【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、頭部又は顔面に装着さ
せて、ＶＴＲ，ＴＶ，コンピュータ等の画像を観察者の
眼球に拡大投影する頭部装着型映像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted image display device which is mounted on a head or a face to magnify and project an image of a VTR, a TV, a computer or the like onto an eyeball of an observer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、周囲に映像情報をもらすことなく
個人で大画面の映像を楽しむため、また屋外に携帯して
映像を見ることができるようにするためなどを目的とし
て、観察者の頭部に装着する頭部装着型映像表示装置が
考え出されている。図１６は、従来の頭部装着型映像表
示装置の一例を示す特開平３−３９９２５号公報に示さ
れた部分断面図である。この頭部装着型映像表示装置１
０１では、観察者の頭部に装着された装置内に組み込ま
れた映像表示素子１０２を有している。この映像表示素
子１０２は、映像信号供給用コード１０３を介して図示
しない映像信号供給部と接続されている。2. Description of the Related Art Conventionally, an observer's head has been used in order to enjoy a large-screen image by himself without giving image information to the surroundings, and to be able to carry the image outdoors to view the image. A head mounted image display device to be mounted on a part has been devised. FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional head-mounted video display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-39925. This head-mounted image display device 1
01 has an image display element 102 incorporated in an apparatus mounted on the observer's head. The video display element 102 is connected to a video signal supply unit (not shown) via a video signal supply code 103.
【０００３】そして、映像表示素子１０２の表示面側に
は、映像表示素子１０２に表示された映像を伝送する為
のリレー光学系１０４が配置されている。このリレー光
学系１０４により表示面と共役な共役面１０５上に像が
形成される。そして、このリレー光学系１０４により伝
送された像は接眼光学系１０６により観察者の眼球１０
７内に拡大投影される。その際、観察者が投影像を見た
ときに、その投影像が遠方に見えるようにする為に、表
示面上の各画素からの光束１０８を略平行光束１０９に
して射出瞳１１０を形成し、観察者の瞳１１１に入射さ
せている。[0003] A relay optical system 104 for transmitting an image displayed on the image display element 102 is arranged on the display surface side of the image display element 102. The relay optical system 104 forms an image on a conjugate surface 105 conjugate with the display surface. The image transmitted by the relay optical system 104 is converted by the eyepiece optical system 106 into the eyeball 10 of the observer.
7 is enlarged and projected. At this time, when the observer views the projection image, the exit pupil 110 is formed by turning the light beam 108 from each pixel on the display surface into a substantially parallel light beam 109 so that the projected image can be seen far away. , Into the pupil 111 of the observer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この接
眼光学系１０６により形成された平行光束１０９の光束
径が小さいと、それによって射出瞳１１０も小さく限ら
れてしまう。観察者が良好な投影像を得るためには観察
者の瞳１１１の全面で平行光束１０９を受ける必要があ
るため、射出瞳１１０が小さいと、観察者の眼球１０７
の回施中心が眼球１０７の中心付近にあるので、視野周
辺像を観察する場合、観察者の瞳１１１が射出瞳１１０
の外へ移動してしまうことがある。この場合、投影像が
観察できなくなる。However, if the beam diameter of the parallel beam 109 formed by the eyepiece optical system 106 is small, the exit pupil 110 is limited to a small size. Since the observer needs to receive the parallel light beam 109 over the entire surface of the observer's pupil 111 in order to obtain a good projected image, if the exit pupil 110 is small, the observer's eyeball 107
Is located near the center of the eyeball 107, so that when observing the peripheral image of the visual field, the observer's pupil 111
May move out of the room. In this case, the projected image cannot be observed.
【０００５】そこで、射出瞳１１０を大きくするために
平行光束１０９の光束径を大きくしようとすると、リレ
ー光学系１０４による共役面１０５の前後のＮＡを大き
くする必要がある。しかし、そのためには、リレー光学
系１０４のレンズ径を大きくしなければならず、このた
め全体の大型化をまねいてしまう。頭部装着型映像表示
装置は、観察者の頭部に装着するものであるから、当然
装置の大型化は観察者の負担を招くことになる。それば
かりかリレー光学系１０４の各面に入射する光線の入射
高、入射角等が大きくなってしまうため、収差が発生し
やすくなり、観察者の観察する映像の収差性能が悪化し
てしまう。In order to increase the diameter of the parallel light beam 109 in order to enlarge the exit pupil 110, it is necessary to increase the NA before and after the conjugate plane 105 by the relay optical system 104. However, for that purpose, the lens diameter of the relay optical system 104 must be increased, which leads to an increase in the overall size. Since the head-mounted image display device is mounted on the head of the observer, the enlargement of the device naturally imposes a burden on the observer. In addition, since the incident height, incident angle, and the like of light rays incident on each surface of the relay optical system 104 increase, aberrations are likely to occur, and the aberration performance of an image observed by an observer deteriorates.
【０００６】一方、接眼光学系１０６の焦点距離を長く
して射出瞳１１０を大きくすることも考えられるが、そ
の場合であると視角が小さくなり、得られる画像が小さ
くなってしまい非常に見にくくなり、目の疲労につなが
ってしまう。また、リレー光学系１０４の焦点距離を短
くし射出側ＮＡを大きくしても、共役面１０５にできる
像が小さくなり、それにより、投影像へ視角も小さくな
ってしまい、上記同様の課題が生ずる。On the other hand, it is conceivable to lengthen the exit pupil 110 by lengthening the focal length of the eyepiece optical system 106. However, in that case, the viewing angle becomes small, and the obtained image becomes small, making it very difficult to see. , Which leads to eye fatigue. Further, even if the focal length of the relay optical system 104 is shortened and the emission side NA is increased, the image formed on the conjugate plane 105 is reduced, and the viewing angle to the projected image is also reduced. .
【０００７】一般にレンズや反射曲面を用いた光学系で
平行光束を射出するときは、近軸的に光束径と視角の積
は一定の関係にあるため、リレー光学系の入射側ＮＡを
大きくしない限り射出瞳１１０を大きくすると、必然的
に視角が小さくなり、得られる画像が小さくなってしま
う。しかし、リレー光学系１０４の入射側ＮＡを大きく
すると、先に示した通りレンズ外径が大きくなり、また
収差補正のためにレンズ枚数も多く必要になりリレー光
学系１０４が大型になる。In general, when a parallel light beam is emitted by an optical system using a lens or a reflection curved surface, the product of the light beam diameter and the viewing angle has a fixed relationship in a paraxial manner, so that the incident side NA of the relay optical system is not increased. If the exit pupil 110 is enlarged as far as possible, the viewing angle is inevitably reduced, and the obtained image is reduced. However, when the incident side NA of the relay optical system 104 is increased, the outer diameter of the lens is increased as described above, and a large number of lenses are required for aberration correction, so that the relay optical system 104 becomes large.
【０００８】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、リレ
ー光学系の大型化や投影像の縮小化を起こすことなく射
出瞳の大きな頭部装着型映像表示装置を提供することで
ある。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a head mounted image display device having a large exit pupil without increasing the size of a relay optical system or reducing a projected image.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】このような従来技術の課
題を解決するため、本発明は、映像を表示する表示面を
有する映像表示素子と、上記映像表示素子の表示面に表
示された映像を伝送し像を形成するリレー光学系と、上
記リレー光学系が伝送した像を観察者の眼球内に拡大投
影する接眼光学系とを有する頭部装着型映像表示装置に
おいて、上記リレー光学系に対し上記表示面と共役な位
置若くは、その近傍に配置されたＮＡ拡大素子を有する
ことを特徴とするものである。In order to solve the problems of the prior art, the present invention provides an image display element having a display surface for displaying an image, and an image displayed on the display surface of the image display element. A relay optical system for transmitting an image to form an image, and a head-mounted image display device having an eyepiece optical system for enlarging and projecting the image transmitted by the relay optical system into an observer's eyeball. On the other hand, the present invention is characterized in that it has an NA enlargement element disposed at a position conjugate with the display surface or in the vicinity thereof.
【００１０】[0010]
【作用】本発明では、リレー光学系に対し表示面と共役
な位置若くはその近傍にＮＡ拡大素子を配置することに
より、このＮＡ拡大素子がこれに入射した光束のＮＡを
拡大して射出し、接眼光学系に送り込む。そして、この
ＮＡ拡大素子によりＮＡが拡大された光束を上記接眼光
学系によって略平行光束に変換し射出瞳を形成する。こ
の射出瞳の径はＮＡが拡大されたことにより大きくなる
ので、観察者の瞳を置く位置の自由度が増加させること
ができる。According to the present invention, the NA enlargement element is arranged at a position conjugate with or near the display surface with respect to the relay optical system, so that the NA enlargement element enlarges the NA of the light beam incident thereon and emits it. Into the eyepiece optics. Then, the light beam whose NA has been expanded by this NA expansion element is converted into a substantially parallel light beam by the above-mentioned eyepiece optical system to form an exit pupil. Since the diameter of the exit pupil increases as the NA is increased, the degree of freedom of the position where the observer's pupil is placed can be increased.
【００１１】また、上記リレー光学系を変倍光学系とす
ることによって、観察像を任意の段階的な倍率変化や、
低倍から高倍への連続的な倍率変化の構成を付加するこ
とができるので、映像鑑賞の自由度が増すので望まし
い。また、上記映像表示素子内部に、例えば通常撮影と
パノラマ撮影とを切換えるような映像のアスペクト比変
化部材を設けても良い。この構成を付加することによっ
て、通常アスペクト比が４：３のＴＶ映像と、通常アス
ペクト比が１６：９のハイビジョン映像との切換えに対
応することが可能となり、どちらの映像も迫力や臨場感
を欠くことなく鑑賞できるので望ましい。Further, by using a variable magnification optical system for the relay optical system, an observation image can be changed at any stepwise magnification,
Since a configuration of a continuous magnification change from a low magnification to a high magnification can be added, the degree of freedom in viewing images is increased, which is desirable. Further, an image aspect ratio changing member for switching between normal shooting and panoramic shooting may be provided inside the video display element. By adding this configuration, it is possible to support switching between a TV video having a normal aspect ratio of 4: 3 and a high-definition video having a normal aspect ratio of 16: 9. It is desirable because it can be appreciated without missing.
【００１２】更に、上記アスペクト比変化部材は、上記
映像表示素子内部の映像表示素子とリレー光学系によっ
て形成される共役面との間に設けることが、設計の自由
度やコンパクト性の面で望ましい。また、上記アスペク
ト比変化部材は、具体的構成としてトーリック面を有す
るレンズや、円柱凸レンズと円柱凹レンズとの組合せに
よるレンズ系等を用いることが好ましい。Further, it is desirable that the aspect ratio changing member is provided between the image display element inside the image display element and a conjugate plane formed by the relay optical system in terms of design flexibility and compactness. . As the aspect ratio changing member, it is preferable to use a lens having a toric surface, a lens system formed by combining a cylindrical convex lens and a cylindrical concave lens, or the like as a specific configuration.
【００１３】また、上記ＮＡ拡大素子は、具体例として
入射光束を拡散させることによって、射出側ＮＡを拡大
させる光束拡散部材を用いることが望ましい。上記光束
拡散部材は、具体的構成として、平面拡散板や湾曲拡散
板等の拡散板を用いることが好ましく、上記板散板は、
透過型のものでも、反射型のものでも良い。また、上記
ＮＡ拡大素子は、上記光束拡散部材以外に、周期的な構
造部位を有する部材を用いても良い。この周期的な構造
部位を有する部材は、例えば、溝を周期的に設けたり、
プリントを周期的に設けた回折格子が好ましい。上記回
折格子は、具体的構成として、フレネルゾーンプレート
や、トロイダル格子，平面回折格子，凹面回折格子等を
用いることが好ましい。更に上記回折格子は透過型のも
のでも、反射型のものでも良い。It is desirable that the NA expanding element uses a light beam diffusing member that expands the exit side NA by diffusing an incident light beam as a specific example. As the specific configuration, the light diffusing member preferably uses a diffusing plate such as a plane diffusing plate or a curved diffusing plate.
It may be a transmission type or a reflection type. Further, as the NA expanding element, a member having a periodic structure may be used in addition to the light diffusing member. For example, the member having the periodic structure may be provided with grooves periodically,
Diffraction gratings with periodic prints are preferred. It is preferable to use a Fresnel zone plate, a toroidal grating, a plane diffraction grating, a concave diffraction grating, or the like as a specific configuration of the diffraction grating. Further, the diffraction grating may be a transmission type or a reflection type.
【００１４】また、上記ＮＡ拡大素子はレンチキュラー
シートでも良い。Further, the NA expanding element may be a lenticular sheet.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の頭部装着型映像表示装置のい
くつかの実施例について詳述す。まず図１に基づき本発
明の第１実施例を説明する。この図１は、簡単のため光
路中に配置される光学系等を簡略化して示した概略図で
ある。ここでは、映像表示素子としてバックライト式の
液晶表示素子（以下ＬＣＤ）１を用いている。このＬＣ
Ｄ１の表示面側に、リレーレンズ系２を配置し、そのリ
レーレンズ系２に対して表示面と共役な位置に拡散板と
して設けられた平面拡散板３を配置し、更に光軸方向に
接眼光学系４が配置されている。この接眼光学系４は、
表示面と共役な位置に結像された像の各点からの光束５
ａを平行光束６に変換させる位置に配置されたフィール
ドレンズ群７、及び、光軸を曲げて観察者の眼球８に投
影するミラー９により構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the head mounted image display device according to the present invention will be described below in detail. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a simplified diagram schematically showing an optical system and the like arranged in an optical path for simplicity. Here, a backlight type liquid crystal display element (hereinafter, LCD) 1 is used as an image display element. This LC
A relay lens system 2 is arranged on the display surface side of D1, a plane diffusion plate 3 provided as a diffusion plate at a position conjugate to the display surface with respect to the relay lens system 2, and an eyepiece is further provided in the optical axis direction. An optical system 4 is provided. This eyepiece optical system 4
Light flux 5 from each point of the image formed at a position conjugate with the display surface
It comprises a field lens group 7 arranged at a position for converting a into a parallel light flux 6, and a mirror 9 which bends the optical axis and projects it on the eyeball 8 of the observer.
【００１６】ＬＣＤ１の表示面に表示された表示像の光
束５ｂは、リレーレンズ系２により伝送され、表示面と
共役な共役面に結像する。そして、この共役面に配置さ
れた平面拡散板３による拡散作用で、この平面拡散板３
に入射する光束５ｂのＮＡを拡大して射出する。この時
の軸上光束の入射角をθａ度とし、その射出角をθｂ度
とすると以下の条件を満足する。The light beam 5b of the display image displayed on the display surface of the LCD 1 is transmitted by the relay lens system 2 and forms an image on a conjugate surface conjugate with the display surface. The diffusing action of the planar diffuser 3 disposed on the conjugate plane causes the planar diffuser 3 to diffuse.
The NA of the light beam 5b incident on the lens is enlarged and emitted. If the incident angle of the on-axis light beam at this time is θa degrees and the emission angle is θb degrees, the following condition is satisfied.
【００１７】θａ＜θｂ この射出された光束５ａは、接眼光学系４のフィールド
レンズ群７に入射する。このフィールドレンズ群７を透
過した光束５ａは平行光束６となり、ミラー９により反
射され、射出瞳１０を形成する。観察者は、射出瞳１０
位置及び前後の平行光束６の交わっている領域内に眼球
８の瞳１１を置くことで、良好な投影像を得ることがで
きる。Θa <θb The emitted light beam 5a enters the field lens group 7 of the eyepiece optical system 4. The light beam 5a transmitted through the field lens group 7 becomes a parallel light beam 6, is reflected by the mirror 9, and forms an exit pupil 10. The observer observes the exit pupil 10
By placing the pupil 11 of the eyeball 8 in the position and the area where the front and rear parallel light beams 6 intersect, a good projected image can be obtained.
【００１８】この射出瞳１０の径は、平面拡散板３によ
りＮＡが大きくなっているのでそれに伴い大きくなって
いる。そのため、観察者は瞳１１の置く位置を容易に探
すことができる。また、リレーレンズ系２の大型化や投
影像の縮小化をおこさずに像を伝送することができる。
次に図２（ａ）及び（ｂ）に基づき本発明の第２実施例
を説明する。The diameter of the exit pupil 10 increases with the increase in NA due to the plane diffusion plate 3. Therefore, the observer can easily find the position where the pupil 11 is placed. Further, the image can be transmitted without increasing the size of the relay lens system 2 or reducing the size of the projected image.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１９】第１実施例と同じ構成には同じ番号を付
し、説明は省略する。図２（ａ）は、映像表示素子とし
てプラズマディスプレイ１２を用い、更に拡散板３のか
わりに眼球８側に凹面をむけた湾曲した湾曲拡散板１３
を用いている。この湾曲拡散板１３は、接眼光学系４で
発生する収差の像面湾曲を補正するように、予め表示面
と共役な面が湾曲するように設計されたリレーレンズ系
２による共役面と重ねて配置されている。The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 2A shows a case where a plasma display 12 is used as an image display element, and a curved diffuser 13 having a concave surface facing the eye 8 instead of the diffuser 3.
Is used. The curved diffuser 13 is overlapped with a conjugate surface of the relay lens system 2 which is designed so that a surface conjugate with the display surface is curved so as to correct the field curvature of the aberration generated in the eyepiece optical system 4. Are located.
【００２０】以下第１実施例と同様に、プラズマディス
プレイ１２の表示面に表示された表示像をリレーレンズ
系２により表示面と共役な共役面に結像させる。そし
て、この共役面に配置された湾曲拡散板１３により、こ
の湾曲拡散板１３に入射する光束５ｂのＮＡを拡大して
射出する。詳細な数値データは省き結果のみ示すと、本
実施例の湾曲拡散板１３は、入射するＮＡ０．０７を
０．１７に変換して射出するものである。この射出され
た光束５ａは接眼光学系４により平行光束６に変換され
射出瞳１０を形成する。In the same manner as in the first embodiment, a display image displayed on the display surface of the plasma display 12 is formed by the relay lens system 2 on a conjugate surface conjugate with the display surface. Then, the NA of the light beam 5b incident on the curved diffusion plate 13 is expanded and emitted by the curved diffusion plate 13 arranged on the conjugate plane. If only detailed results are omitted and detailed numerical data is omitted, the curved diffuser 13 of the present embodiment converts the incident NA of 0.07 to 0.17 and emits it. The emitted light beam 5 a is converted into a parallel light beam 6 by the eyepiece optical system 4 to form an exit pupil 10.
【００２１】このように構成することにより、実施例１
と同様に、観察者は拡大された射出瞳１０の位置及び前
後の平行光束６の交わっている領域内に図示しない眼球
８の瞳１１を置くことで、投影像を得ることができる。
さらに本実施例においては、接眼光学系４により発生す
る像面湾曲を補正するように、あらかじめリレーレンズ
系２によって形成される共役面を湾曲させることで、接
眼光学系４の構成枚数を少なくすることにより発生する
収差を抑えることができるので、接眼部での突出量を小
さくすることができる。一般に頭部接着型映像表示装置
は頭部に装着して使用するものであるから、接眼部が前
方へ突出してしまうと表示装置の頭部への装着性が悪く
なったり、また、重心が前方へ偏ってしまうために、首
が疲れる等の問題が発生してしまうが、本実施例では収
差を抑えた上、このような問題点も解消している。According to this configuration, the first embodiment
Similarly to the above, the observer can obtain a projection image by placing the pupil 11 of the unillustrated eyeball 8 in the enlarged position of the exit pupil 10 and in the region where the front and rear parallel light beams 6 intersect.
Further, in the present embodiment, the number of components of the eyepiece optical system 4 is reduced by previously bending the conjugate plane formed by the relay lens system 2 so as to correct the field curvature generated by the eyepiece optical system 4. This can suppress the aberration that occurs, so that the amount of protrusion at the eyepiece can be reduced. Generally, a head-adhesive image display device is used by being mounted on the head, so that if the eyepiece protrudes forward, the mountability of the display device on the head becomes poor, or the center of gravity is lowered. A problem such as fatigue of the neck occurs due to being biased forward, but in the present embodiment, the aberration is suppressed and such a problem is solved.
【００２２】なお、図２（ｂ）に示すように、本実施例
の構成中リレーレンズ系２と拡散板１３との間等にミラ
ー９を設け、リレーレンズ系２等を観察者の頭部に沿わ
せる構成としても良い。以上の様に本発明の実施例を説
明したが、本発明で使用するＮＡを拡大させる光学素子
は、拡散板以外にもレンチキュラーシート等であっても
構わない。As shown in FIG. 2B, a mirror 9 is provided between the relay lens system 2 and the diffusing plate 13 in the structure of this embodiment, and the relay lens system 2 and the like are moved to the head of the observer. It is good also as a structure which follows. Although the embodiments of the present invention have been described above, the optical element used to increase the NA used in the present invention may be a lenticular sheet or the like other than the diffusion plate.
【００２３】なお、観察者が外界からの像を情報として
得たい場合、例えば図１の眼球前方に配置されたミラー
９にかえてハーフミラーを設け、映像表示素子からの光
束はハーフミラーで反射させ、外界像はハーフミラーを
透過させて眼球方向に導くようにすることができる。こ
のハーフミラーと外界との間に外界像を透過・遮蔽する
シャッター１４を設けると、外界像の透過状態と遮蔽状
態を切り換えることができる。シャッターを透過状態に
すると、外界光はシャッター及びハーフミラーを透過
し、観察者の眼球内に導かれ、外界像を見ることができ
る。また、シャッターを遮蔽状態にすると、外界からの
光線を遮蔽し、外界光は眼球内には導かれないため、ハ
ーフミラーにより反射された略平行光束による映像を見
ることができる。When the observer wants to obtain an image from the outside world as information, for example, a half mirror is provided in place of the mirror 9 arranged in front of the eyeball in FIG. 1, and the light beam from the image display device is reflected by the half mirror. Then, the external image can be transmitted through the half mirror and guided toward the eyeball. If a shutter 14 for transmitting and blocking the external image is provided between the half mirror and the external world, the transmission state and the shielding state of the external image can be switched. When the shutter is in the transmitting state, the external light passes through the shutter and the half mirror, is guided into the eyeball of the observer, and the external image can be viewed. In addition, when the shutter is in the shielded state, light from the outside is shielded, and the outside light is not guided into the eyeball, so that an image with substantially parallel light reflected by the half mirror can be viewed.
【００２４】猶、上記実施例には、ＮＡ拡大素子とし
て、平面拡散板３や湾曲拡散板１３の透過型の拡散板を
用いたが、反射型の拡散板を用いて光路を屈曲させるよ
うにしても良い。このシャッターの幾つかの例を図３乃
至図６に示す。まず図３，図４，図５に表した三つの例
は、左右の眼球の前方にそれぞれ配置された不透明な遮
蔽部材１５ａ，１５ｂを有する。これらはそれぞれ右目
用及び左目用遮蔽部材である。この右目用及び左目用遮
蔽部材１５ａ，１５ｂは駆動手段の中の単一な動力源に
より駆動する仕組みとなっている。ここでは動力源とし
てモーター１６を用いている。In the above embodiment, a transmission type diffusion plate such as the plane diffusion plate 3 or the curved diffusion plate 13 is used as the NA expansion element, but the optical path is bent by using a reflection type diffusion plate. May be. Some examples of this shutter are shown in FIGS. First, the three examples shown in FIGS. 3, 4, and 5 have opaque shielding members 15a and 15b disposed in front of the left and right eyeballs, respectively. These are shielding members for the right eye and the left eye, respectively. The right-eye and left-eye shielding members 15a, 15b are driven by a single power source in the driving means. Here, a motor 16 is used as a power source.
【００２５】図３では、モーター１６を作動してモータ
ー軸１７を回転させると、それに連動して各ギア１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆが回転し
それぞれの回転軸１９ａ，１９ｂが回転する。これらの
回転軸１９ａ，１９ｂに固着された右目用及び左目用遮
蔽部材１５ａ，１５ｂは回転軸１９ａ，１９ｂを軸とし
て前方へはね上げられる。このモーターの軸１７の回転
方向を切り換えることによりシャッターの透過・遮蔽の
働きをする。In FIG. 3, when the motor 16 is operated to rotate the motor shaft 17, each gear 18
a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f rotate, and the respective rotating shafts 19a, 19b rotate. The right-eye and left-eye shielding members 15a, 15b fixed to the rotating shafts 19a, 19b are flipped forward about the rotating shafts 19a, 19b. By switching the rotation direction of the shaft 17 of this motor, the shutter 17 transmits and blocks.
【００２６】図４では、モーターの軸１７を回転させる
ことで各ギア１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊが連動し
て回転し、右目用及び左目用遮蔽部材１５ａ，１５ｂを
横方向にスライドさせることができる。図５では、モー
ターはリニアモーター２０を使用している。連結部材２
１ａ，２１ｂは固定ピン２２ａ，２１ｂを支点として回
動できるようになっている。この連結部材２１ａ，２１
ｂの一端をリニアモーター２０で押し下げると、連結部
材２１ａ，２１ｂの他端が上方へ移動する。この移動す
る部分に右目用及び左目用遮蔽部材１５ａ，１５ｂを連
結させることで縦方向にスライドさせることができる。In FIG. 4, when the shaft 17 of the motor is rotated, the respective gears 18g, 18h, 18i and 18j rotate in conjunction with each other, and the right and left eye shielding members 15a and 15b can be slid in the horizontal direction. it can. In FIG. 5, the motor uses a linear motor 20. Connecting member 2
The reference numerals 1a and 21b are designed to be rotatable about the fixing pins 22a and 21b as fulcrums. The connecting members 21a, 21
When one end of b is pushed down by the linear motor 20, the other ends of the connecting members 21a and 21b move upward. By connecting the right-eye and left-eye shielding members 15a and 15b to this moving portion, the members can be slid in the vertical direction.
【００２７】この三つの例図３，図４，図５では、遮蔽
部材１５ａ，１５ｂは板状のものを使用しているが、不
透明な幕を用いてもよく、駆動手段が幕を巻き取るよう
に駆動するものでも構わない。このように駆動手段の動
力源が単一であると、各遮蔽部材ごとに動力源を用いる
構成と比べ、装置の軽量化をはかることができる。In FIGS. 3, 3, and 5, the shielding members 15a and 15b are plate-shaped, but an opaque curtain may be used, and the driving means winds the curtain. May be driven in such a manner. When the driving means has a single power source, the weight of the apparatus can be reduced as compared with a configuration using a power source for each shielding member.
【００２８】また、別のシャッターの例として遮蔽部材
を複数の遮光部材で構成した例を図６（ａ），（ｂ）に
示す。図６（ａ），（ｂ）は、カメラに採用されている
周知のレンズシャッターの構成を用いた例であり、
（ａ）は遮蔽状態のとき、（ｂ）は透過状態の時の図を
示すものである。それぞれの不透明な遮蔽部材１５ｃ，
１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇが固定ピン２２ｃ，２
２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇを軸にして回動可能とな
っている。連結環２３を図示しない動力源で回動させる
と、その連結環２３に固定された突起部２４ｃ，２４
ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇが遮蔽部材１５ｃ，１５
ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇの基端を押し、それにより
遮蔽部材１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇが外
側に退避する。このようにしてシャッターの透過・遮蔽
動作を行うことができる。FIGS. 6A and 6B show another example of a shutter in which the shielding member is constituted by a plurality of light shielding members. FIGS. 6A and 6B are examples using a known lens shutter configuration employed in a camera.
(A) shows a view in a shielding state, and (b) shows a view in a transmission state. Each opaque shielding member 15c,
15d, 15e, 15f, 15g are fixed pins 22c, 2
It is rotatable around 2d, 22e, 22f, 22g. When the connecting ring 23 is rotated by a power source (not shown), the protrusions 24 c and 24 fixed to the connecting ring 23 are rotated.
d, 24e, 24f, 24g are the shielding members 15c, 15
The base ends of d, 15e, 15f, and 15g are pushed, whereby the shielding members 15c, 15d, 15e, 15f, and 15g retract outward. In this way, the transmission and blocking operations of the shutter can be performed.
【００２９】なお、図６では、カメラのレンズシャッタ
ーのように、遮蔽部材を外側へ移動できる構成を示した
が、遮蔽部材をブラインド状に構成し、垂直に並べた遮
蔽部材を水平方向にすることで透過・遮蔽動作が行える
構成であったり、遮蔽部材を屏風状にし、縦方向や横方
向に畳み込める構成であっても構わない。このように、
シャッターを不透明な複数の遮蔽部材とすることで透過
状態のときの遮蔽部材の外方突出量が小さいシャッター
機構を採用したので、頭部装着型映像表示装置全体を小
さくすることができる。Although FIG. 6 shows a configuration in which the shielding member can be moved outward like a lens shutter of a camera, the shielding member is formed in a blind shape, and the vertically arranged shielding members are set in the horizontal direction. Thus, a configuration in which the transmission / shielding operation can be performed, or a configuration in which the shielding member is shaped like a folding screen and can be folded vertically or horizontally may be used. in this way,
Since the shutter is made up of a plurality of opaque shielding members, a shutter mechanism having a small amount of outward projection of the shielding member in the transmission state is employed, so that the entire head-mounted image display device can be made smaller.
【００３０】次に、図７に基づき本発明の第３実施例を
説明する。本発明の基本的な構成は図１に示した第１実
施例と同様なので省略する。本第３実施例は、リレーレ
ンズ系２に対して表示面と共役な位置（共役面）に配置
されたＮＡ拡大素子として、図７に示すような平面回折
格子２５が光軸０に対して略垂直に設けられている。こ
の平面回折格子２５は、瞳側面に溝をきざんだ形状と
し、この溝が周期的な構造部位を形成している。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration of the present invention is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In the third embodiment, a planar diffraction grating 25 as shown in FIG. 7 is arranged with respect to the optical axis 0 as an NA enlargement element arranged at a position (conjugate plane) conjugate with the display surface with respect to the relay lens system 2. It is provided substantially vertically. The planar diffraction grating 25 has a shape in which a groove is formed on the pupil side surface, and the groove forms a periodic structural part.
【００３１】本第３実施例もまた、第１実施例同様、こ
の共役面に配置された平面回折格子２５による拡散作用
で、射出測のＮＡを拡大している。その作用は、この平
面回折格子２５に入射する光束５ｂは、この平面回折格
子２５の回折作用によって、０次透過光２６ａの他、＋
１次光２６ｂと−１次光２６ｃとを夫々入射光束の入射
角θと同じ角度θにて夫々射出される。このように入射
側の光束はθであったのに対し、射出側の光束はその３
倍の３θにて射出され、ＮＡを拡大することができる。In the third embodiment, as in the first embodiment, the NA of emission measurement is enlarged by the diffusion effect of the plane diffraction grating 25 arranged on the conjugate plane. The effect of this is that the light beam 5b incident on the plane diffraction grating 25 has a diffraction effect of the plane diffraction grating 25, which causes the zero-order transmitted light 26a and +
The primary light 26b and the minus primary light 26c are respectively emitted at the same angle θ as the incident angle θ of the incident light flux. Thus, while the light flux on the incident side was θ, the light flux on the emission side was 3
It is emitted at twice 3θ, and the NA can be enlarged.
【００３２】また、これ以上にＮＡを拡大したい時は、
上記平面回折格子２５の形状を±２次光や±３次光の回
折も生ずるように構成すれば、その回折次数に合わせて
拡大することが可能である。また、上記平面回折格子の
溝の形状は、図８に示すように６角形の蜂の巣構造とす
ると、回折作用による回折パターンは図９の如く六方向
への放射上に広がるので、入射光束に対しまんべんなく
広がり中心部と周辺部との強度差が少なくなるので、見
易い像を観察者に提供でき望ましい。If you want to further increase the NA,
If the shape of the plane diffraction grating 25 is configured to generate diffraction of ± 2nd-order light and ± 3rd-order light, it is possible to enlarge the shape according to the diffraction order. Further, if the shape of the groove of the planar diffraction grating is a hexagonal honeycomb structure as shown in FIG. 8, the diffraction pattern due to the diffractive action spreads in the radiation in six directions as shown in FIG. Since it spreads evenly and the difference in intensity between the central portion and the peripheral portion is reduced, an easy-to-view image is desirably provided to the observer.
【００３３】また、ＮＡの低い光束を入射させた時に目
立ってしまう、回折格子の回折面のざらつき感を少なく
するためには、格子面に刻む溝の凹凸形状をなるべくな
だらか且つゆるやかに連続させた形状のものが望まし
い。猶、本第３実施例では、周期的な構造部位を有する
部材の中から回折格子として平面回折格子を示したが、
凹面回折格子や、トロイダル格子、フレネルゾーンプレ
ート等を用いても良い。また、これら回折格子は透過型
でも反射型でも良い。In order to reduce the roughness of the diffraction surface of the diffraction grating, which is conspicuous when a light beam having a low NA is made incident, the concave and convex shapes of the grooves formed in the grating surface are made to be as smooth and gentle as possible. A shape is desirable. In the third embodiment, a plane diffraction grating is shown as a diffraction grating from among members having a periodic structure.
A concave diffraction grating, a toroidal grating, a Fresnel zone plate, or the like may be used. Further, these diffraction gratings may be of a transmission type or a reflection type.
【００３４】このように、ＮＡ拡大素子として、周期的
な構造部位を有する部材を用いる場合、観察者の眼球に
像を拡大投影する頭部装着型映像表示装置に用いる時
は、像の拡大に伴って共役面に配置された周期的を構造
部位を有する部材の周期的な構造部位もまた拡大されて
しまうので、この構造部位がなるべく目立たないように
周期的な構造部位の周期的なピッチ（例えば回折格子の
格子ピッチ等）を狭く設定することが望ましい。As described above, when a member having a periodic structure is used as the NA enlargement element, when the NA enlargement element is used in a head-mounted image display device that enlarges and projects an image on an observer's eyeball, the image is enlarged. Accordingly, the periodic structural part of the member having the periodic structural part disposed on the conjugate plane is also enlarged, so that the periodic pitch of the periodic structural part ( For example, it is desirable to set the grating pitch of the diffraction grating narrow.
【００３５】このように、ＮＡ拡大素子として、周期的
な構造部位を有する部材を用いると、拡散板を用いるよ
りも、画質を向上させる上で望ましい。次に、図１０に
基づき、本発明の第４実施例を説明する。本第４実施例
は、上記第３実施例の構成中、平面回折格子２５をリレ
ーレンズ系２に対して表示面と共役な位置から光軸上に
ずらして配置した例を示す。第３実施例同様基本的な構
成は図１に示した第１実施例と同様なので省略する。図
１０（ａ）は、本第４実施例の特徴部分の構成を抽出し
て示したものであり、リレーレンズ系２に対してＬＣＤ
１と共役な共役面２７から光軸０上に図示しない瞳側に
距離ｌだけ平行移動させて配置している。よって、入射
側光束５ｂの軸上主光線と軸上マージナル光線のみにつ
いて、簡略的に作用を説明すると、共役面２７を通光し
た光束は、距離ｌ離れた平面回折格子２５の回折面で、
０次透過光（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）と、＋１次光
（２９ａ，２９ｂ，２９ｃ）及び−１次光（３０ａ，３
０ｂ，３０ｃ）とに回折される。As described above, it is more desirable to use a member having a periodic structure as the NA enlargement element than to use a diffusion plate in order to improve image quality. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment shows an example in which, in the configuration of the third embodiment, the plane diffraction grating 25 is arranged on the optical axis from a position conjugate with the display surface with respect to the relay lens system 2. As in the third embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 10A shows a configuration of a characteristic portion of the fourth embodiment extracted and shown.
It is arranged on the optical axis 0 from the conjugate plane 27 conjugate with 1 toward the pupil (not shown) by a parallel movement of a distance l. Therefore, the operation of only the on-axis principal ray and on-axis marginal ray of the incident-side light beam 5b will be briefly described. The light beam passing through the conjugate plane 27 is reflected by the diffraction surface of the plane diffraction grating 25 separated by a distance l.
Zero-order transmitted light (28a, 28b, 28c), + 1-order light (29a, 29b, 29c) and -1st-order light (30a, 3
0b, 30c).
【００３６】上記作用を詳しく説明するため、上記光線
の内、軸上主光線のみを抽出して示したものが図１０
（ｂ）である。この時の回折角（０次光と±１次光との
成す角）をφと定義する。この±１次光（２９ａ，３０
ａ）の光線を共役面２７まで仮想的に延長し、共役面２
７と±１次光（２９ａ，３０ａ）の仮想延長線との交点
をＸ2，Ｘ1と定義する。また、軸上主光線と共役面２
７との交点をＸOと定義する。すると、例えば、上記−
１次光にのみ着目すると、平面回折格子２５の回折作用
によって軸上主光線から回折角φの−１次光３０ａが発
生しているものの、この−１次光３０ａ単独で見ると、
あたかも共役面２７の点Ｘ1から発した光線のように形
成される。即ち、入射側光束５ｂの軸上主光線は、０次
透過光の他に、共役面２７の点Ｘ0から距離δ離れた位
置Ｘ1から発する光線（−１次回折光３０ａ）と、この
Ｘ1に光軸対称な点Ｘ2から発する光線（＋１次回折光
２９ａ）とに夫々スライドさせたことと同様の作用を有
する。In order to explain the above operation in detail, FIG. 10 shows only the axial principal ray extracted from the above rays.
(B). At this time, the diffraction angle (the angle formed by the zero-order light and the ± first-order light) is defined as φ. This ± first order light (29a, 30
The light ray of a) is virtually extended to the conjugate plane 27, and the conjugate plane 2
The intersection of 7 with the virtual extension line of the ± 1st order light (29a, 30a) is defined as X2 , X1 . The axial chief ray and the conjugate plane 2
The intersection with 7 is defined as XO. Then, for example,-
When focusing only on the primary light, although the −1st-order light 30a having the diffraction angle φ is generated from the axial principal ray by the diffraction action of the plane diffraction grating 25, when viewed from the −1st-order light 30a alone,
It is formed as if it were a light ray emitted from the point X1 of the conjugate plane 27. That is, the axial principal ray incident side beam 5b, in addition to the 0-order transmission light, and rays originating from the position X1 where the X0 distance δ apart points conjugate plane 27 (-1-order diffracted light 30a), the X it has an effect similar to that obtained by each slide and light (+ 1st-order diffracted light 29a) emanating from the optical axis symmetric point X2 to1.
【００３７】このスライドさせたずらし量δは、以下の
式で表わされる。 δ＝ｌｔａｎφ よって観察者は、０次透過光による像の他に、その像か
ら±δだけずれた±１次光による像を重複させて観察す
ることとなる。この構成によって像の解像度は低下する
ものの、高周波成分がカットされるので、ＬＣＤ１上の
表示面に存在する各画素の境界線がボケで見やすさを向
上させることができる。The sliding shift amount δ is expressed by the following equation. δ = ltanφ Therefore, the observer observes not only the image due to the zero-order transmitted light but also the image due to the ± first-order light shifted from the image by ± δ. Although the resolution of the image is reduced by this configuration, the high-frequency components are cut off, so that the boundaries between the pixels existing on the display surface on the LCD 1 are blurred and the visibility is improved.
【００３８】また、ＬＣＤ１の構成の一部を簡略的に示
すと、図１１（ａ）のように、像を形成するための画素
部分３１と、その画素を駆動するための信号電極やスイ
ッチング素子等を含む暗視野部３２とから構成されてい
る。よって、上記ずらし量δをＬＣＤの画素１つ分、即
ち半ピッチずらした図１１（ｂ）の破線３１’のように
構成してせれば、画素間の暗視野部３２が目立たなくな
るので好ましい。A part of the structure of the LCD 1 is briefly shown in FIG. 11A, where a pixel portion 31 for forming an image and signal electrodes and switching elements for driving the pixel are provided. And the like, and a dark field portion 32 including the same. Therefore, it is preferable that the shift amount δ is shifted by one pixel of the LCD, that is, as shown by a broken line 31 ′ in FIG. 11B shifted by a half pitch, since the dark field portion 32 between the pixels becomes inconspicuous.
【００３９】例示的に示すと、回折次数が１で、その回
折角がφ＝２０度の平面回折格子を用い、ＬＣＤ１の画
素上のピッチが６０μｍとすると、ずらし量δは半ピッ
チ分の３０μｍとなる。すると、上記式より共役面から
この平面回折格子をずらす量ｌは、ｌ＝８２μｍと算出
できる。よってこの平面回折格子を共役面から８２μｍ
離して設置すれば、画素ピッチ６０μｍのＬＣＤと、回
折角２０度の平面回折板とを用いた映像表示装置を構成
できる。For example, when a plane diffraction grating having a diffraction order of 1 and a diffraction angle φ = 20 degrees is used and the pitch on the pixel of the LCD 1 is 60 μm, the shift amount δ is 30 μm for a half pitch. Becomes Then, the amount 1 of shifting the plane diffraction grating from the conjugate plane can be calculated as l = 82 μm from the above equation. Therefore, the plane diffraction grating is 82 μm from the conjugate plane.
If it is set apart, an image display device using an LCD with a pixel pitch of 60 μm and a plane diffraction plate with a diffraction angle of 20 degrees can be configured.
【００４０】また、本第４実施例では、ずらし量δを画
素の半ピッチを定義して示したが、これに限られるもの
ではなく、暗視野部を極力なくすためには、ずらし量が
画素の０．７倍〜０．９倍であることが望ましい。猶、
上記第４実施例では、ＬＣＤ側に共役面２７、瞳側に平
面回折格子２５が設けられているが、その位置関係が逆
転しても同様の作用、効果を示すことは言うまでもな
い。Further, in the fourth embodiment, the shift amount δ is defined by defining the half pitch of the pixel. However, the present invention is not limited to this. Is preferably 0.7 to 0.9 times. Grace,
In the fourth embodiment, the conjugate plane 27 is provided on the LCD side and the plane diffraction grating 25 is provided on the pupil side. However, it goes without saying that the same operation and effect are exhibited even if the positional relationship is reversed.
【００４１】次に、上記第１乃至第４実施例に示された
リレーレンズ系２の構成は、いずれも任意の倍率に固定
されており、ＬＣＤ１の映像を共役面にその倍率でのみ
リレーするというものであった。しかし、このリレーレ
ンズ系２は、変倍レンズ系を用いても良い。以下に図１
２を用いて、第５実施例を説明する。猶、第１実施例と
同じ構成には同じ番号を付し、説明は省略する。Next, the construction of the relay lens system 2 shown in the first to fourth embodiments is fixed at an arbitrary magnification, and the image on the LCD 1 is relayed to the conjugate plane only at that magnification. It was that. However, the relay lens system 2 may use a variable power lens system. Figure 1 below
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals are given to the same components as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted.
【００４２】本第５実施例は、図１２（ａ），（ｂ）に
示す如く、リレーレンズ系２を構成するレンズ系が、正
の第１レンズ群３３と負の第２レンズ群３４とから成
り、上記正の第１レンズ群を光軸上瞳側に、上記負の第
２レンズ群を光軸上ＬＣＤ側に夫々移動させることによ
って、倍率の高い像から倍率の低い像へとＬＣＤ１から
形成される共役面上の像倍率（結像倍率）を変化させる
ことができる。この時の観察者から見た像のイメージを
図１３に示す。例えば観察者が、映画等の鑑賞のため迫
力のある大画面を望む場合は、リレーレンズ系２の構成
を図１２（ａ）の如くに高倍率にすれば、観察者は図１
３（ａ）の如く倍率の大きな像を見ることができる。ま
た、画面を小さくして、空いたスペースから外界像を視
認したい場合には、リレーレンズ系２の構成を図１２
（ｂ）の如く低倍率にすれば、観察者は図１３（ｂ）の
如く倍率の小さな像を見ながら、画面が小さくなった
分、空スペースより外界像をハーフミラーやシャッター
１４を通して見ることができる。In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 12A and 12B, the lens system constituting the relay lens system 2 includes a positive first lens group 33 and a negative second lens group. The positive first lens group is moved to the pupil side on the optical axis, and the negative second lens group is moved to the LCD side on the optical axis, so that the LCD 1 changes from a high-magnification image to a low-magnification image. The image magnification (imaging magnification) on the conjugate plane formed from can be changed. FIG. 13 shows an image of the image viewed from the observer at this time. For example, if the observer desires a powerful large screen for viewing a movie or the like, the observer can set the relay lens system 2 to a high magnification as shown in FIG.
As shown in FIG. 3A, an image having a large magnification can be seen. Further, when it is desired to make the screen smaller and view an external image from a vacant space, the configuration of the relay lens system 2 is changed as shown in FIG.
With a low magnification as shown in FIG. 13 (b), the observer sees an external image through a half mirror or a shutter 14 from an empty space while viewing an image with a small magnification as shown in FIG. Can be.
【００４３】このように、本第５実施例ではリレーレン
ズ系２が変倍構成を有し、像倍率を変化させるので、こ
の像倍率の変化に伴い、入射光束５ｂの入射角も変化す
る。この時、ＮＡ拡大素子が、存在しないと、この入射
角の変化に伴い、射出瞳１０の大きさが変化する。よっ
て入射角が小さくなると、どうしても射出瞳が小さくな
り、観察者が像を見失ない易くなり好ましくなかった。
しかし、本第５実施例の構成のように、共役面上にＮＡ
拡大素子たる拡散板３を用いると、入射光束はある所定
の割合にてＮＡを拡大されるので、入射角の小さな光束
でも一定の割合ＮＡを拡大し、射出瞳を大きくできる。
またこの拡散板によるＮＡ拡大割合は、拡散板の構成に
よって決まるため、像倍率の変化は、ＮＡを広げた形で
依持されたまま観察者まで導かれる。このように、本第
５実施例の構成によれば、ＮＡを拡大させて射出瞳を大
きくしたまま、倍率の変化を楽しむことができる。As described above, in the fifth embodiment, since the relay lens system 2 has a variable power configuration and changes the image magnification, the angle of incidence of the incident light beam 5b changes with the change in image magnification. At this time, if there is no NA enlargement element, the size of the exit pupil 10 changes with the change of the incident angle. Therefore, when the incident angle becomes small, the exit pupil becomes small inevitably, and the observer easily loses the image, which is not preferable.
However, as in the configuration of the fifth embodiment, NA on the conjugate plane
When the diffusion plate 3 serving as an enlargement element is used, the NA of the incident light beam is expanded at a predetermined ratio, so that even a light beam with a small incident angle can increase the NA by a certain ratio and enlarge the exit pupil.
Further, since the NA enlargement ratio by the diffusion plate is determined by the configuration of the diffusion plate, a change in the image magnification is guided to the observer with the NA being widened. As described above, according to the configuration of the fifth embodiment, it is possible to enjoy a change in magnification while increasing the NA and increasing the exit pupil.
【００４４】猶、上記リレーレンズ系２の変倍構成とし
ては、複数の段階的な倍率変化を成すものであっても良
いし、連続的に倍率が変化するズーム状のものであって
も良い。また、上記第１乃至第４実施例に示した固定倍
率のリレーレンズ系２の内部、又は上記第５実施例に示
した変倍構成のリレーレンズ系２の内部に、トーリック
面を有するレンズを配置しても良い。このトーリック面
を有するレンズを光軸を中心に、光軸と略垂直面内にお
いて回転させることによって、像面中の任意の方向の倍
率を変化させ、アスペクト比を調節できる。例えば、９
０°回転させることにより、アスペクト比が４：３から
１６：９へと変化するように構成すれば、図１４（ａ）
に示すＴＶ等の通常映像と、図１４（ｂ）に示すハイビ
ジョン映像との切換えを行なうことも可能である。猶、
上記トーリック面を有するレンズに変えて、円柱凸レン
ズと円柱凹レンズとを組合せて構成しても良い。The variable power configuration of the relay lens system 2 may be a configuration in which a plurality of stepwise magnification changes are made, or a zoom type in which the magnification changes continuously. . A lens having a toric surface is provided inside the fixed magnification relay lens system 2 shown in the first to fourth embodiments or inside the variable magnification relay lens system 2 shown in the fifth embodiment. It may be arranged. By rotating the lens having the toric surface about the optical axis in a plane substantially perpendicular to the optical axis, the magnification in an arbitrary direction on the image plane can be changed and the aspect ratio can be adjusted. For example, 9
If the aspect ratio is changed from 4: 3 to 16: 9 by rotating by 0 °, FIG.
It is also possible to switch between a normal video such as a TV shown in FIG. 14 and a high definition video shown in FIG. Grace,
Instead of the lens having the toric surface, a cylindrical convex lens and a cylindrical concave lens may be combined.
【００４５】猶、本発明の頭部装着型映像表示装置は、
上記ＮＡ拡大素子を共役面又はその近傍に配した構成を
含んだ本体部３５が、例えば図１５（ａ），（ｂ）に示
すように観察者の顔面に装着され、それを頭部に支持す
る支持部材３６が上記本体部３５に連結されているよう
に構成されている。Gracefully, the head mounted image display device of the present invention
A main body 35 including a configuration in which the NA enlargement element is arranged on or near the conjugate plane is mounted on the face of the observer as shown in FIGS. 15A and 15B, and is supported on the head. The supporting member 36 is connected to the main body 35.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リレー光学系の大型化や投影像の縮小化を起
こすことなく射出瞳の大きな頭部装着型映像表示装置を
提供することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, there is provided a head mounted image display device having a large exit pupil without increasing the size of the relay optical system or reducing the size of the projected image. be able to.
【図１】本発明の第１実施例の光路系を示す概略図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical path system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例の光路系を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical path system according to a second embodiment of the present invention.
【図３】シャッター部の一例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view illustrating an example of a shutter unit.
【図４】シャッター部の変形例を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a modified example of a shutter unit.
【図５】シャッター部の変形例を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a modification of the shutter section.
【図６】シャッター部の変形例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a modification of the shutter section.
【図７】本発明の第３実施例の特徴部分の光路系を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing an optical path system of a characteristic portion of a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３実施例の特徴部分を改良した構成
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which a characteristic portion of a third embodiment of the present invention is improved.
【図９】本発明の第３実施例の改良構成による作用を示
す図である。FIG. 9 is a view showing the operation of the improved configuration of the third embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第４実施例の光路系を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing an optical path system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第４実施例の作用を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the operation of the fourth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第５実施例の光路系を示す図であ
る。FIG. 12 is a diagram showing an optical path system according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第５実施例の作用を示す図である。FIG. 13 is a view showing the operation of the fifth embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の改良による作用を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an operation by the improvement of the present invention.
【図１５】本発明の全体図である。FIG. 15 is an overall view of the present invention.
【図１６】従来の頭部装着型映像表示装置を観察者が使
用している状態を示す部分断面図である。FIG. 16 is a partial cross-sectional view showing a state where an observer is using the conventional head-mounted image display device.
１ ＬＣＤ ２ リレーレンズ系 ３ 拡散板 ４ 接眼光学系 ５ａ，５ｂ 光束 ６ 平行光束 ８ 眼球 １０ 射出瞳 １２ プラズマディスプレイ １３ 湾曲した拡散板 ２５ 平面拡散板 ２７ 共役面 １０１ 頭部装着型映像表示装置 １０２ 映像表示素子 １０４ リレー光学系 １０５ 共役面 １０６ 接眼光学系 １０８ 光束 １０９ 平行光束 １１０ 射出瞳 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LCD 2 Relay lens system 3 Diffusion plate 4 Eyepiece optical system 5a, 5b Light flux 6 Parallel light flux 8 Eyeball 10 Exit pupil 12 Plasma display 13 Curved diffusion plate 25 Planar diffusion plate 27 Conjugate surface 101 Head-mounted image display device 102 Image Display element 104 Relay optical system 105 Conjugate plane 106 Eyepiece optical system 108 Light flux 109 Parallel light flux 110 Exit pupil
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/64 511 G02B 27/02Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl.7 , DB name) H04N 5/64 511 G02B 27/02
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