display mode is changed, a light source is switched between a backlight mode and a Keller illumination mode.
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示
装置において、表示方式に合致した構成にするために、
光路中に挿入あるいは光路中から除去される光学部品の
一つが、空中に表示像を形成するため、オペレータの目
の方向に画像光束を向ける反射鏡あるいは凹面鏡である
ことを特徴とする画像表示方法。
6. An image display apparatus according to claim 1, wherein:
An image display method, wherein one of the optical components inserted into or removed from the optical path is a reflecting mirror or a concave mirror that directs an image light beam toward an operator's eyes in order to form a display image in the air. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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