JP2002131694A - 画像観察装置及びそれを用いた画像観察システム - Google Patents
画像観察装置及びそれを用いた画像観察システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像情報を各々な表示モードで観察すること
ができる画像観察装置及びそれを用いた画像観察システ
ムを得ること。 【解決手段】 画像情報を表示する画像表示手段，該画
像表示手段に表示された画像情報に基づく光束を観察眼
に導く表示光学系を有し，該表示光学系の射出瞳位置と
該観察眼の入射瞳位置を略一致させて該画像情報を観察
する画像観察装置において，複数の表示モードを有し，
選択された表示モードに対応して，観察眼に入射する光
束の該観察眼の入射瞳位置での面積，位置の少なくとも
一方を変化させる入射光束制御手段を有していること。
ができる画像観察装置及びそれを用いた画像観察システ
ムを得ること。 【解決手段】 画像情報を表示する画像表示手段，該画
像表示手段に表示された画像情報に基づく光束を観察眼
に導く表示光学系を有し，該表示光学系の射出瞳位置と
該観察眼の入射瞳位置を略一致させて該画像情報を観察
する画像観察装置において，複数の表示モードを有し，
選択された表示モードに対応して，観察眼に入射する光
束の該観察眼の入射瞳位置での面積，位置の少なくとも
一方を変化させる入射光束制御手段を有していること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，画像表示素子に表
示した画像情報を各々な表示モード（フォーマット）で
良好に観察する画像観察装置，及びそれを用いた画像観
察システムに関する。
示した画像情報を各々な表示モード（フォーマット）で
良好に観察する画像観察装置，及びそれを用いた画像観
察システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より，ＬＣＤなどの表示素子に表示
した画像情報を，接眼光学系で拡大虚像として観察する
（以下，虚像観察）画像観察装置が知られている。例え
ば特開平７−３３３５５１号公報に開示されているもの
は，表示素子からの光束を全反射を利用し効率良く観察
眼に導き，またアジムス角度により光学的パワーの異な
る所謂自由曲面を含むプリズム体を用いて，光学系を偏
心させることにより発生する諸収差を良好に補正し，小
型軽量な表示光学系を実現している。立体画像を観察す
る場合には，左右眼用に一対画像観察装置を設け，両眼
視差を用いて立体視を行わせる。
した画像情報を，接眼光学系で拡大虚像として観察する
（以下，虚像観察）画像観察装置が知られている。例え
ば特開平７−３３３５５１号公報に開示されているもの
は，表示素子からの光束を全反射を利用し効率良く観察
眼に導き，またアジムス角度により光学的パワーの異な
る所謂自由曲面を含むプリズム体を用いて，光学系を偏
心させることにより発生する諸収差を良好に補正し，小
型軽量な表示光学系を実現している。立体画像を観察す
る場合には，左右眼用に一対画像観察装置を設け，両眼
視差を用いて立体視を行わせる。
【０００３】また，画像情報を観察するとき網膜に直接
画像情報を投影する（以下，網膜投影）タイプの画像観
察装置が，特許第２６７９１７６号明細書に開示されて
いる。この方式は点光源で表示素子を照明し，その点光
源の像を観察者の入射瞳に結像させることにより，ピン
ホールカメラの原理と同様に画像を観察することができ
る。このように構成すると眼の結像能力に依存せず，鮮
明に画像を観察することができる。立体画像を観察する
場合には，上述のタイプと同様に左右眼用に一対画像観
察装置を設け，両眼視差を用いて立体視を行わせる。
画像情報を投影する（以下，網膜投影）タイプの画像観
察装置が，特許第２６７９１７６号明細書に開示されて
いる。この方式は点光源で表示素子を照明し，その点光
源の像を観察者の入射瞳に結像させることにより，ピン
ホールカメラの原理と同様に画像を観察することができ
る。このように構成すると眼の結像能力に依存せず，鮮
明に画像を観察することができる。立体画像を観察する
場合には，上述のタイプと同様に左右眼用に一対画像観
察装置を設け，両眼視差を用いて立体視を行わせる。
【０００４】本出願人により，特願２０００−２８８５
３号に別の形態の画像観察装置が提案されている。この
装置は，表示光学系の射出瞳を複数の領域に分割し，各
領域に対応した視差画像を観察眼に導き，単眼に複数の
視差画像を入射させる（以下，単眼視差）ようにしたも
のである。このような構成によって，両眼視差のみで立
体画像を観察した場合の，観察眼の輻輳と調節の矛盾に
よる疲労を低減し，観察者が疲れず自然な状態で立体画
像を良好に観察することができるようにしている。
３号に別の形態の画像観察装置が提案されている。この
装置は，表示光学系の射出瞳を複数の領域に分割し，各
領域に対応した視差画像を観察眼に導き，単眼に複数の
視差画像を入射させる（以下，単眼視差）ようにしたも
のである。このような構成によって，両眼視差のみで立
体画像を観察した場合の，観察眼の輻輳と調節の矛盾に
よる疲労を低減し，観察者が疲れず自然な状態で立体画
像を良好に観察することができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】接眼光学系で画像情報
の拡大虚像を観察するタイプの立体画像観察像値では，
立体画像を観察する際に，観察眼の輻輳は再現物体の位
置に合わされ，調節は表示素子の拡大虚像面に合わせら
れるという矛盾が生じるという問題がある。
の拡大虚像を観察するタイプの立体画像観察像値では，
立体画像を観察する際に，観察眼の輻輳は再現物体の位
置に合わされ，調節は表示素子の拡大虚像面に合わせら
れるという矛盾が生じるという問題がある。
【０００６】網膜に直接画像を投影するタイプの画像観
察装置は，表示画角が広い場合に画面周辺部を注視しよ
うと眼を回転させると，照明光が瞳から外れ観察できな
くなる。このため、表示画角をあまり大きく設定するこ
とができないという問題がある。また立体画像を観察す
る際に，輻輳と調節の矛盾は生じないが，逆に眼の調節
をどの位置に合わせてもピントの合った像となり，自然
な見え方とは異なるという問題がある。
察装置は，表示画角が広い場合に画面周辺部を注視しよ
うと眼を回転させると，照明光が瞳から外れ観察できな
くなる。このため、表示画角をあまり大きく設定するこ
とができないという問題がある。また立体画像を観察す
る際に，輻輳と調節の矛盾は生じないが，逆に眼の調節
をどの位置に合わせてもピントの合った像となり，自然
な見え方とは異なるという問題がある。
【０００７】単眼に複数の視差画像を入射させるタイプ
の画像観察装置は多くの画像情報を必要とする。
の画像観察装置は多くの画像情報を必要とする。
【０００８】このように，各方式にはそれぞれ長所，短
所が有り，観察する画像情報により各方式を選択するこ
とが最適である。しかし，各方式用に生成された画像ソ
ースを観察するためには，それぞれ別個の画像観察装置
を用いなければならなかった。
所が有り，観察する画像情報により各方式を選択するこ
とが最適である。しかし，各方式用に生成された画像ソ
ースを観察するためには，それぞれ別個の画像観察装置
を用いなければならなかった。
【０００９】本発明は、様々な表示モードに対応した画
像情報を、各々に対して適切な観察方法で観察すること
ができる画像観察装置及びそれを用いた画像観察システ
ムの提供を目的とする。
像情報を、各々に対して適切な観察方法で観察すること
ができる画像観察装置及びそれを用いた画像観察システ
ムの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の画像観
察装置は、画像情報を表示する画像表示手段，該画像表
示手段に表示された画像情報に基づく光束を観察眼に導
く表示光学系を有し，該表示光学系の射出瞳位置と該観
察眼の入射瞳位置を略一致させて該画像情報を観察する
画像観察装置において，複数の表示モードを有し，選択
された表示モードに対応して，観察眼に入射する光束の
該観察眼の入射瞳位置での面積，位置の少なくとも一方
を変化させる入射光束制御手段を有していることを特徴
としている。
察装置は、画像情報を表示する画像表示手段，該画像表
示手段に表示された画像情報に基づく光束を観察眼に導
く表示光学系を有し，該表示光学系の射出瞳位置と該観
察眼の入射瞳位置を略一致させて該画像情報を観察する
画像観察装置において，複数の表示モードを有し，選択
された表示モードに対応して，観察眼に入射する光束の
該観察眼の入射瞳位置での面積，位置の少なくとも一方
を変化させる入射光束制御手段を有していることを特徴
としている。
【００１１】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、表示モード選択手段を有し，該表示モード選択手段
により表示モードを選択することを特徴としている。
て、表示モード選択手段を有し，該表示モード選択手段
により表示モードを選択することを特徴としている。
【００１２】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記入射光束制御手段による入射光束の状態の
変化に伴い，前記画像表示手段に表示する画像情報を変
化させる画像表示制御手段を有していることを特徴とし
ている。
おいて、前記入射光束制御手段による入射光束の状態の
変化に伴い，前記画像表示手段に表示する画像情報を変
化させる画像表示制御手段を有していることを特徴とし
ている。
【００１３】請求項４の発明は請求項１から３のいずれ
か1項の発明において、前記入射光束制御手段による入
射光束の状態の変化に伴い，観察眼に入射する光量を調
整する光量調整手段を有することを特徴としている。
か1項の発明において、前記入射光束制御手段による入
射光束の状態の変化に伴い，観察眼に入射する光量を調
整する光量調整手段を有することを特徴としている。
【００１４】請求項５の発明は請求項１から４のいずれ
か1項の発明において、前記表示モードは，前記画像情
報の前記表示光学系による虚像を観察することにより，
該画像情報を観察するモードを含むことを特徴としてい
る。
か1項の発明において、前記表示モードは，前記画像情
報の前記表示光学系による虚像を観察することにより，
該画像情報を観察するモードを含むことを特徴としてい
る。
【００１５】請求項６の発明は請求項１から４のいずれ
か1項の発明において、前記表示モードは，前記画像表
示素子に表示した画像情報を，前記表示光学系により直
接観察眼の網膜に投影することにより，前記画像情報を
観察するモードを含むことを特徴としている。
か1項の発明において、前記表示モードは，前記画像表
示素子に表示した画像情報を，前記表示光学系により直
接観察眼の網膜に投影することにより，前記画像情報を
観察するモードを含むことを特徴としている。
【００１６】請求項７の発明は請求項１から４のいずれ
か1項の発明において、前記表示モードは，単眼に複数
の視差画像を入射させ，前記画像情報を観察するモード
を含むことを特徴としている。
か1項の発明において、前記表示モードは，単眼に複数
の視差画像を入射させ，前記画像情報を観察するモード
を含むことを特徴としている。
【００１７】請求項８の発明は請求項１から４のいずれ
か1項の発明において、前記複数の表示モードは、前記
画像表示手段により表示した画像情報の前記表示光学系
による虚像を観察することにより、前記画像情報を観察
するモード、前記画像情報を前記表示光学系により直接
観察眼の網膜に投影することにより、前記画像情報を観
察するモード、単眼に複数の視差画像を入射させ、前記
画像情報を観察するモードの内の少なくとも２つの表示
モードとしている。
か1項の発明において、前記複数の表示モードは、前記
画像表示手段により表示した画像情報の前記表示光学系
による虚像を観察することにより、前記画像情報を観察
するモード、前記画像情報を前記表示光学系により直接
観察眼の網膜に投影することにより、前記画像情報を観
察するモード、単眼に複数の視差画像を入射させ、前記
画像情報を観察するモードの内の少なくとも２つの表示
モードとしている。
【００１８】請求項９の発明は請求項１から８のいずれ
か1項の発明において、前記画像表示手段を照明する照
明光源を有する照明手段を有し，該照明光源は前記表示
光学系の入射瞳と光学的に等価な位置又はその近傍に配
置されており，前記入射光束制御手段により該照明手段
を制御することにより，観察眼の入射瞳に入射する光束
の状態を変化させていることを特徴としている。
か1項の発明において、前記画像表示手段を照明する照
明光源を有する照明手段を有し，該照明光源は前記表示
光学系の入射瞳と光学的に等価な位置又はその近傍に配
置されており，前記入射光束制御手段により該照明手段
を制御することにより，観察眼の入射瞳に入射する光束
の状態を変化させていることを特徴としている。
【００１９】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記照明光源は複数の単位光源を有しており，該複
数の単位光源の像は前記表示光学系の射出瞳を複数の照
射領域に空間分割して結像しており，該複数の単位光源
からの光束の照射を制御することにより，前記表示光学
系の射出瞳を複数の照射領域に分割制御し，かつ該各照
射領域への光束の入射状況に対応して，前記画像表示手
段に表示する画像情報を切換制御することにより，観察
者の単眼に複数の視差画像が入射されるようにする表示
モードを有していることを特徴としている。
て、前記照明光源は複数の単位光源を有しており，該複
数の単位光源の像は前記表示光学系の射出瞳を複数の照
射領域に空間分割して結像しており，該複数の単位光源
からの光束の照射を制御することにより，前記表示光学
系の射出瞳を複数の照射領域に分割制御し，かつ該各照
射領域への光束の入射状況に対応して，前記画像表示手
段に表示する画像情報を切換制御することにより，観察
者の単眼に複数の視差画像が入射されるようにする表示
モードを有していることを特徴としている。
【００２０】請求項１１の発明は請求項９又は１０の発
明において、前記画像表示手段は，透過型の空間変調素
子を有していることを特徴としている。
明において、前記画像表示手段は，透過型の空間変調素
子を有していることを特徴としている。
【００２１】請求項１２の発明は請求項９又は１０の発
明において、前記画像表示手段は，反射型の空間変調素
子を有していることを特徴としている。
明において、前記画像表示手段は，反射型の空間変調素
子を有していることを特徴としている。
【００２２】請求項１３の発明は請求項９から１２のい
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，発光体ア
レイを有していることを特徴としている。
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，発光体ア
レイを有していることを特徴としている。
【００２３】請求項１４の発明は請求項９から１２のい
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，面光源と
空間変調素子を有していることを特徴としている。
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，面光源と
空間変調素子を有していることを特徴としている。
【００２４】請求項１５の発明は請求項９から１２のい
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，点光源お
よび正のパワーを有する光学系を有していることを特徴
としている。
ずれか1項の発明において、前記照明光源は，点光源お
よび正のパワーを有する光学系を有していることを特徴
としている。
【００２５】請求項１６の発明は請求項９から１５のい
ずれか1項の発明において、前記照明手段と前記画像表
示手段の間の光路中に，電気的に光線の散乱度合いを切
替可能な部材を設ける，または光線散乱部材を機械的に
挿入及び離脱できる手段を有することを特徴としてい
る。
ずれか1項の発明において、前記照明手段と前記画像表
示手段の間の光路中に，電気的に光線の散乱度合いを切
替可能な部材を設ける，または光線散乱部材を機械的に
挿入及び離脱できる手段を有することを特徴としてい
る。
【００２６】請求項１７の発明は請求項１から８のいず
れか1項の発明において、前記画像表示手段は自発光型
の画像表示素子または光源一体型の画像表示素子であ
り，前記表示光学系は該画像表示素子面の空中像を形成
するためのリレー光学系及び該空中像を観察眼に拡大虚
像として提示する接眼光学系を有し，該接眼光学系の入
射瞳位置又はその近傍に空間変調素子を配置し，前記入
射光束制御手段により該空間変調素子を制御することに
より，観察眼の入射瞳に入射する光束の状態を変化させ
ていることを特徴としている。
れか1項の発明において、前記画像表示手段は自発光型
の画像表示素子または光源一体型の画像表示素子であ
り，前記表示光学系は該画像表示素子面の空中像を形成
するためのリレー光学系及び該空中像を観察眼に拡大虚
像として提示する接眼光学系を有し，該接眼光学系の入
射瞳位置又はその近傍に空間変調素子を配置し，前記入
射光束制御手段により該空間変調素子を制御することに
より，観察眼の入射瞳に入射する光束の状態を変化させ
ていることを特徴としている。
【００２７】請求項１８の発明は請求項１７の発明にお
いて、前記空間変調素子は２次元画素構造を有してお
り，該空間変調素子の像は前記表示光学系の射出瞳を複
数の照射領域に空間分割して結像しており，該空間変調
素子の各画素からの光束の照射を制御することにより，
前記表示光学系の射出瞳を複数の照射領域に分割制御
し，かつ該各照射領域への光束の入射状況に対応して，
前記画像表示手段に表示する画像情報を切換制御するこ
とにより，観察者の単眼に複数の視差画像が入射される
ようにする表示モードを有していることを特徴としてい
る。
いて、前記空間変調素子は２次元画素構造を有してお
り，該空間変調素子の像は前記表示光学系の射出瞳を複
数の照射領域に空間分割して結像しており，該空間変調
素子の各画素からの光束の照射を制御することにより，
前記表示光学系の射出瞳を複数の照射領域に分割制御
し，かつ該各照射領域への光束の入射状況に対応して，
前記画像表示手段に表示する画像情報を切換制御するこ
とにより，観察者の単眼に複数の視差画像が入射される
ようにする表示モードを有していることを特徴としてい
る。
【００２８】請求項１９の発明は請求項１７又は１８の
発明において、前記空間変調素子は，透過型の空間変調
素子であることを特徴としている。
発明において、前記空間変調素子は，透過型の空間変調
素子であることを特徴としている。
【００２９】請求項２０の発明は請求項１７又は１８の
発明において、前記空間変調素子は，反射型の空間変調
素子であることを特徴としている。
発明において、前記空間変調素子は，反射型の空間変調
素子であることを特徴としている。
【００３０】請求項２１の発明は請求項１から２０のい
ずれか1項の発明において、前記表示光学系は，アジム
ス角度により光学的パワーの異なる偏心した非回転対称
反射面を含むプリズム体を有していることを特徴として
いる。
ずれか1項の発明において、前記表示光学系は，アジム
ス角度により光学的パワーの異なる偏心した非回転対称
反射面を含むプリズム体を有していることを特徴として
いる。
【００３１】請求項２２の発明の画像観察システムは請
求項１から２１のいずれか1項の画像観察装置を請求項
１から２１のいずれか一項の画像観察装置を観察者の左
右眼用に一対設けたことを特徴としている。
求項１から２１のいずれか1項の画像観察装置を請求項
１から２１のいずれか一項の画像観察装置を観察者の左
右眼用に一対設けたことを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１から図7は本発明の画像観察
装置の光学系の基本概念の説明図である。
装置の光学系の基本概念の説明図である。
【００３３】本発明による画像観察装置Ｓは，大別して
照明光源１１を有する照明手段１０，画像情報２１を表
示する画像表示手段２０，画像情報２１に基づく光束を
観察眼Ｅに導光する為の表示光学系３０，制御手段４０
を有している。
照明光源１１を有する照明手段１０，画像情報２１を表
示する画像表示手段２０，画像情報２１に基づく光束を
観察眼Ｅに導光する為の表示光学系３０，制御手段４０
を有している。
【００３４】図１、図２において，照明手段１０は表示
光学系３０の入射瞳位置に配置され，表示光学系３０に
より入射瞳と共役関係にある表示光学系３０の射出瞳Ｐ
の位置に照明光源１１の像１１’を形成する。観察者は
眼（観察眼）Ｅの入射瞳を表示光学系３０の射出瞳Ｐに
略一致させ，照明手段１０により照明された画像表示手
段２０に表示された画像情報２１の表示光学系３０によ
る像（拡大虚像）２１’を観察する。照明光源１１と射
出瞳Ｐとは共役関係にあるので入射光束制御回路４１に
より照明光源１１の位置、照明面積、光強度、照明分光
特性等の動作を制御することで，観察者の入射瞳位置で
の入射光束の状態を種々と変化させることができる。表
示光学系３０は画像表示手段２０の表示素子面の拡大虚
像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するように，その
位置及び焦点距離等の光学諸定数が決められている。
光学系３０の入射瞳位置に配置され，表示光学系３０に
より入射瞳と共役関係にある表示光学系３０の射出瞳Ｐ
の位置に照明光源１１の像１１’を形成する。観察者は
眼（観察眼）Ｅの入射瞳を表示光学系３０の射出瞳Ｐに
略一致させ，照明手段１０により照明された画像表示手
段２０に表示された画像情報２１の表示光学系３０によ
る像（拡大虚像）２１’を観察する。照明光源１１と射
出瞳Ｐとは共役関係にあるので入射光束制御回路４１に
より照明光源１１の位置、照明面積、光強度、照明分光
特性等の動作を制御することで，観察者の入射瞳位置で
の入射光束の状態を種々と変化させることができる。表
示光学系３０は画像表示手段２０の表示素子面の拡大虚
像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するように，その
位置及び焦点距離等の光学諸定数が決められている。
【００３５】なお，図１は画像表示手段２０の表示光学
系３０による結像関係を，図２は照明手段１０の表示光
学系３０による結像関係を表している。
系３０による結像関係を，図２は照明手段１０の表示光
学系３０による結像関係を表している。
【００３６】制御手段４０は入射光束制御回路（入射光
束制御手段）４１，画像表示制御回路（画像表示制御手
段）４２として、表示モード切替制御回路（表示モード
選択手段）４３を有している。
束制御手段）４１，画像表示制御回路（画像表示制御手
段）４２として、表示モード切替制御回路（表示モード
選択手段）４３を有している。
【００３７】表示モード切替制御回路４３は，観察者に
よって選択された表示モードを入射光束制御回路４１及
び画像表示制御回路４２に送る。入射光束制御回路４１
は，選択された表示モードに応じて照明手段１０の動作
を制御し，観察眼Ｅの入射瞳位置での入射光束の状態を
制御する。また画像表示制御回路４２は，選択された表
示モードに応じて画像表示手段２０に表示する画像情報
を制御する。
よって選択された表示モードを入射光束制御回路４１及
び画像表示制御回路４２に送る。入射光束制御回路４１
は，選択された表示モードに応じて照明手段１０の動作
を制御し，観察眼Ｅの入射瞳位置での入射光束の状態を
制御する。また画像表示制御回路４２は，選択された表
示モードに応じて画像表示手段２０に表示する画像情報
を制御する。
【００３８】表示モードとしては，虚像観察モード，網
膜投影モード，単眼視差モードがある。これら３つ全て
のモードに対応する必要は無く，少なくとも２つの表示
モードに対応していれば良い。
膜投影モード，単眼視差モードがある。これら３つ全て
のモードに対応する必要は無く，少なくとも２つの表示
モードに対応していれば良い。
【００３９】次に，各モードが選択された場合の観察眼
Ｅへの入射光束の状態及び画像情報について説明する。
Ｅへの入射光束の状態及び画像情報について説明する。
【００４０】図３は画像表示手段２０で表示した画像情
報を拡大虚像として観察するときの虚像観察モードが選
択された場合の説明図である。入射光束制御回路４１
は，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐでの照明光源像１
１’の大きさが例えば直径４ｍｍ以上となるように，照
明手段１０の照明光源１１の大きさを制御する。また画
像表示制御回路４２は，画像表示手段２０の表示素子上
に，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐの中心位置を視点と
したときの画像情報を表示する。この虚像観察モードが
選択された場合，観察者は表示光学系３０による画像表
示手段２０の表示素子面の虚像位置に，あたかもスクリ
ーンがあるように画像情報２１を観察することができ
る。また観察眼Ｅの入射瞳位置に入射する光束の面積が
大きいため，観察眼Ｅの視線移動により入射瞳が移動し
ても表示光束は観察眼に入射するため，画面の隅々まで
けられることなく広い視野で画像情報２１の２次元画像
あるいは３次元画像を観察することができる。なお，３
次元画像を観察する場合は，本発明による画像観察装置
を左右眼用に一対設け，各々の表示素子に視差画像を表
示するようにしている。
報を拡大虚像として観察するときの虚像観察モードが選
択された場合の説明図である。入射光束制御回路４１
は，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐでの照明光源像１
１’の大きさが例えば直径４ｍｍ以上となるように，照
明手段１０の照明光源１１の大きさを制御する。また画
像表示制御回路４２は，画像表示手段２０の表示素子上
に，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐの中心位置を視点と
したときの画像情報を表示する。この虚像観察モードが
選択された場合，観察者は表示光学系３０による画像表
示手段２０の表示素子面の虚像位置に，あたかもスクリ
ーンがあるように画像情報２１を観察することができ
る。また観察眼Ｅの入射瞳位置に入射する光束の面積が
大きいため，観察眼Ｅの視線移動により入射瞳が移動し
ても表示光束は観察眼に入射するため，画面の隅々まで
けられることなく広い視野で画像情報２１の２次元画像
あるいは３次元画像を観察することができる。なお，３
次元画像を観察する場合は，本発明による画像観察装置
を左右眼用に一対設け，各々の表示素子に視差画像を表
示するようにしている。
【００４１】図４は網膜投影モードが選択された場合の
説明図である．入射光束制御回路４１は，表示光学系３
０の射出瞳位置Ｐでの照明光源像１１’の大きさが例え
ば直径１ｍｍ以下となるように，照明手段１０の照明光
源１１の大きさを制御する。また画像表示手段２０の表
示素子上には，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐの中心位
置を視点としたときの画像情報を表示する。この網膜投
影モードが選択された場合，観察者の入射瞳位置での入
射光束の径が小さいため，所謂ピンホールカメラと同様
の原理により，観察者の眼球光学系の結像能力に依存せ
ず，鮮明に画像情報２１を観察することができる。
説明図である．入射光束制御回路４１は，表示光学系３
０の射出瞳位置Ｐでの照明光源像１１’の大きさが例え
ば直径１ｍｍ以下となるように，照明手段１０の照明光
源１１の大きさを制御する。また画像表示手段２０の表
示素子上には，表示光学系３０の射出瞳位置Ｐの中心位
置を視点としたときの画像情報を表示する。この網膜投
影モードが選択された場合，観察者の入射瞳位置での入
射光束の径が小さいため，所謂ピンホールカメラと同様
の原理により，観察者の眼球光学系の結像能力に依存せ
ず，鮮明に画像情報２１を観察することができる。
【００４２】図５、図６、図７は観察眼に微小視差画像
を認識させる為の単眼視差モードが選択された場合の説
明図である。照明光源１１は複数個例えば３つの単位光
源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（複数であれば数はいくつで
も良い。）により構成され，図５、図６、図７に示すよ
うに，入射光束制御回路４１により光源１１ａ，１１
ｂ，１１ｃは順次点灯される。これにより表示光学系３
０の射出瞳Ｐは複数の面積領域（１１ａ’，１１ｂ’，
１１ｃ’）に空間分割され，各面積領域への光束を時分
割制御することができる。このとき画像表示制御回路４
２は，上記照明光源１１の切り換えに対応して，画像表
示手段２０に表示する画像情報２１をそれぞれ画像情報
２１ａ，２１ｂ，２１ｃに切り換える．画像情報２１
ａ，２１ｂ，２１ｃは，再現する物体をそれぞれの領域
１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’の中心位置を視点とした
ときに得られる微小視差画像である。
を認識させる為の単眼視差モードが選択された場合の説
明図である。照明光源１１は複数個例えば３つの単位光
源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（複数であれば数はいくつで
も良い。）により構成され，図５、図６、図７に示すよ
うに，入射光束制御回路４１により光源１１ａ，１１
ｂ，１１ｃは順次点灯される。これにより表示光学系３
０の射出瞳Ｐは複数の面積領域（１１ａ’，１１ｂ’，
１１ｃ’）に空間分割され，各面積領域への光束を時分
割制御することができる。このとき画像表示制御回路４
２は，上記照明光源１１の切り換えに対応して，画像表
示手段２０に表示する画像情報２１をそれぞれ画像情報
２１ａ，２１ｂ，２１ｃに切り換える．画像情報２１
ａ，２１ｂ，２１ｃは，再現する物体をそれぞれの領域
１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’の中心位置を視点とした
ときに得られる微小視差画像である。
【００４３】入射光束制御回路４１による照明光源１１
及びそれに同期した画像表示制御回路４２による画像情
報２１の切り換えは，観察者の眼の残像許容時間より短
い周期で繰り返し行うため，切り換え動作は観察者に意
識されることなく行うことができる。この単眼視差モー
ドが選択された場合，単眼に複数の視差画像が入射する
ため，左右眼に各々同様の画像観察装置を設けて立体画
像を観察する際に，より自然な立体感を得ることができ
る。特に本発明による画像観察装置を左右眼用に一対設
けた画像観察システムの場合，虚像観察モードを用い，
両眼視差のみで立体画像を観察した場合に生じる観察眼
の輻輳と調節の矛盾を低減でき，観察者が自然な状態で
立体画像を良好に観察することができる。
及びそれに同期した画像表示制御回路４２による画像情
報２１の切り換えは，観察者の眼の残像許容時間より短
い周期で繰り返し行うため，切り換え動作は観察者に意
識されることなく行うことができる。この単眼視差モー
ドが選択された場合，単眼に複数の視差画像が入射する
ため，左右眼に各々同様の画像観察装置を設けて立体画
像を観察する際に，より自然な立体感を得ることができ
る。特に本発明による画像観察装置を左右眼用に一対設
けた画像観察システムの場合，虚像観察モードを用い，
両眼視差のみで立体画像を観察した場合に生じる観察眼
の輻輳と調節の矛盾を低減でき，観察者が自然な状態で
立体画像を良好に観察することができる。
【００４４】図８から図１３は照明手段１０の照明光源
１１の具体的な動作のうちいくつかの構成を示したもの
である。
１１の具体的な動作のうちいくつかの構成を示したもの
である。
【００４５】例えば図８に示すように，照明光源１１は
面積的に複数の領域に分割された単位光源５１を複数有
するように構成されている。入射光束制御回路４１は選
択された各モードに対して次のように照明光源１１を制
御する。
面積的に複数の領域に分割された単位光源５１を複数有
するように構成されている。入射光束制御回路４１は選
択された各モードに対して次のように照明光源１１を制
御する。
【００４６】虚像観察モード（図３）が選択された場合
は，全ての単位光源を点灯し，実質的に大きな面積の照
明光源とする。あるいは，任意の単位光源を点灯し，照
明光源１１と画像表示手段２０の間の光路中に光線散乱
性を有する部材（拡散板）を挿入するようにしても良
い。光線散乱性を有する部材の挿入は，機械的に拡散板
を挿入しても良いし，ＰＤＬＣ等の部材を光路中に設
け，電気的にその散乱度を制御するようにしても良い。
このとき部材が表示光学系３０で射出瞳位置Ｐ上に所定
の大きさ（例えば直径４ｍｍ以上）となるようにする。
は，全ての単位光源を点灯し，実質的に大きな面積の照
明光源とする。あるいは，任意の単位光源を点灯し，照
明光源１１と画像表示手段２０の間の光路中に光線散乱
性を有する部材（拡散板）を挿入するようにしても良
い。光線散乱性を有する部材の挿入は，機械的に拡散板
を挿入しても良いし，ＰＤＬＣ等の部材を光路中に設
け，電気的にその散乱度を制御するようにしても良い。
このとき部材が表示光学系３０で射出瞳位置Ｐ上に所定
の大きさ（例えば直径４ｍｍ以上）となるようにする。
【００４７】網膜投影モード（図４）が選択された場合
は，中心の単位光源のみ点灯し，実質的に小さな面積の
照明光源とする。このとき複数の単位光源を点灯して
も、それらの射出瞳位置Ｐでの像の大きさが小さなもの
となれば、点灯する単位光源の数はいくつでも良い。
は，中心の単位光源のみ点灯し，実質的に小さな面積の
照明光源とする。このとき複数の単位光源を点灯して
も、それらの射出瞳位置Ｐでの像の大きさが小さなもの
となれば、点灯する単位光源の数はいくつでも良い。
【００４８】単眼視差モードが選択された場合は，各単
位光源を順次点灯し，実質的に照明光源の位置を変化さ
せるようにする。
位光源を順次点灯し，実質的に照明光源の位置を変化さ
せるようにする。
【００４９】照明光源１１はＥＬパネルやＬＥＤアレイ
のような発光体アレイ，または図９〜図１２に示したよ
うな構造となっている。
のような発光体アレイ，または図９〜図１２に示したよ
うな構造となっている。
【００５０】図９において，単位光源５１は発光体５２
と、それからの光束で照明されたピンホール５３により
構成される。遮光板５４は隣接する発光体５２の光束が
漏れこむことを防止するためのものである。
と、それからの光束で照明されたピンホール５３により
構成される。遮光板５４は隣接する発光体５２の光束が
漏れこむことを防止するためのものである。
【００５１】図１０において，単位光源５１は発光体５
２と、それからの光束で照明された拡散板５５により構
成される。遮光板５４は隣接する発光体の光束が漏れこ
むことを防止するためのものである。
２と、それからの光束で照明された拡散板５５により構
成される。遮光板５４は隣接する発光体の光束が漏れこ
むことを防止するためのものである。
【００５２】図１１において，照明光源１１は冷陰極管
及び導光板などの面発光光源５６及び透過型液晶パネル
などの透過型空間変調素子５７で構成される。単位光源
５１は透過型空間変調素子５７の一画素あるいは数画素
で構成される。
及び導光板などの面発光光源５６及び透過型液晶パネル
などの透過型空間変調素子５７で構成される。単位光源
５１は透過型空間変調素子５７の一画素あるいは数画素
で構成される。
【００５３】図１２において，照明光源１１は面発光光
源５８，レンズ５９，ハーフミラー６１及び反射型液晶
パネルなどの反射型の空間変調素子６０で構成される。
単位光源５１は反射型空間変調素子６０の一画素（６０
ａ、６０ｂ、６０ｃ）あるいは数画素で構成される。こ
こで面発光光源５８からの光束はハーフミラー６１で反
射し、空間変調素子６０に入射する。空間変調素子６０
で光変調された光束はハーフミラー６１を通過し、画像
光束手段（図１参照）を照明する。
源５８，レンズ５９，ハーフミラー６１及び反射型液晶
パネルなどの反射型の空間変調素子６０で構成される。
単位光源５１は反射型空間変調素子６０の一画素（６０
ａ、６０ｂ、６０ｃ）あるいは数画素で構成される。こ
こで面発光光源５８からの光束はハーフミラー６１で反
射し、空間変調素子６０に入射する。空間変調素子６０
で光変調された光束はハーフミラー６１を通過し、画像
光束手段（図１参照）を照明する。
【００５４】また，照明光源１１の他の構成として図１
３に示した構成でも実現することができる。同図の左側
は要部側面図を示し、右側は要部正面図を示している。
照明光源１１は略点光源とみなせる光源６２，正のパワ
ーの照明レンズ６３，そして拡散板６４を有している。
図１３（Ａ）に示すように，光源６２と拡散板６４の拡
散面６４ａを共役関係にすると，照明光源１１は小さな
面積の発光面１１ａを有する光源となる，光源６２及び
照明レンズ６３を一体的に拡散板６４側に移動させるこ
とにより，図１３（Ｂ），（Ｃ）に示すように，照明光
源１１の発光面１１ａの面積を変化させることができ
る。同様に図１３（Ｄ），（Ｅ）に示すように，照明レ
ンズ６３あるいは光源６２の一方のみ移動させても，照
明光源１１の発光面１１ａの面積を変化させることがで
きる。さらに，光源６２の位置あるいは照明レンズ６３
の位置を光軸と垂直な面内で移動させることにより，照
明光源１１の発光面１１ａの位置も変化させることが可
能である。
３に示した構成でも実現することができる。同図の左側
は要部側面図を示し、右側は要部正面図を示している。
照明光源１１は略点光源とみなせる光源６２，正のパワ
ーの照明レンズ６３，そして拡散板６４を有している。
図１３（Ａ）に示すように，光源６２と拡散板６４の拡
散面６４ａを共役関係にすると，照明光源１１は小さな
面積の発光面１１ａを有する光源となる，光源６２及び
照明レンズ６３を一体的に拡散板６４側に移動させるこ
とにより，図１３（Ｂ），（Ｃ）に示すように，照明光
源１１の発光面１１ａの面積を変化させることができ
る。同様に図１３（Ｄ），（Ｅ）に示すように，照明レ
ンズ６３あるいは光源６２の一方のみ移動させても，照
明光源１１の発光面１１ａの面積を変化させることがで
きる。さらに，光源６２の位置あるいは照明レンズ６３
の位置を光軸と垂直な面内で移動させることにより，照
明光源１１の発光面１１ａの位置も変化させることが可
能である。
【００５５】図１３（Ｅ）に示すように光源６２からの
光束を照明レンズ６３平行光束とし、拡散板６４の直前
あるいは直後に機械的な絞り機構６４ｂを設け，絞り開
口を変化させて照明光源１１の発光面１１ｂの面積及び
位置を変化させるようにしても良い。
光束を照明レンズ６３平行光束とし、拡散板６４の直前
あるいは直後に機械的な絞り機構６４ｂを設け，絞り開
口を変化させて照明光源１１の発光面１１ｂの面積及び
位置を変化させるようにしても良い。
【００５６】以上のように照明光源１１を構成すること
により，面積的に分割した複数個の単位光源を実現する
ことができる。なお，単位光源の形状は必ずしも図示し
たような矩形である必要は無く，円形，楕円形，多角形
などどうのような形状でも良い。
により，面積的に分割した複数個の単位光源を実現する
ことができる。なお，単位光源の形状は必ずしも図示し
たような矩形である必要は無く，円形，楕円形，多角形
などどうのような形状でも良い。
【００５７】さらに，各表示モードにおいて，観察画像
の明るさが同程度となるように，又は希望の明るさが得
られるように光源輝度を変化させるなどして，自動的に
光量調整する機能（光量調整手段）を付加しても良い。
（実施形態１）図１４は本発明の画像観察装置の実施形
態１の要部概略図である。本装置は照明光源１１を有す
る照明手段１０，画像情報を表示する画像表示手段２
０，照明手段１０からの光束により照明された画像表示
手段２０に表示された画像情報を観察眼Ｅに導く表示光
学系３０，そして制御手段４０を有している。
の明るさが同程度となるように，又は希望の明るさが得
られるように光源輝度を変化させるなどして，自動的に
光量調整する機能（光量調整手段）を付加しても良い。
（実施形態１）図１４は本発明の画像観察装置の実施形
態１の要部概略図である。本装置は照明光源１１を有す
る照明手段１０，画像情報を表示する画像表示手段２
０，照明手段１０からの光束により照明された画像表示
手段２０に表示された画像情報を観察眼Ｅに導く表示光
学系３０，そして制御手段４０を有している。
【００５８】照明手段１０の照明光源１１から射出した
光束は，偏光板２３を通過し直線偏光となり，ハーフミ
ラー３１でその一部が透過し，表示素子２５に導かれ
る。表示素子２５は画素構造を有する反射型の液晶パネ
ルなどの反射型表示素子であり，例えば“ＯＮ”表示部
分の画素に入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転さ
せて反射し，“ＯＦＦ”表示部分の画素に入射した直線
偏光の偏光方向を保存して反射するという機能を有す
る。
光束は，偏光板２３を通過し直線偏光となり，ハーフミ
ラー３１でその一部が透過し，表示素子２５に導かれ
る。表示素子２５は画素構造を有する反射型の液晶パネ
ルなどの反射型表示素子であり，例えば“ＯＮ”表示部
分の画素に入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転さ
せて反射し，“ＯＦＦ”表示部分の画素に入射した直線
偏光の偏光方向を保存して反射するという機能を有す
る。
【００５９】表示素子２５で反射された光束は，ハーフ
ミラー３１でその一部が反射し，球面又は非球面等の曲
率を有した凹面鏡３２で反射され再びハーフミラー３１
でその一部が透過し，偏光板２４に導かれる。偏光板２
４は偏光板２３と透過偏光軸が直交するように配置され
ている。表示素子２５の“ＯＮ”表示部分の画素からの
反射光は，偏光方向が９０度回転しているため偏光板２
４を通過し，観察眼Ｅに導かれる。しかし，表示素子２
５の“ＯＦＦ”表示部分の画素からの反射光は，偏光方
向が保存されているため偏光板２４で遮断され，観察眼
Ｅには入射しない。また，偏光板２４は，照明光源１１
から射出し偏光板２３を通過してハーフミラー３１で観
察眼Ｅ側に一部反射される光束を遮断し，観察眼Ｅに入
射することを防止する役割も有する。
ミラー３１でその一部が反射し，球面又は非球面等の曲
率を有した凹面鏡３２で反射され再びハーフミラー３１
でその一部が透過し，偏光板２４に導かれる。偏光板２
４は偏光板２３と透過偏光軸が直交するように配置され
ている。表示素子２５の“ＯＮ”表示部分の画素からの
反射光は，偏光方向が９０度回転しているため偏光板２
４を通過し，観察眼Ｅに導かれる。しかし，表示素子２
５の“ＯＦＦ”表示部分の画素からの反射光は，偏光方
向が保存されているため偏光板２４で遮断され，観察眼
Ｅには入射しない。また，偏光板２４は，照明光源１１
から射出し偏光板２３を通過してハーフミラー３１で観
察眼Ｅ側に一部反射される光束を遮断し，観察眼Ｅに入
射することを防止する役割も有する。
【００６０】照明光源１１は表示光学系３０の入射瞳位
置に配置され，表示光学系３０により入射瞳と共役関係
にある表示光学系３０の射出瞳Ｐの位置に照明光源１１
の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表示光学系３０
の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１により照明され
た画像表示手段２０に表示された画像情報の表示光学系
３０による像を観察する。表示光学系３０は画像表示手
段２０の表示素子面の拡大虚像を例えば射出瞳Ｐより２
ｍ先に形成するように，その位置及び焦点距離等が決め
られている。
置に配置され，表示光学系３０により入射瞳と共役関係
にある表示光学系３０の射出瞳Ｐの位置に照明光源１１
の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表示光学系３０
の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１により照明され
た画像表示手段２０に表示された画像情報の表示光学系
３０による像を観察する。表示光学系３０は画像表示手
段２０の表示素子面の拡大虚像を例えば射出瞳Ｐより２
ｍ先に形成するように，その位置及び焦点距離等が決め
られている。
【００６１】なお，図１４において，破線は画像表示手
段２０の表示光学系３０による結像関係の光路を，実線
は照明手段１０の表示光学系３０による結像関係の光路
を表している。
段２０の表示光学系３０による結像関係の光路を，実線
は照明手段１０の表示光学系３０による結像関係の光路
を表している。
【００６２】制御手段４０は照明光源１１及び表示素子
２５の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。
２５の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。
【００６３】図１４に示した実施形態１においては，表
示手段２０の表示素子として反射型表示素子を用いた
が，図１５に示すように透過型の表示素子を用いても良
い。
示手段２０の表示素子として反射型表示素子を用いた
が，図１５に示すように透過型の表示素子を用いても良
い。
【００６４】図１５において，図１４に示す実施形態と
同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
照明手段１０の照明光源１１を射出した照明光束はコン
デンサーレンズ１２で屈折され表示手段２０の表示素子
２６に導かれる。表示素子２６は偏光板及び透過型液晶
パネルなどで構成される透過型表示素子である。
同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
照明手段１０の照明光源１１を射出した照明光束はコン
デンサーレンズ１２で屈折され表示手段２０の表示素子
２６に導かれる。表示素子２６は偏光板及び透過型液晶
パネルなどで構成される透過型表示素子である。
【００６５】表示素子２６を通過した光束は，ハーフミ
ラー３１、凹面鏡３２を含む表示光学系３０により観察
眼Ｅに導かれる．コンデンサーレンズ１２は，照明光源
１１のコンデンサーレンズ１２による像位置が表示光学
系３０の入射瞳位置に一致するように，その焦点距離及
び位置等が決められている。
ラー３１、凹面鏡３２を含む表示光学系３０により観察
眼Ｅに導かれる．コンデンサーレンズ１２は，照明光源
１１のコンデンサーレンズ１２による像位置が表示光学
系３０の入射瞳位置に一致するように，その焦点距離及
び位置等が決められている。
【００６６】表示光学系３０は，その射出瞳Ｐの位置に
照明光源１１の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
照明光源１１の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
【００６７】なお，図１５において，破線は画像表示手
段２０の表示光学系３０による結像関係の光路を，実線
は照明手段１０の表示光学系３０による結像関係の光路
を表している。
段２０の表示光学系３０による結像関係の光路を，実線
は照明手段１０の表示光学系３０による結像関係の光路
を表している。
【００６８】制御手段４０は照明光源１１及び表示素子
２６の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。 （実施形態２）図１６は本発明の画像観察装置の実施形
態２の要部概略図である。本装置は図１５に示した実施
形態と同様に，照明光源１１を有する照明手段１０，画
像情報を表示する画像表示手段２０，照明手段１０から
の光束により照明された画像表示手段２０に表示された
画像情報を観察眼Ｅに導く表示光学系３０，そして制御
手段４０を有している。図１５に示す実施形態と同じ役
割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
２６の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。 （実施形態２）図１６は本発明の画像観察装置の実施形
態２の要部概略図である。本装置は図１５に示した実施
形態と同様に，照明光源１１を有する照明手段１０，画
像情報を表示する画像表示手段２０，照明手段１０から
の光束により照明された画像表示手段２０に表示された
画像情報を観察眼Ｅに導く表示光学系３０，そして制御
手段４０を有している。図１５に示す実施形態と同じ役
割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
【００６９】照明手段１０の照明光源１１を射出した照
明光束は，コンデンサーレンズ１２で屈折され表示手段
２０の表示素子２６に導かれ，表示素子２６を通過した
光束は，面３４で屈折されつつプリズム体３３に入射す
る。プリズム体３３の面３４に入射した光束は臨界角以
上の入射角度で面３５に入射し全反射され，ミラー面３
６で反射されて今度は臨界角以下の入射角度で面３５に
入射し屈折されつつプリズム体３３を射出し，観察眼Ｅ
の入射瞳に導かれる。プリズム体３３は光学的パワーを
有した面が傾いて配置されることに起因する収差を良好
に補正するために，アジムス角度により光学的パワーの
異なる偏心した非回転対称面を少なくとも１つ有するよ
うに構成されており，表示光学系３０の小型化を図って
いる。プリズム体３３は表示手段２０の表示素子面の拡
大虚像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するように位
置及び焦点距離等が決められている。
明光束は，コンデンサーレンズ１２で屈折され表示手段
２０の表示素子２６に導かれ，表示素子２６を通過した
光束は，面３４で屈折されつつプリズム体３３に入射す
る。プリズム体３３の面３４に入射した光束は臨界角以
上の入射角度で面３５に入射し全反射され，ミラー面３
６で反射されて今度は臨界角以下の入射角度で面３５に
入射し屈折されつつプリズム体３３を射出し，観察眼Ｅ
の入射瞳に導かれる。プリズム体３３は光学的パワーを
有した面が傾いて配置されることに起因する収差を良好
に補正するために，アジムス角度により光学的パワーの
異なる偏心した非回転対称面を少なくとも１つ有するよ
うに構成されており，表示光学系３０の小型化を図って
いる。プリズム体３３は表示手段２０の表示素子面の拡
大虚像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するように位
置及び焦点距離等が決められている。
【００７０】表示光学系３０は，その射出瞳Ｐの位置に
照明光源１１の像を形成する．観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
照明光源１１の像を形成する．観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
【００７１】制御手段４０は照明光源１１及び表示素子
２６の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。
２６の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。
【００７２】図１６に示した実施形態において，表示手
段２０の表示素子として図１７に示すように反射型の表
示素子を用いても良い。なお，図１４及び図１６に示す
実施形態と同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説
明を略す。
段２０の表示素子として図１７に示すように反射型の表
示素子を用いても良い。なお，図１４及び図１６に示す
実施形態と同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説
明を略す。
【００７３】図１７において，照明手段１０の照明光源
１１を射出した照明光束は，コンデンサーレンズ１２で
屈折され偏光板２３を通過し直線偏光となり，面１４で
屈折されつつプリズム１３に入射する。プリズム１３は
平面で構成された三角プリズム（一部に曲面を有してい
ても良い。）である。プリズム１３に入射した光束は臨
界角以上の角度で面１５に入射し全反射され，面１６で
屈折されつつプリズム１３から射出し，反射型表示素子
２５に入射する。反射型表示素子２５で反射された光束
は，面１６で屈折されつつプリズム１３に入射し，臨界
角以下の角度で面１５に再び入射し屈折されつつプリズ
ム１３を射出し，偏光板２４に入射する。図１４に示し
た実施形態と同様に，表示素子２５の“ＯＮ”表示部分
の画素からの反射光は偏光板２４を通過し，表示素子２
５の“ＯＦＦ”表示部分の画素からの反射光は，偏光板
２４で遮断される。偏光板２４を通過した光束は図１６
で示したと同様のプリズム体３３により反射屈折されつ
つ，観察眼Ｅに導かれる。全反射する面を含むプリズム
１３を用いて照明手段１０を構成することにより，装置
の小型化を図っている。なお、本実施例においては、プ
リズム１３の面１５を全反射面としたが、ハーフミラー
面、偏光ビームスプリッター面としても良い。
１１を射出した照明光束は，コンデンサーレンズ１２で
屈折され偏光板２３を通過し直線偏光となり，面１４で
屈折されつつプリズム１３に入射する。プリズム１３は
平面で構成された三角プリズム（一部に曲面を有してい
ても良い。）である。プリズム１３に入射した光束は臨
界角以上の角度で面１５に入射し全反射され，面１６で
屈折されつつプリズム１３から射出し，反射型表示素子
２５に入射する。反射型表示素子２５で反射された光束
は，面１６で屈折されつつプリズム１３に入射し，臨界
角以下の角度で面１５に再び入射し屈折されつつプリズ
ム１３を射出し，偏光板２４に入射する。図１４に示し
た実施形態と同様に，表示素子２５の“ＯＮ”表示部分
の画素からの反射光は偏光板２４を通過し，表示素子２
５の“ＯＦＦ”表示部分の画素からの反射光は，偏光板
２４で遮断される。偏光板２４を通過した光束は図１６
で示したと同様のプリズム体３３により反射屈折されつ
つ，観察眼Ｅに導かれる。全反射する面を含むプリズム
１３を用いて照明手段１０を構成することにより，装置
の小型化を図っている。なお、本実施例においては、プ
リズム１３の面１５を全反射面としたが、ハーフミラー
面、偏光ビームスプリッター面としても良い。
【００７４】表示光学系３０は，その射出瞳Ｐの位置に
照明光源１１の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
照明光源１１の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を表
示光学系３０の射出瞳Ｐに略一致させ，照明光源１１に
より照明された画像表示手段２０に表示された画像情報
の表示光学系３０による像を観察する。
【００７５】制御手段４０は照明光源１１及び表示素子
２５の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。 （実施形態３）次に本発明の画像観察装置の実施形態３
について説明する。
２５の各動作を適切に切り換え制御することにより，図
１から図７に示した原理に基づき，観察者は複数の表示
モードの観察が可能となり，入力される画像情報に対
し，適切な観察方法で観察することができる。 （実施形態３）次に本発明の画像観察装置の実施形態３
について説明する。
【００７６】従来よりＥＬパネルのように自発光型で高
速な表示デバイスが知られている。また，バックライ
ト，偏光板，透過型液晶パネル等が一体化された光源一
体型の表示デバイスが知られている。本実施形態ではこ
のような自発光型あるいは光源一体型の表示デバイスを
用いて，図１８、図１９に示すように画像観察装置を構
成している。
速な表示デバイスが知られている。また，バックライ
ト，偏光板，透過型液晶パネル等が一体化された光源一
体型の表示デバイスが知られている。本実施形態ではこ
のような自発光型あるいは光源一体型の表示デバイスを
用いて，図１８、図１９に示すように画像観察装置を構
成している。
【００７７】図１８、図１９は本発明の画像観察装置の
実施形態３の要部概略図である。
実施形態３の要部概略図である。
【００７８】本発明による画像観察装置Ｓは，画像情報
８１を表示するＥＬパネルなどの自発光型画像表示手段
８０，リレー光学系９０，表示光学系（接眼光学系）１
００，空間変調素子７０，制御手段４０を有している。
８１を表示するＥＬパネルなどの自発光型画像表示手段
８０，リレー光学系９０，表示光学系（接眼光学系）１
００，空間変調素子７０，制御手段４０を有している。
【００７９】図１８、図１９において，画像表示手段８
０に表示された画像情報８１は，リレー光学系９０によ
り空間変調素子７０を介して空中像８１’として結像さ
れ，空中像８１’は表示光学系１００により拡大虚像８
１”として結像される。
０に表示された画像情報８１は，リレー光学系９０によ
り空間変調素子７０を介して空中像８１’として結像さ
れ，空中像８１’は表示光学系１００により拡大虚像８
１”として結像される。
【００８０】観察者は眼の入射瞳を表示光学系１００の
射出瞳Ｐに略一致させ，像８１”を観察する。リレー光
学系９０及び表示光学系１００は，画像情報８１の拡大
虚像８１”を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するよう
に，その位置及び焦点距離等が決められている。
射出瞳Ｐに略一致させ，像８１”を観察する。リレー光
学系９０及び表示光学系１００は，画像情報８１の拡大
虚像８１”を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するよう
に，その位置及び焦点距離等が決められている。
【００８１】空間変調素子７０は表示光学系１００の入
射瞳位置に配置され，表示光学系１００により入射瞳と
共役関係にある表示光学系１００の射出瞳Ｐの位置に空
間変調素子７０の像７０’を形成する。これにより空間
変調素子７０の透過部，遮光部の面積や位置を制御する
ことで，観察者の入射瞳位置での入射光束の状態を図３
〜図７に示したと同様に変化させることができる。
射瞳位置に配置され，表示光学系１００により入射瞳と
共役関係にある表示光学系１００の射出瞳Ｐの位置に空
間変調素子７０の像７０’を形成する。これにより空間
変調素子７０の透過部，遮光部の面積や位置を制御する
ことで，観察者の入射瞳位置での入射光束の状態を図３
〜図７に示したと同様に変化させることができる。
【００８２】なお，図１８は画像表示手段８０のリレー
光学系９０及び表示光学系１００による結像関係の光路
を，図１９は空間変調素子７０の表示光学系１００によ
る結像関係の光路を表している。
光学系９０及び表示光学系１００による結像関係の光路
を，図１９は空間変調素子７０の表示光学系１００によ
る結像関係の光路を表している。
【００８３】制御手段４０は入射光束制御回路４１，画
像表示制御回路４２，表示モード切替制御回路４３から
構成される。
像表示制御回路４２，表示モード切替制御回路４３から
構成される。
【００８４】表示モード切替制御回路４３は，選択され
た表示モードを入射光束制御回路４１及び画像表示制御
回路４２に送る。入射光束制御回路４１は，選択された
表示モードに応じて空間変調素子７０を制御し，観察眼
Ｅの入射瞳位置での入射光束の状態を制御する。また画
像表示制御回路４２は，選択された表示モードに応じて
画像表示手段８０に表示する画像情報８１を制御する。
た表示モードを入射光束制御回路４１及び画像表示制御
回路４２に送る。入射光束制御回路４１は，選択された
表示モードに応じて空間変調素子７０を制御し，観察眼
Ｅの入射瞳位置での入射光束の状態を制御する。また画
像表示制御回路４２は，選択された表示モードに応じて
画像表示手段８０に表示する画像情報８１を制御する。
【００８５】このように構成することにより図３から図
７に示した方法と同様に，空間変調素子７０及び画像表
示手段８０を制御することにより，様々な表示モードを
一つの画像観察装置で実現することができる。 （実施形態４）図２０は本発明の画像観察装置の実施形
態４の要部概略図である。本装置は画像情報を表示する
自発光型の画像表示手段８０，リレー光学系９０，空間
変調素子７０，画像情報を観察眼Eに導く表示光学系１
００，制御手段４０を有している。
７に示した方法と同様に，空間変調素子７０及び画像表
示手段８０を制御することにより，様々な表示モードを
一つの画像観察装置で実現することができる。 （実施形態４）図２０は本発明の画像観察装置の実施形
態４の要部概略図である。本装置は画像情報を表示する
自発光型の画像表示手段８０，リレー光学系９０，空間
変調素子７０，画像情報を観察眼Eに導く表示光学系１
００，制御手段４０を有している。
【００８６】画像情報８１が表示された画像表示手段８
０から射出した光束は，リレー光学系９０のリレーレン
ズ９１で集束されつつ，偏光板１１１を通過し直線偏光
となり，ハーフミラー１０１でその一部が透過し，フィ
ールドレンズ９２を介して空間変調素子７０に導かれ
る。
０から射出した光束は，リレー光学系９０のリレーレン
ズ９１で集束されつつ，偏光板１１１を通過し直線偏光
となり，ハーフミラー１０１でその一部が透過し，フィ
ールドレンズ９２を介して空間変調素子７０に導かれ
る。
【００８７】空間変調素子７０は画素構造を有する反射
型液晶パネルなどの反射型空間変調素子であり，例えば
“ＯＮ”部分の画素に入射した直線偏光の偏光方向を９
０度回転させて反射し，“ＯＦＦ”部分の画素に入射し
た直線偏光の偏光方向を保存して反射するという機能を
有する。
型液晶パネルなどの反射型空間変調素子であり，例えば
“ＯＮ”部分の画素に入射した直線偏光の偏光方向を９
０度回転させて反射し，“ＯＦＦ”部分の画素に入射し
た直線偏光の偏光方向を保存して反射するという機能を
有する。
【００８８】空間変調素子７０で反射された光束は，画
像情報８１の空中像８１’を形成し，ハーフミラー１０
１でその一部が反射し，凹面鏡１０２で反射され再びハ
ーフミラー１０１でその一部が透過し，偏光板１１２に
導かれる。偏光板１１２は偏光板１１１と透過偏光軸が
直交するように配置されている。空間変調素子７０の
“ＯＮ”部分の画素からの反射光は，偏光方向が９０度
回転しているため偏光板１１２を通過し，観察眼Ｅに導
かれる。しかし，空間変調素子７０の“ＯＦＦ”部分の
画素からの反射光は，偏光方向が保存されているため偏
光板１１２で遮断され，観察眼Ｅには入射しない。ま
た，偏光板１１２は，画像表示手段８０の画像情報８１
から射出し偏光板１１１を通過してハーフミラー１０１
で観察眼Ｅ側に一部反射される光束を遮断し，観察眼E
に入射することを防止する役割も有する。
像情報８１の空中像８１’を形成し，ハーフミラー１０
１でその一部が反射し，凹面鏡１０２で反射され再びハ
ーフミラー１０１でその一部が透過し，偏光板１１２に
導かれる。偏光板１１２は偏光板１１１と透過偏光軸が
直交するように配置されている。空間変調素子７０の
“ＯＮ”部分の画素からの反射光は，偏光方向が９０度
回転しているため偏光板１１２を通過し，観察眼Ｅに導
かれる。しかし，空間変調素子７０の“ＯＦＦ”部分の
画素からの反射光は，偏光方向が保存されているため偏
光板１１２で遮断され，観察眼Ｅには入射しない。ま
た，偏光板１１２は，画像表示手段８０の画像情報８１
から射出し偏光板１１１を通過してハーフミラー１０１
で観察眼Ｅ側に一部反射される光束を遮断し，観察眼E
に入射することを防止する役割も有する。
【００８９】空間変調素子７０は表示光学系１００の入
射瞳位置に配置され，表示光学系１００により入射瞳と
共役関係にある表示光学系１００の射出瞳Ｐの位置に空
間変調素子７０の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を
表示光学系１００の射出瞳Ｐに略一致させ，画像表示手
段８０に表示された画像情報のリレー光学系９０及び表
示光学系１００による像を観察する。リレー光学系９０
及び表示光学系１００は画像表示手段８０の表示素子面
の拡大虚像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するよう
に，その位置及び焦点距離等が決められている。
射瞳位置に配置され，表示光学系１００により入射瞳と
共役関係にある表示光学系１００の射出瞳Ｐの位置に空
間変調素子７０の像を形成する。観察者は眼の入射瞳を
表示光学系１００の射出瞳Ｐに略一致させ，画像表示手
段８０に表示された画像情報のリレー光学系９０及び表
示光学系１００による像を観察する。リレー光学系９０
及び表示光学系１００は画像表示手段８０の表示素子面
の拡大虚像を例えば射出瞳Ｐより２ｍ先に形成するよう
に，その位置及び焦点距離等が決められている。
【００９０】制御手段４０は画像表示手段８０及び空間
変調素子７０の各動作を適切に切り換え制御することに
より，図３から図７及び図１８、図１９に示した原理に
基づき，観察者は複数の表示モードの観察が可能とな
り，入力される画像情報に対し，適切な観察方法で観察
することができる。
変調素子７０の各動作を適切に切り換え制御することに
より，図３から図７及び図１８、図１９に示した原理に
基づき，観察者は複数の表示モードの観察が可能とな
り，入力される画像情報に対し，適切な観察方法で観察
することができる。
【００９１】ここで，フィールドレンズ９２を用いるこ
とにより，瞳の結像関係と画像表示手段８０の結像関係
を分離することができるため，レイアウトに自由度が増
し，装置の小型化等を図ることが容易となる。また，本
実施形態においては，空間変調素子７０として反射型液
晶パネルを用いたが，マイクロミラーデバイスなどを用
いて構成しても良い。
とにより，瞳の結像関係と画像表示手段８０の結像関係
を分離することができるため，レイアウトに自由度が増
し，装置の小型化等を図ることが容易となる。また，本
実施形態においては，空間変調素子７０として反射型液
晶パネルを用いたが，マイクロミラーデバイスなどを用
いて構成しても良い。
【００９２】図２０に示した実施形態においては，空間
変調素子７０として反射型素子を用いたが，図２１に示
すように透過型の素子を用いても良い。
変調素子７０として反射型素子を用いたが，図２１に示
すように透過型の素子を用いても良い。
【００９３】図２１において，図２０に示す実施形態と
同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
画像情報８１が表示された画像表示手段８０を射出した
光束はリレー光学系９０のリレーレンズ９１で集束され
つつ空間変調素子７１に導かれる。空間変調素子７１は
偏光板及び透過型液晶パネルなどで構成される透過型空
間変調素子である。空間変調素子７１を通過した光束
は，図２０と同様の構成の表示光学系１００により観察
眼Ｅに導かれる。表示光学系１００は，その射出瞳Ｐの
位置に空間変調素子７１の像を形成する。観察者は眼の
入射瞳を表示光学系１００の射出瞳Ｐに略一致させ，画
像表示手段８０に表示された画像情報８１の表示光学系
３０による像を観察する。
同じ役割を果たすものは，同じ符号を付し説明を略す。
画像情報８１が表示された画像表示手段８０を射出した
光束はリレー光学系９０のリレーレンズ９１で集束され
つつ空間変調素子７１に導かれる。空間変調素子７１は
偏光板及び透過型液晶パネルなどで構成される透過型空
間変調素子である。空間変調素子７１を通過した光束
は，図２０と同様の構成の表示光学系１００により観察
眼Ｅに導かれる。表示光学系１００は，その射出瞳Ｐの
位置に空間変調素子７１の像を形成する。観察者は眼の
入射瞳を表示光学系１００の射出瞳Ｐに略一致させ，画
像表示手段８０に表示された画像情報８１の表示光学系
３０による像を観察する。
【００９４】制御手段４０は画像表示手段８０及び空間
変調素子７１各動作を適切に切り換え制御することによ
り，図３から図７及び図１８、図１９に示した原理に基
づき，観察者は複数の表示モードの観察が可能となり，
入力される画像情報に対し，適切な観察方法で観察する
ことができる。
変調素子７１各動作を適切に切り換え制御することによ
り，図３から図７及び図１８、図１９に示した原理に基
づき，観察者は複数の表示モードの観察が可能となり，
入力される画像情報に対し，適切な観察方法で観察する
ことができる。
【００９５】以上の各実施形態における表示モードの切
替は，図２２に示すように画像入力手段４４からの信号
を基に表示モード切替制御回路４３が自動的に選択し，
画像表示制御回路４２及び入射光束制御回路４１に制御
信号を伝達するように構成しても良いし，図２３に示す
ようにスイッチ等の表示モード選択手段４５を設け，表
示モードの選択を行うようにしても良い。
替は，図２２に示すように画像入力手段４４からの信号
を基に表示モード切替制御回路４３が自動的に選択し，
画像表示制御回路４２及び入射光束制御回路４１に制御
信号を伝達するように構成しても良いし，図２３に示す
ようにスイッチ等の表示モード選択手段４５を設け，表
示モードの選択を行うようにしても良い。
【００９６】また以上の各実施形態の画像観察装置Ｓを
図２４に示すように観察者の左右眼用に一対設けるよう
に構成することにより，両眼視差（単眼視差モードの場
合は，単眼視差も含めて）を用いて立体画像観察が可能
なヘッドマウントディスプレイ等の画像観察システムを
得ることができる。
図２４に示すように観察者の左右眼用に一対設けるよう
に構成することにより，両眼視差（単眼視差モードの場
合は，単眼視差も含めて）を用いて立体画像観察が可能
なヘッドマウントディスプレイ等の画像観察システムを
得ることができる。
【００９７】
【発明の効果】本発明によれば、以上の構成とすること
により、様々な表示モードに対応した画像情報を、各々
に対して適切な観察方法で観察することができる画像観
察装置及びそれを用いた画像観察システムを達成するこ
とができる。
により、様々な表示モードに対応した画像情報を、各々
に対して適切な観察方法で観察することができる画像観
察装置及びそれを用いた画像観察システムを達成するこ
とができる。
【図１】 本発明の画像観察装置の光学系の基本概念の
説明図
説明図
【図２】 本発明の画像観察装置の光学系の基本概念の
説明図
説明図
【図３】 本発明の画像観察装置の各表示モードの説明
図
図
【図４】 本発明の画像観察装置の各表示モードの説明
図
図
【図５】 本発明の画像観察装置の各表示モードの説明
図
図
【図６】 本発明の画像観察装置の各表示モードの説明
図
図
【図７】 本発明の画像観察装置の各表示モードの説明
図
図
【図８】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図９】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図１０】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図１１】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図１２】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図１３】 本発明の画像観察装置の照明手段の説明図
【図１４】 本発明の画像観察装置の実施形態１の要部
概略図
概略図
【図１５】 本発明の画像観察装置の実施形態１の一部
分を変更したときの要部概略図
分を変更したときの要部概略図
【図１６】 本発明の画像観察装置の実施形態２の要部
概略図
概略図
【図１７】 本発明の画像観察装置の実施形態２の一部
分を変更したときの要部概略図
分を変更したときの要部概略図
【図１８】 本発明の画像観察装置の実施形態３の要部
概略図
概略図
【図１９】 本発明の画像観察装置の実施形態３の一部
分を変更したときの要部概略図
分を変更したときの要部概略図
【図２０】 本発明の画像観察装置の実施形態４の要部
概略図
概略図
【図２１】 本発明の画像観察装置の実施形態４の一部
分を変更したときの要部概略図
分を変更したときの要部概略図
【図２２】 本発明の画像観察装置の制御手段の説明図
【図２３】 本発明の画像観察装置の制御手段の説明図
【図２４】 本発明の画像観察システムの説明図
Ｓ 画像観察装置 Ｐ 射出瞳 Ｅ 眼球（観察眼） １０ 照明手段 １１ 照明光源 ２０ 画像表示手段 ２１ 画像情報 ３０ 表示光学系 ４０ 制御手段 ４１ 入射光束制御回路 ４２ 画像表示制御回路 ４３ 表示モード切替制御回路 ５１ 単位光源 ５２ 発光体 ５４ 遮光板 ５５、６４ 拡散板 ５７、６０ 空間変調素子 ２３、２４ 偏光板 １３、３３ プリズム体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 13/04 Ｈ０４Ｎ 13/04
Claims (22)
- 【請求項１】画像情報を表示する画像表示手段，該画像
表示手段に表示された画像情報に基づく光束を観察眼に
導く表示光学系を有し，該表示光学系の射出瞳位置と該
観察眼の入射瞳位置を略一致させて該画像情報を観察す
る画像観察装置において，複数の表示モードを有し，選
択された表示モードに対応して，観察眼に入射する光束
の該観察眼の入射瞳位置での面積，位置の少なくとも一
方を変化させる入射光束制御手段を有していることを特
徴とする画像観察装置。 - 【請求項２】表示モード選択手段を有し，該表示モード
選択手段により表示モードを選択することを特徴とする
請求項１の画像観察装置。 - 【請求項３】前記入射光束制御手段による入射光束の状
態の変化に伴い，前記画像表示手段に表示する画像情報
を変化させる画像表示制御手段を有していることを特徴
とする請求項１または２の画像観察装置。 - 【請求項４】前記入射光束制御手段による入射光束の状
態の変化に伴い，観察眼に入射する光量を調整する光量
調整手段を有することを特徴とする請求項１から３のい
ずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項５】前記表示モードは，前記画像情報の前記表
示光学系による虚像を観察することにより，該画像情報
を観察するモードを含むことを特徴とする請求項１から
４のいずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項６】前記表示モードは，前記画像表示素子に表
示した画像情報を，前記表示光学系により直接観察眼の
網膜に投影することにより，前記画像情報を観察するモ
ードを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか
一項の画像観察装置。 - 【請求項７】前記表示モードは，単眼に複数の視差画像
を入射させ，前記画像情報を観察するモードを含むこと
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項の画像観察
装置。 - 【請求項８】前記複数の表示モードは、前記画像表示手
段により表示した画像情報の前記表示光学系による虚像
を観察することにより、前記画像情報を観察するモー
ド、前記画像情報を前記表示光学系により直接観察眼の
網膜に投影することにより、前記画像情報を観察するモ
ード、単眼に複数の視差画像を入射させ、前記画像情報
を観察するモードの内の少なくとも２つの表示モードで
ある請求項１から４のいずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項９】前記画像表示手段を照明する照明光源を有
する照明手段を有し，該照明光源は前記表示光学系の入
射瞳と光学的に等価な位置又はその近傍に配置されてお
り，前記入射光束制御手段により該照明手段を制御する
ことにより，観察眼の入射瞳に入射する光束の状態を変
化させていることを特徴とする請求項１から８のいずれ
か一項の画像観察装置。 - 【請求項１０】前記照明光源は複数の単位光源を有して
おり，該複数の単位光源の像は前記表示光学系の射出瞳
を複数の照射領域に空間分割して結像しており，該複数
の単位光源からの光束の照射を制御することにより，前
記表示光学系の射出瞳を複数の照射領域に分割制御し，
かつ該各照射領域への光束の入射状況に対応して，前記
画像表示手段に表示する画像情報を切換制御することに
より，観察者の単眼に複数の視差画像が入射されるよう
にする表示モードを有していることを特徴とする請求項
９の画像観察装置。 - 【請求項１１】前記画像表示手段は，透過型の空間変調
素子を有していることを特徴とする請求項９または１０
の画像観察装置。 - 【請求項１２】前記画像表示手段は，反射型の空間変調
素子を有していることを特徴とする請求項９または１０
の画像観察装置。 - 【請求項１３】前記照明光源は，発光体アレイを有して
いることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項
の画像観察装。 - 【請求項１４】前記照明光源は，面光源と空間変調素子
を有していることを特徴とする請求項９から１２のいず
れか一項の画像観察装置。 - 【請求項１５】前記照明光源は，点光源および正のパワ
ーを有する光学系を有していることを特徴とする請求項
９から１２のいずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項１６】前記照明手段と前記画像表示手段の間の
光路中に，電気的に光線の散乱度合いを切替可能な部材
を設ける，または光線散乱部材を機械的に挿入及び離脱
できる手段を有することを特徴とする請求項９から１５
のいずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項１７】前記画像表示手段は自発光型の画像表示
素子または光源一体型の画像表示素子であり，前記表示
光学系は該画像表示素子面の空中像を形成するためのリ
レー光学系及び該空中像を観察眼に拡大虚像として提示
する接眼光学系を有し，該接眼光学系の入射瞳位置又は
その近傍に空間変調素子を配置し，前記入射光束制御手
段により該空間変調素子を制御することにより，観察眼
の入射瞳に入射する光束の状態を変化させていることを
特徴とする請求項１から８のいずれか一項の画像観察装
置。 - 【請求項１８】前記空間変調素子は２次元画素構造を有
しており，該空間変調素子の像は前記表示光学系の射出
瞳を複数の照射領域に空間分割して結像しており，該空
間変調素子の各画素からの光束の照射を制御することに
より，前記表示光学系の射出瞳を複数の照射領域に分割
制御し，かつ該各照射領域への光束の入射状況に対応し
て，前記画像表示手段に表示する画像情報を切換制御す
ることにより，観察者の単眼に複数の視差画像が入射さ
れるようにする表示モードを有していることを特徴とす
る請求項１７の画像観察装置。 - 【請求項１９】前記空間変調素子は，透過型の空間変調
素子であることを特徴とする請求項１７または１８の画
像観察装置。 - 【請求項２０】前記空間変調素子は，反射型の空間変調
素子であることを特徴とする請求項１７または１８の画
像観察装置。 - 【請求項２１】前記表示光学系は，アジムス角度により
光学的パワーの異なる偏心した非回転対称反射面を含む
プリズム体を有していることを特徴とする請求項１から
２０のいずれか一項の画像観察装置。 - 【請求項２２】請求項１から２１のいずれか一項の画像
観察装置を観察者の左右眼用に一対設けたことを特徴と
する画像観察システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000326754A JP2002131694A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 画像観察装置及びそれを用いた画像観察システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326754A JP2002131694A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 画像観察装置及びそれを用いた画像観察システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131694A true JP2002131694A (ja) | 2002-05-09 |
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ID=18803891
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000326754A Pending JP2002131694A (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 画像観察装置及びそれを用いた画像観察システム |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002131694A (ja) |
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