JP2000112395A - Display device - Google Patents
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- JP2000112395A JP2000112395A JP10280992A JP28099298A JP2000112395A JP 2000112395 A JP2000112395 A JP 2000112395A JP 10280992 A JP10280992 A JP 10280992A JP 28099298 A JP28099298 A JP 28099298A JP 2000112395 A JP2000112395 A JP 2000112395A
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- eye
- lens
- image
- light emitting
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、各種データを2次元
画像として表示するためのディスプレイ装置に関するも
ので、特に、レンズを用いて、発光パターンの虚像によ
る画像を表示するようにしたディスプレイ装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device for displaying various data as a two-dimensional image, and more particularly to a display device for displaying an image based on a virtual image of a light emitting pattern using a lens. .
【0002】[0002]
【従来の技術】この種のディスプレイ装置として、従
来、特許第2725788号公報に開示された携帯型の
ディスプレイ装置が存在する。この装置は、装置の所定
位置に、画像を観測するための観測窓が形成されるとと
もに、装置内部に、LEDアレイ,拡大用のレンズ,高
速で振動するミラーなどから成る光学系が配置されて成
る。2. Description of the Related Art As a display device of this type, there is a portable display device disclosed in Japanese Patent No. 2725788. In this device, an observation window for observing an image is formed at a predetermined position of the device, and an optical system including an LED array, a lens for magnification, a mirror that vibrates at high speed, and the like are arranged inside the device. Become.
【0003】LEDアレイは、表示対象の画像にかかる
1列分の発光パターンを生成するための多数個のLED
を具備しており、ミラーの振動周期に同期させて、1画
像分の発光パターンを列毎に順次生成する。この発光パ
ターンがレンズを通過することにより発光パターンの虚
像が生成され、レンズからミラーに向けて投射されるも
ので、毎時の虚像はミラーの振動により観測窓に対し水
平方向に走査される。このミラーの振動やLEDの発光
動作は高速で行われるので、ユーザの眼には、残像現象
により、2次元画像のイメージが提示されることにな
る。[0003] An LED array is composed of a large number of LEDs for generating a light emission pattern for one row of an image to be displayed.
And a light emission pattern for one image is sequentially generated for each column in synchronization with the oscillation cycle of the mirror. The light emission pattern passes through the lens to generate a virtual image of the light emission pattern, which is projected from the lens toward the mirror. The virtual image every hour is scanned in the horizontal direction with respect to the observation window by the vibration of the mirror. Since the vibration of the mirror and the light emitting operation of the LED are performed at a high speed, a two-dimensional image is presented to the user's eyes due to the afterimage phenomenon.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置は、両
手もしくは片手で支持可能な大きさ、重量に形成されて
おり、通常、ユーザ自身が装置を支持しつつ観測窓に眼
をあてがった状態で使用する。しかしながら観測窓と眼
との位置関係は、人によってまちまちであり、従来、鮮
明な画像を認識するには、ユーザ自身の眼の焦点調節機
構に頼らざるを得なかった。The apparatus having the above-described structure is formed in a size and weight that can be supported by both hands or one hand, and is usually in a state where the user himself / herself supports the apparatus and places his / her eyes on the observation window. Used in. However, the positional relationship between the observation window and the eye varies depending on the person, and conventionally, in order to recognize a clear image, the user has to rely on the focusing mechanism of the user's own eye.
【0005】また装置本体は手で支持されているため、
不安定な状態にあり、装置の位置が微妙に動いて光学系
と眼との位置関係が変化するたびに画像にぶれが生じ、
表示内容を安定した状態で確認するのが困難である。ま
たこのように画像の鮮明度が不安定になると、ユーザ
は、頻繁に眼の焦点調節機構を働かせるため、眼が疲れ
やすくなり、長時間の使用には耐えられないという問題
もある。[0005] Further, since the apparatus main body is supported by hand,
In an unstable state, the position of the device moves delicately, and the image blurs every time the positional relationship between the optical system and the eye changes,
It is difficult to confirm the display contents in a stable state. In addition, when the sharpness of the image becomes unstable, the user frequently operates the focus adjusting mechanism of the eye, so that the user tends to be tired and cannot endure long-time use.
【0006】この発明は上記問題に着目してなされたも
ので、観測者の眼の焦点が表示された画像に合う位置に
対する眼のずれ量を検出して、そのずれ量に応じて画像
生成用のレンズの位置を調整することにより、観測者の
眼の焦点調節機構に頼らずに、画像の表示位置を観測者
の眼の焦点に自動的に合わせて、鮮明な画像を安定して
提供することを技術課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and detects an amount of eye shift with respect to a position where the focus of an observer's eye matches a displayed image, and generates an image generation image in accordance with the amount of shift. By adjusting the position of the lens, the display position of the image is automatically adjusted to the focus of the observer's eye without relying on the focus adjustment mechanism of the observer's eye, and a clear image is stably provided. This is a technical issue.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、画像
を構成する発光パターンを生成する発光パターン生成手
段と、この発光パターンを通過させてその虚像を生成す
るレンズと、前記発光パターンの虚像による画像を観測
するための観測窓とを備えたディスプレイ装置に、前記
レンズの光軸方向における位置を調整するための位置調
整手段と、前記レンズに対し、発光パターン生成手段側
に配置され、観測窓に向けて光を投射する発光手段と、
前記観測窓および発光手段に対し一定の位置関係をもっ
て配置され、前記発光手段からの光に対する観測者の眼
からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段にお
ける反射光の受光状態を用いて、観測者の眼の焦点が前
記発光パターンの虚像に合う位置に対する眼のずれ量を
検出する検出手段と、前記検出された眼のずれ量に応じ
てレンズが変位するように、前記位置調整手段の動作を
制御する制御手段とを具備させている。According to the first aspect of the present invention, there is provided a light emitting pattern generating means for generating a light emitting pattern forming an image, a lens for passing the light emitting pattern to generate a virtual image thereof, In a display device having an observation window for observing an image by a virtual image, a position adjustment unit for adjusting the position of the lens in the optical axis direction, and the lens, with respect to the lens, is disposed on the light emission pattern generation unit side, A light emitting means for projecting light toward the observation window,
A light receiving unit that is arranged with a fixed positional relationship with respect to the observation window and the light emitting unit and receives light reflected from the observer's eye with respect to light from the light emitting unit, and a light receiving state of the reflected light in the light receiving unit. Detecting means for detecting a shift amount of the eye with respect to a position where the focus of the observer's eye matches the virtual image of the light emitting pattern; and the position adjusting means such that a lens is displaced in accordance with the detected shift amount of the eye. And control means for controlling the operation of (1).
【0008】請求項2の発明では、前記受光手段に、前
記反射光の光路を横切る方向に並べて配備された複数個
の受光素子を具備させるとともに、前記検出手段を、前
記各受光素子毎の反射光の入射量を用いて、前記眼のず
れ量を検出するように構成する。According to the second aspect of the present invention, the light receiving means includes a plurality of light receiving elements arranged side by side in a direction crossing the optical path of the reflected light, and the detecting means includes a light reflecting element for each light receiving element. The apparatus is configured to detect the amount of displacement of the eye using the amount of incident light.
【0009】[0009]
【作用】ユーザは、光源からの発光パターンがレンズを
通過して得られた虚像を、観測窓を介して観測すること
により、画像を認識するが、装置やユーザの頭部位置が
変わって、ユーザの眼の焦点が画像の表示位置に合わな
い状態になると、ユーザは鮮明な画像を認識できなくな
る。一方、発光手段からの光の眼への入射状態も、眼の
位置の変化に応じて変動するが、この発光手段はレンズ
に対し前記発光パターン生成手段と同じ側に配置されて
いるので、その光の入射状態は、常に発光パターンの眼
への入射状態に連動して変化するようになる。The user recognizes the image by observing the virtual image obtained by the light emission pattern from the light source passing through the lens through the observation window, but the apparatus and the position of the user's head are changed. If the user's eyes are out of focus at the display position of the image, the user cannot recognize a clear image. On the other hand, the state of incidence of light from the light emitting means on the eye also varies according to changes in the position of the eye, but since this light emitting means is disposed on the same side of the lens as the light emitting pattern generating means, The state of incidence of light always changes in conjunction with the state of incidence of the light emission pattern on the eye.
【0010】また受光手段には、発光手段からの光に対
するユーザの眼からの反射光が入射するが、受光手段
は、発光手段や観測窓に対して一定の位置関係をもって
配置されているので、受光手段における反射光の入射位
置や入射量などの変化は、前記発光手段からの光の眼へ
の入射状態、言い換えれば、前記眼の焦点が発光パター
ンの虚像に合う位置に対する現在の眼のずれを的確に反
映したものとなる。The light receiving means receives reflected light from the user's eyes with respect to the light from the light emitting means. However, since the light receiving means is arranged with a fixed positional relationship with respect to the light emitting means and the observation window, Changes in the incident position and the amount of incident light of the reflected light in the light receiving unit are caused by the state of incidence of the light from the light emitting unit to the eye, in other words, the current displacement of the eye with respect to the position where the eye focuses on the virtual image of the light emitting pattern. Will be accurately reflected.
【0011】よって検出手段により受光手段における反
射光の受光状態を用いて、鮮明な画像を認識可能な位置
に対する眼のずれ量を検出し、このずれ量に基づき、レ
ンズの光軸方向における位置を調整することにより、現
在の観測者の眼の位置において、その眼の焦点に発光パ
ターンの虚像が自動的に合わせられて、フォーカシング
ずれのない画像を認識することが可能となる。Thus, the amount of displacement of the eye with respect to a position at which a clear image can be recognized is detected by the detecting means using the state of light reception of the reflected light by the light receiving means. By performing the adjustment, the virtual image of the light emission pattern is automatically adjusted to the focal point of the eye at the current position of the observer's eye, and it is possible to recognize an image without a focusing shift.
【0012】請求項2の発明では、受光対象の反射光の
光路と交差する方向に配置された複数個の受光素子にお
ける反射光の入射量を比較することにより、反射光の入
射位置やその反射光像の大きさの判別が可能となり、そ
の判別結果に基づき、観測者の眼がジャストフォーカス
している位置からどれだけずれているかを、検出するこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, the incident position of the reflected light and its reflection are compared by comparing the incident amounts of the reflected light on a plurality of light receiving elements arranged in a direction intersecting the optical path of the reflected light to be received. It is possible to determine the size of the light image, and it is possible to detect how much the eye of the observer has deviated from the just-focused position based on the determination result.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、この発明の一実施例にかかる携帯型
装置の外観を示す。この装置は、両手もしくは片手で把
持できる程度の大きさ、重量を具備するもので、ボック
ス形状の本体部1の内部に、画像表示部2や図示しない
回路基板などが組み込まれて成る。また本体部1には、
前面に、画像表示部2の表示する画像を視認するための
観測窓4が形成されるとともに、上面には入力キー5が
配備される。FIG. 1 shows the appearance of a portable device according to an embodiment of the present invention. This device has a size and weight that can be held by both hands or one hand, and includes an image display unit 2 and a circuit board (not shown) incorporated in a box-shaped main body 1. Also, in the main body 1,
An observation window 4 for visually recognizing an image displayed by the image display unit 2 is formed on the front surface, and an input key 5 is provided on the upper surface.
【0014】前記回路基板上には、図14に示す制御回
路3が形成される。この制御回路3は、内部で実行中の
アプリケーションプログラムによって実現される表示画
面、または図示しない伝送ケーブルや無線通信により外
部より伝送された画像の画像データを、画像表示部2に
与えて表示させる。また入力キー5は、画像上に表示さ
れたデータの確定操作などに用いられるものである。A control circuit 3 shown in FIG. 14 is formed on the circuit board. The control circuit 3 provides the image display unit 2 with a display screen realized by an application program being executed therein, or image data of an image transmitted from outside through a transmission cable or wireless communication (not shown). The input key 5 is used for, for example, an operation for confirming data displayed on the image.
【0015】前記画像表示部2の外形を構成するハウジ
ング7は、横長のボックス形状に形成されたハウジング
本体7aの前面に、前方に突出する開口部7bが一体に
形成されて成る。開口部7bの外周の大きさは、観測窓
4の窓枠の大きさに対応させてあり、ハウジング7は、
ハウジング本体7aを前記本体部1内の奥位置に位置さ
せ、かつ開口部7bを観測窓4に連通させた状態で配備
される。The housing 7 constituting the outer shape of the image display section 2 is formed by integrally forming an opening 7b projecting forward on the front surface of a housing body 7a formed in a horizontally long box shape. The size of the outer periphery of the opening 7b corresponds to the size of the window frame of the observation window 4, and the housing 7
The housing main body 7a is disposed at a deep position in the main body 1 and the opening 7b is communicated with the observation window 4.
【0016】図2は、前記画像表示部2内の光学系の構
成を示す。図中6は、画像生成部であって、LEDアレ
イ8,レンズ9,および振動ミラー部10により構成さ
れる。LEDアレイ8は、前記ハウジング本体7a内の
開口部7b側とは反対側の側板27上に、各LED8a
を垂直方向(図2の紙面に直交するy軸方向)に沿わせ
て配置される。またレンズ9および振動ミラー部10
は、このLEDアレイ8の配置位置に光軸を合わせて、
ハウジング本体7aの長手方向(図のx軸方向に対応す
る)に沿って順に配置される。FIG. 2 shows a configuration of an optical system in the image display unit 2. In the figure, reference numeral 6 denotes an image generation unit, which includes an LED array 8, a lens 9, and a vibration mirror unit 10. The LED array 8 is provided on the side plate 27 on the side opposite to the opening 7b side in the housing body 7a.
Are arranged along the vertical direction (the y-axis direction orthogonal to the plane of FIG. 2). The lens 9 and the vibrating mirror unit 10
Aligns the optical axis with the arrangement position of the LED array 8,
They are arranged in order along the longitudinal direction of the housing body 7a (corresponding to the x-axis direction in the figure).
【0017】前記LEDアレイ8は、表示対象とする画
像の列方向(y軸方向)における画素数に相当するLE
D8aを具備し、後記するように、制御回路3より、各
列毎の輝度データを順次与えられて発光動作する。各L
ED8aからの照明光は、レンズ9を介してほぼ平行化
および拡大された後、さらに振動ミラー部10の鏡面に
当たり、後記するビームスプリッタ21を通過して観測
窓4の方へと導かれる。これにより鏡面上には拡大され
た照明パターンの光像が写り込んで、観測窓4から観測
するユーザの眼11に捉えられるようになる。The LED array 8 has an LE corresponding to the number of pixels in the column direction (y-axis direction) of an image to be displayed.
The control circuit 3 sequentially receives luminance data for each column from the control circuit 3 to perform a light emission operation as described later. Each L
The illumination light from the ED 8a is substantially collimated and expanded via the lens 9, and then strikes the mirror surface of the vibrating mirror unit 10, passes through a beam splitter 21 described later, and is guided toward the observation window 4. As a result, the light image of the enlarged illumination pattern is reflected on the mirror surface, and can be captured by the user's eyes 11 observed through the observation window 4.
【0018】前記振動ミラー部10は、図3に示すよう
に、ハウジング7内の所定位置に固定配備された基板1
2の一端部に、板バネ13を介してミラー14を連繋し
たもので、非振動時における発光パターンの像が画像の
中心位置にくるように設定される。また基板12とミラ
ー14との間には、開放側の端部位置にボイスコイルモ
ータ15が配備される。このボイスコイルモータ15
は、ミラー14の質量と板バネ13のバネ定数によって
決定される共振周波数でミラー14を加振する。この動
作により、板バネ13との連繋部分に前記LED8aの
並び方向(y軸方向)と平行な振動軸が設定され、ミラ
ー14は、所定の角度範囲をもって高速で振動する。As shown in FIG. 3, the vibrating mirror section 10 is provided on a substrate 1 fixedly disposed at a predetermined position in a housing 7.
The mirror 14 is connected to one end of the second through a leaf spring 13 and is set so that the image of the light emission pattern at the time of non-vibration is located at the center of the image. A voice coil motor 15 is provided between the substrate 12 and the mirror 14 at an open end position. This voice coil motor 15
Vibrates the mirror 14 at a resonance frequency determined by the mass of the mirror 14 and the spring constant of the leaf spring 13. By this operation, a vibration axis parallel to the arrangement direction (the y-axis direction) of the LEDs 8a is set at a portion connected to the leaf spring 13, and the mirror 14 vibrates at a high speed within a predetermined angle range.
【0019】なおこの実施例では、画像を観測するユー
ザがちらつきを感じないように、前記共振周波数が60
HZ以上になるように、上記各構成を調整している。さ
らにこの実施例では、ミラー14の急激な変位動作を避
けるために、ミラー14を正弦波振動するように制御し
ている。In this embodiment, the resonance frequency is set to 60 so that a user observing an image does not feel flicker.
Each of the above components is adjusted so as to be equal to or higher than HZ. Further, in this embodiment, the mirror 14 is controlled so as to vibrate in a sine wave so as to avoid a sudden displacement operation of the mirror 14.
【0020】前記制御回路3は、上記の条件でミラー1
4を高速で振動させるとともに、ミラー14の片道分の
振動周期に同期させて、前記LEDアレイ8による一画
面分の発光パターンを生成する。これにより毎時の発光
パターンの虚像が、ミラー14の鏡面上から観測窓4に
向けて走査されるようになる。The control circuit 3 controls the mirror 1 under the above conditions.
4 is vibrated at a high speed, and a light emission pattern for one screen by the LED array 8 is generated in synchronization with a one-way vibration cycle of the mirror 14. As a result, the virtual image of the light emission pattern every hour is scanned from the mirror surface of the mirror 14 toward the observation window 4.
【0021】図4は、前記観測窓4より見た発光パター
ンの走査イメージを示す。図中の各矩形16は、1個の
LED8aからの照射光の拡大光像、すなわち1画素に
相当するものであって、前記した光学系の動作により、
観測窓4に対し、各列毎の発光パターンの虚像が、x軸
方向に沿って正逆両方向に順次走査される。なお図示例
では、各列毎に12個の画素を、所定の間隔をあけて示
してあるが、実際には、多数の画素が密に配置されたパ
ターンが提示される。FIG. 4 shows a scanning image of the light emission pattern viewed from the observation window 4. Each rectangle 16 in the figure corresponds to an enlarged light image of irradiation light from one LED 8a, that is, one pixel, and by the operation of the optical system described above,
A virtual image of the light emission pattern of each column is sequentially scanned in the forward and reverse directions along the x-axis direction with respect to the observation window 4. In the illustrated example, twelve pixels are shown at predetermined intervals in each column. However, actually, a pattern in which many pixels are densely arranged is presented.
【0022】上記の走査は高速で行われるので、ユーザ
は、残像現象の原理により、観測窓4の内部において、
2次元画像が映し出されているように感じることにな
る。なお図中、発光パターンの左から右への走査方向を
正方向、右から左への走査方向を逆方向とし、以下正方
向への走査を「右方向走査」、逆方向への走査を「左方
向走査」ということにする。Since the above-mentioned scanning is performed at a high speed, the user can observe the inside of the observation window 4 by the principle of the afterimage phenomenon.
It feels like a two-dimensional image is being projected. In the figure, the scanning direction from left to right of the light emission pattern is the forward direction, the scanning direction from right to left is the reverse direction, and the scanning in the forward direction is hereinafter referred to as “rightward scanning”, and the scanning in the reverse direction is referred to as “rightward scanning”. Left scan ".
【0023】図2に戻って、この実施例の画像表示部2
には、さらにレンズ位置調整機構17とずれ検出機構1
8とが組み込まれている。これらの機構は、前記画像生
成部6により生成された2次元画像を観測する際に、そ
の観測方向(すなわちz軸方向)におけるユーザの眼1
1の位置が、画像を鮮明に捉えることが可能な位置から
ずれている場合に、ユーザ自身の焦点調節機構が働く前
に画像生成部6側のレンズ系を調整して、眼11の現在
の焦点に画像表示位置を自動的に合わせるためのもので
ある。Returning to FIG. 2, the image display unit 2 of this embodiment
Further includes a lens position adjustment mechanism 17 and a displacement detection mechanism 1
8 are incorporated. When these mechanisms are used to observe the two-dimensional image generated by the image generation unit 6, the user's eyes 1 in the observation direction (that is, the z-axis direction).
In a case where the position of the eye 1 is deviated from the position at which the image can be clearly captured, the lens system on the image generating unit 6 side is adjusted before the user's own focusing mechanism operates, and the current position of the eye 11 is adjusted. This is for automatically adjusting the image display position to the focus.
【0024】前記レンズ位置調整機構17は、前記レン
ズ9の両端位置に取り付けられた可動コイル17A,1
7Bおよびその駆動回路40(図14に示す)により成
り、可動コイル17A,17Bの回転により、レンズ9
は光軸方向に前後動する。The lens position adjusting mechanism 17 includes movable coils 17A, 1 attached to both ends of the lens 9.
7B and its driving circuit 40 (shown in FIG. 14). The rotation of the movable coils 17A and 17B causes the lens 9 to rotate.
Moves back and forth in the optical axis direction.
【0025】一方、ずれ検出機構18は、前記LEDア
レイ8の近傍位置に配備される第2の光源19,振動ミ
ラー部10と観測窓4との間に配置される受光部20,
および光源19の駆動回路や受光部からの出力信号の処
理回路(図10に示す差動増幅回路31などを含む)に
より構成される。On the other hand, the displacement detecting mechanism 18 includes a second light source 19 disposed near the LED array 8, a light receiving unit 20 disposed between the vibration mirror unit 10 and the observation window 4,
And a processing circuit for the output signal from the light receiving unit (including the differential amplifier circuit 31 shown in FIG. 10).
【0026】前記光源19は、前記発光パターンの虚像
による画像の生成位置に対するユーザの眼11のずれを
検出するための測定光を出射するもので、図5に示すよ
うに、前記LEDアレイ8に隣接する位置に配備された
一対のLED19A,19Bにより成る。なおこれらL
ED19A,19Bは、人の眼には感知されない900
nm程度の赤外線領域の光を、発光強度を可能な限り小
さくして出射するものであって、前記レンズ9の光軸を
含む水平面PLに対し対称位置に配備される。The light source 19 emits measurement light for detecting a shift of the user's eye 11 from a position at which an image is generated by the virtual image of the light emitting pattern. As shown in FIG. It comprises a pair of LEDs 19A and 19B arranged at adjacent positions. Note that these L
The EDs 19A and 19B are invisible to the human eye 900
It emits light in the infrared region of the order of nm with the emission intensity as small as possible, and is arranged symmetrically with respect to the horizontal plane PL including the optical axis of the lens 9.
【0027】なお、各LED19A,19Bからの光
も、前記各LED8aからの光と同様に、レンズ9を介
して振動ミラー部10の鏡面にあてられて走査される
が、前記画像生成部6とは光軸をずらして配置されてい
る関係上、その発光期間をLED8aの発光期間に合わ
せると、図6(1)に示すように、LED19A,19
Bからの測定用光の反射光像45A,45Bの走査範囲
45A´,45B´は、前記発光パターンの走査範囲4
6からずれた位置に走査され、各光が視線の方向に正し
く合わなくなる場合が生じる。そこでこの実施例では、
図6(2)に示すように、各LED19A,19Bの走
査範囲45A´,45B´が発光パターンの走査範囲4
6の中央部付近に位置するように、各LED19A,1
9Bの発光開始時間および発光終了時間を制御するとと
もに、この期間内において、各LED19A,19B
が、前記各LED8aとは異なるタイミングでパルス発
光するように制御している。The light from the LEDs 19A and 19B is also scanned on the mirror surface of the vibrating mirror unit 10 via the lens 9 similarly to the light from the LEDs 8a. Since the light emitting period is set to the light emitting period of the LED 8a because of the arrangement of the optical axes shifted from each other, as shown in FIG.
The scanning ranges 45A 'and 45B' of the reflected light images 45A and 45B of the measuring light from B correspond to the scanning range 4 of the light emitting pattern.
6 is scanned at a position deviated from 6, and there is a case where each light does not properly match the direction of the line of sight. Therefore, in this embodiment,
As shown in FIG. 6B, the scanning ranges 45A 'and 45B' of the LEDs 19A and 19B correspond to the scanning range 4 of the light emitting pattern.
6 so that each LED 19A, 1
In addition to controlling the light emission start time and light emission end time of the LED 9B, the LEDs 19A, 19B
However, control is performed so that pulse emission is performed at a timing different from each of the LEDs 8a.
【0028】再び図2に戻って、前記受光部20は、前
記振動ミラー部10からの光路上に配置されたビームス
プリッタ21,このビームスプリッタ21による分岐路
上に配置された第2のレンズ22(以下、第1のレンズ
9と区別するために「測定光モニタ用レンズ22」とい
う),および一対の受光ユニット23A,23Bにより
構成される。なおこれら受光部20の構成はユニット化
されて、前記ハウジング7の開口部7b内に固定支持さ
れる。Returning to FIG. 2, the light receiving section 20 includes a beam splitter 21 disposed on an optical path from the vibrating mirror section 10 and a second lens 22 (disposed on a branch path formed by the beam splitter 21). Hereinafter, it is referred to as a “measurement light monitoring lens 22” to distinguish it from the first lens 9), and a pair of light receiving units 23A and 23B. The configuration of the light receiving unit 20 is unitized and fixed and supported in the opening 7 b of the housing 7.
【0029】各受光ユニット23A,23Bは、それぞ
れ前記LED19A,19Bに対応する反射光を受光す
るためのもので、図7に示すように、LED19A,1
9Bの並び方向に合わせてy軸に沿う方向に並列配置さ
れる。さらに各受光ユニット23A,23Bには、それ
ぞれ反射光の進行経路に直交するy軸方向に沿って、一
対の受光素子24a,24b,25a,25bが形成さ
れている。Each of the light receiving units 23A and 23B is for receiving the reflected light corresponding to the LED 19A and 19B, respectively, as shown in FIG.
9B are arranged side by side in the direction along the y-axis in accordance with the arrangement direction of 9B. Further, a pair of light receiving elements 24a, 24b, 25a, 25b are formed in each of the light receiving units 23A, 23B along the y-axis direction orthogonal to the traveling path of the reflected light.
【0030】前記光源19の各LED19A,19Bか
らの光は、前記LEDアレイ8による発光パターンと同
様にレンズ9を通過して、ミラー14により観測窓4の
方へと導かれた後、ビームスプリッタ21を介してユー
ザの眼11に入射することになる。さらにこの入射光に
対する眼11からの反射光は、ビームスプリッタ21に
より分岐された後、反射光測定用レンズ22を介して各
受光ユニット23A,23Bへと入射する。The light from each of the LEDs 19A and 19B of the light source 19 passes through the lens 9 in the same manner as the light emission pattern of the LED array 8, is guided toward the observation window 4 by the mirror 14, and then is split by the beam splitter. The light will enter the user's eye 11 via 21. Further, the reflected light from the eye 11 with respect to the incident light is split by the beam splitter 21 and then enters the light receiving units 23A and 23B via the reflected light measuring lens 22.
【0031】なお光源19のLEDの数は、2個に限定
されるものではなく、単独のLED、もしくは3個以上
のLEDを設置することができ、その数に応じて受光部
20の受光ユニット数も変化することになる。また受光
ユニット23A,23Bに形成する受光素子は2個に限
らず、3個以上の受光素子を形成してもよい。The number of LEDs of the light source 19 is not limited to two, and a single LED or three or more LEDs can be installed. The numbers will also change. The number of light receiving elements formed in the light receiving units 23A and 23B is not limited to two, and three or more light receiving elements may be formed.
【0032】ここで図2において、画像生成部6のレン
ズ9の焦点距離をf1,LEDアレイ8−レンズ9間の
距離をl1,レンズ9−振動ミラー部10間の距離を
l2,振動ミラー部10−眼11の表面間の距離をl3と
すると、発光パターンの虚像に眼11の焦点が合ってい
る場合には、つぎの(1)式の関係が成立する。 1/f1 = 1/l1 + 1/(l2+l3) ・・・(1)In FIG. 2, the focal length of the lens 9 of the image generating unit 6 is f 1 , the distance between the LED array 8 and the lens 9 is l 1 , the distance between the lens 9 and the vibrating mirror unit 10 is l 2 , Assuming that the distance between the oscillating mirror unit 10 and the surface of the eye 11 is l 3 , when the eye 11 is focused on the virtual image of the light emission pattern, the following equation (1) is established. 1 / f 1 = 1 / l 1 + 1 / (l 2 + l 3) ··· (1)
【0033】同様に反射光測定用レンズ22の焦点距離
をf2,眼11の表面−ビームスプリッタ21間の距離
をl4,ビームスプリッタ21−反射光測定用レンズ2
2間の距離をl5,反射光測定用レンズ22−受光ユニ
ット23A,23B間の距離をl6とすると、眼11か
らの反射光50A,50Bの結像位置と受光ユニット2
3A,23Bの配置位置が合っている場合には、つぎの
(2)式の関係が成立する。 1/f2 = 1/(l4+l5) + 1/l6 ・・・(2)Similarly, the focal length of the reflected light measuring lens 22 is f 2 , the distance between the surface of the eye 11 and the beam splitter 21 is l 4 , the beam splitter 21 and the reflected light measuring lens 2
Assuming that the distance between the two is l 5 and the distance between the reflected light measurement lens 22 and the light receiving units 23A and 23B is l 6 , the image forming positions of the reflected light 50A and 50B from the eye 11 and the light receiving unit 2
When the arrangement positions of 3A and 23B are matched, the relationship of the following equation (2) is established. 1 / f 2 = 1 / (l 4 + l 5 ) + 1 / l 6 (2)
【0034】なお上記各レンズ系の結像倍率m1((l2
+l3)/l1),m2(l6/(l4+l5))は、いず
れも0.55前後に設定されて、前記発光パターンの虚
像に眼11の焦点が合わせられている状態下での眼11
からの反射光50A,50Bは各受光ユニット23A,
23Bの位置で結像するように設定される。またこのと
き各反射光50A,50Bは、図7に示すように、内側
の各受光素子24a,25aと外側の各受光素子24
b,25bとに均一に入射するように、各受光素子の位
置関係が設定されているものとする。The imaging magnification m 1 ((l 2
+ L 3 ) / l 1 ) and m 2 (l 6 / (l 4 + l 5 )) are all set to around 0.55, and the eye 11 is focused on the virtual image of the light emission pattern. Eyes 11
The reflected light 50A, 50B from the light receiving unit 23A,
It is set so that an image is formed at the position of 23B. At this time, the respective reflected lights 50A, 50B are, as shown in FIG. 7, divided into the inner light receiving elements 24a, 25a and the outer light receiving elements 24a, 25a.
It is assumed that the positional relationship between the respective light receiving elements is set so as to uniformly enter the light receiving elements b and 25b.
【0035】つぎに観測窓4に対する眼11の位置の変
位を検出するための原理、およびこの位置の変位に追従
してレンズ9を前後動させるための具体的な方法につい
て、順を追って説明する。Next, the principle for detecting the displacement of the position of the eye 11 with respect to the observation window 4 and the specific method for moving the lens 9 back and forth following the displacement of the position will be described step by step. .
【0036】上記(1)(2)式において、距離l3,
l4はユーザの眼11の位置に応じて、距離l1,l2は
レンズ9の位置に応じて、それぞれ変動する。また光源
19の各LED19A,19Bからの光は、レンズ9を
介して振動ミラー部10の鏡面で反射し、眼11へと入
射するので、実質的な光源は、鏡面上の反射光像45
A,45Bであると考えることができる(以下、各LE
D19A,19Bに対応する鏡面上の反射光像45A,
45Bを「疑似光源」という)。In the above equations (1) and (2), the distance l 3 ,
l 4 changes according to the position of the user's eye 11, and the distances l 1 and l 2 change according to the position of the lens 9. The light from the LEDs 19A and 19B of the light source 19 is reflected by the mirror surface of the vibrating mirror unit 10 via the lens 9 and enters the eye 11, so that the substantial light source is a reflected light image 45 on the mirror surface.
A, 45B (hereinafter, each LE
D19A, reflected light image 45A on the mirror surface corresponding to 19B,
45B is called a "pseudo light source").
【0037】図8は、前記疑似光源45A,45Bから
眼11への光と観測窓4に対するユーザの眼の位置との
関係を示し、図9は、前記眼11の表面からの反射光の
反射状態を示す。なお図9の(A)(B)(C)は、そ
れぞれ図8の各位置A,B,Cに対応するものである。FIG. 8 shows the relationship between the light from the pseudo light sources 45A and 45B to the eye 11 and the position of the user's eye with respect to the observation window 4. FIG. 9 shows the reflection of the reflected light from the surface of the eye 11. Indicates the status. 9A, 9B, and 9C respectively correspond to the positions A, B, and C in FIG.
【0038】いまユーザの眼11が図8のA位置におい
て、前記画像生成部6により提示されている2次元画像
を正しく焦点を合わせた状態で観測しているものとする
と、前記各疑似光源45A,45Bからの光が、眼11
の表面に適当な間隔をもって入射した後、各入射光に対
する反射光50A,50Bが、それぞれビームスプリッ
タ21,反射光測定用レンズ22を通過して、対応する
受光ユニット23A,23Bに入射する。この状態下で
の反射光50A,50Bは、前記したように、各受光ユ
ニット23A,23Bの内側の受光素子24a,25a
と外側の受光素子24b,25bとに、均一に入射する
(以下、この状態を「標準状態」という)。Assuming now that the user's eye 11 is observing the two-dimensional image presented by the image generation unit 6 in the state of being correctly focused at the position A in FIG. , 45B from the eye 11
Then, the reflected lights 50A and 50B for the respective incident lights pass through the beam splitter 21 and the reflected light measuring lens 22, respectively, and enter the corresponding light receiving units 23A and 23B. As described above, the reflected lights 50A and 50B in this state are transmitted to the light receiving elements 24a and 25a inside the light receiving units 23A and 23B.
And the outer light receiving elements 24b and 25b are uniformly incident (hereinafter, this state is referred to as a "standard state").
【0039】つぎに、上記の状態から装置本体1または
眼11の位置が変動して、観測窓4に対する眼11の位
置が図8のB位置にずれたものとすると、眼11の表面
においては、各入射光の径が広がり、かつA位置に比
べ、各入射光の間隔が詰まるようになる。また図2の距
離l4が長くなるため、図9(B)に示すように、各反
射光50A,50Bの結像位置は受光ユニット23A,
23Bの手前位置にずれる。この結果、各受光ユニット
23A,23Bへの反射光50A,50Bは、内側の受
光素子24a,25aに偏って入射し、かつこれら素子
上には前記標準状態下よりも大きな反射光像が生成され
るようになる。Next, assuming that the position of the apparatus main body 1 or the eye 11 fluctuates from the above state and the position of the eye 11 with respect to the observation window 4 is shifted to the position B in FIG. In addition, the diameter of each incident light is widened, and the interval between each incident light is narrowed as compared with the position A. Further, since the distance l 4 in FIG. 2 is longer, as shown in FIG. 9B, the imaging positions of the reflected lights 50A and 50B are determined by the light receiving units 23A and 23A.
It shifts to the position before 23B. As a result, the reflected lights 50A, 50B to the respective light receiving units 23A, 23B are deviatedly incident on the inner light receiving elements 24a, 25a, and a reflected light image larger than under the standard state is generated on these elements. Become so.
【0040】一方、観測窓4に対する眼11の位置が前
記A位置よりも前方のC位置にずれた場合は、眼11の
表面における各入射光の間隔が広くなる。また前記距離
l4が短くなるため、図9(C)に示すように、各反射
光の結像位置は受光ユニットの後方位置にずれる。その
結果、各受光ユニット23A,23Bへの反射光は外側
の受光素子24b,25bに偏って入射し、かつ素子上
には前記標準状態下よりも大きな反射光像が生成される
ようになる。On the other hand, when the position of the eye 11 with respect to the observation window 4 is shifted to the position C in front of the position A, the interval between the respective incident lights on the surface of the eye 11 increases. Further since the distance l 4 is shortened, as shown in FIG. 9 (C), the imaging position of each reflected light is shifted to the rear position of the light receiving unit. As a result, the reflected light to each of the light receiving units 23A and 23B is deviatedly incident on the outer light receiving elements 24b and 25b, and a larger reflected light image is generated on the elements than in the standard state.
【0041】各受光素子毎の出力信号は、図10に示す
ように、差動増幅回路31に入力されて、内側の受光素
子24a,25aに入射した反射光量から外側の受光素
子24b,25bに入射した反射光量を差し引いた差動
増幅信号Cが生成され、前記可動コイル17A,17B
の駆動回路40(図14に示す)に入力される。この差
動増幅信号Cは、図11に示すように、前記標準状態下
をゼロレベルとし、眼11が観測窓4から離れるほど正
のレベル値が増大し、眼が観測窓4に近づくほど負のレ
ベル値が増大することになる。可動コイルの駆動回路4
0は、その信号のレベルに応じた方向に、レベル値に応
じた距離だけレンズ9が移動するように、各可動コイル
17A,17Bの回転動作を制御する。As shown in FIG. 10, the output signal of each light receiving element is input to the differential amplifier circuit 31, and the reflected light amount incident on the inner light receiving elements 24a and 25a is transmitted to the outer light receiving elements 24b and 25b. A differential amplified signal C is generated by subtracting the amount of incident reflected light, and the movable coils 17A, 17B
Is input to the driving circuit 40 (shown in FIG. 14). As shown in FIG. 11, the differential amplified signal C has a zero level under the standard condition. The positive level value increases as the eye 11 moves away from the observation window 4 and becomes negative as the eye approaches the observation window 4. Will increase. Movable coil drive circuit 4
A value of 0 controls the rotation of each of the movable coils 17A and 17B so that the lens 9 moves in a direction corresponding to the level of the signal by a distance corresponding to the level value.
【0042】すなわち正レベルの差動信号に対しては、
レンズ9を振動ミラー部10側に変位させることによ
り、眼11が観測窓4から遠ざかったことによる距離l
3の変動に対応し、負レベルの差動信号に対しては、レ
ンズ9をLEDアレイ8側に変位させることにより、眼
11が観測窓4に近づいたことによる距離l3の変動に
対応する。That is, for a positive level differential signal,
By displacing the lens 9 toward the oscillating mirror section 10, the distance l due to the eye 11 having moved away from the observation window 4.
For the differential signal of the negative level corresponding to the variation of 3 , the lens 9 is displaced toward the LED array 8 to correspond to the variation of the distance l 3 due to the eye 11 approaching the observation window 4. .
【0043】前記光源19の各LED19A,19B
は、レンズ9に対し、画像生成用のLEDアレイ8と同
様の距離l1だけ隔てて配置されているので、上記のレ
ンズ位置の調整によりユーザの眼11に適切な2次元画
像が提供された時点で、LED19A,19Bにより鏡
面上に生成される疑似光源は、再び図8(A)の関係を
もって眼11に入射するようになり、よって前記受光ユ
ニット23A,23Bにおける反射光の入射状態は、前
記標準状態に復帰することになる。なお各LED19
A,19Bは、必ずしも、レンズ9に対しLEDアレイ
8と同じ距離だけ隔てて配置する必要はなく、レンズ9
とLEDアレイ8との間の所定位置に固定配置してもよ
い。Each LED 19A, 19B of the light source 19
Is arranged at a distance l 1 similar to the LED array 8 for image generation with respect to the lens 9, so that an appropriate two-dimensional image is provided to the user's eye 11 by adjusting the lens position described above. At this point, the pseudo light source generated on the mirror surface by the LEDs 19A and 19B is incident on the eye 11 again with the relationship of FIG. 8A, and the incident state of the reflected light on the light receiving units 23A and 23B is as follows. It will return to the standard state. Each LED 19
A and 19B do not necessarily need to be disposed at the same distance from the lens 9 as the LED array 8.
May be fixedly disposed at a predetermined position between the LED array 8 and the LED array 8.
【0044】ところで、観測窓4に対する眼11の位置
は、前記z軸ばかりでなく、x軸またはy軸に沿って変
位することもあるが、上記構成の光学系によれば、z軸
以外の方向にかかる変位に対しては、レンズ9の位置調
整機構は動作しないようになっている。Incidentally, the position of the eye 11 with respect to the observation window 4 may be displaced not only along the z-axis but also along the x-axis or the y-axis. The position adjusting mechanism of the lens 9 does not operate for the displacement applied in the direction.
【0045】すなわち眼11の位置がx軸に沿って変位
した場合は、図12(1)(2)に示すように、各受光
ユニット23A,23Bにおける反射光像は、眼の動き
に応じてz軸に沿って平行に変位する。また眼11の位
置がy軸に沿って変位した場合は、図13(1)(2)
に示すように、各受光ユニット23A,23Bにおける
反射光像はy軸に沿って平行に変位する。このように眼
がx,yのいずれの軸方向にずれた場合も、内側の各受
光素子24a,25a上の受光量と外側の各受光素子2
4b,25b上の受光量との差動信号には、大きな変化
は現れてこない。That is, when the position of the eye 11 is displaced along the x-axis, as shown in FIGS. 12A and 12B, the reflected light images at the respective light receiving units 23A and 23B change according to the movement of the eye. Displaces parallel along the z-axis. In addition, when the position of the eye 11 is displaced along the y-axis, FIGS.
As shown in (2), the reflected light images at the respective light receiving units 23A and 23B are displaced in parallel along the y-axis. Thus, even if the eye is displaced in any of the x and y axial directions, the amount of light received on each of the inner light receiving elements 24a and 25a and each of the outer light receiving elements 2a
A large change does not appear in the differential signal with the amount of received light on 4b and 25b.
【0046】図14は、前記制御回路3の構成を示す。
この制御回路3は、マイクロプロセッサにより構成され
る主制御部30を具備し、この主制御部30から内部で
実施したアプリケーションの表示画面や、外部から取り
込んだ画像にかかる画像データを与えられて、画像表示
にかかる一連の動作を実施するほか、前記したレンズ位
置調整機構17やずれ検出機構18を制御する。なお図
1の操作キー5は、主制御部30に接続される。FIG. 14 shows the structure of the control circuit 3.
The control circuit 3 includes a main control unit 30 composed of a microprocessor. The main control unit 30 is provided with a display screen of an application executed internally and image data of an image captured from the outside. In addition to performing a series of operations related to image display, it controls the lens position adjustment mechanism 17 and the shift detection mechanism 18 described above. The operation keys 5 in FIG. 1 are connected to the main control unit 30.
【0047】図中、画像データ記憶部32,シフトレジ
スタ33,ラッチ回路34,タイミング制御部35,右
方向走査用遅延回路36a,左方向走査用遅延回路36
bの各構成は、ミラー駆動回路37,LED駆動回路3
8の各駆動回路を制御して、2次元画像の表示を実現す
るためのものである。画像データ記憶部32は、前記主
制御部30から出力された画像データとして、各構成画
素毎の輝度データを記憶する。In the figure, an image data storage unit 32, a shift register 33, a latch circuit 34, a timing control unit 35, a rightward scanning delay circuit 36a, and a leftward scanning delay circuit 36
b, the mirror driving circuit 37 and the LED driving circuit 3
8 for realizing the display of the two-dimensional image. The image data storage unit 32 stores luminance data of each constituent pixel as image data output from the main control unit 30.
【0048】前記シフトレジスタ33は、表示対象の画
像のy軸方向における画素数に相当するn個のレジスタ
を具備するもので、タイミング制御部35からのタイミ
ング信号に応じて、前記画像データ記憶32より1列分
の各輝度データが順次出力されて、各レジスタにより転
送されることにより、LEDアレイ8に与えるn個分の
輝度データが並列に並べられる。The shift register 33 includes n registers corresponding to the number of pixels of the image to be displayed in the y-axis direction. The shift register 33 responds to a timing signal from a timing control unit 35 to store the image data in the image data storage 32. Each row of luminance data is sequentially output and transferred by each register, so that n pieces of luminance data to be provided to the LED array 8 are arranged in parallel.
【0049】前記1列分の輝度データが生成されると、
ラッチ回路34に転送され、さらにラッチ回路34から
の出力データが制御信号としてLED駆動回路38に与
えられる。よって各LED8aにより、前記1列分の輝
度データに対応する発光パターンが生成されるもので、
以下、上記一連の動作を繰り返すことにより、順次、画
像の各列の輝度データに応じた発光パターンが生成され
ることになる。When the one column of luminance data is generated,
The data is transferred to the latch circuit 34, and the output data from the latch circuit 34 is supplied to the LED drive circuit 38 as a control signal. Therefore, a light emission pattern corresponding to the one column of luminance data is generated by each LED 8a.
Hereinafter, by repeating the above-described series of operations, a light emission pattern according to the luminance data of each column of the image is sequentially generated.
【0050】一方、タイミング制御部35からミラー駆
動回路37には、ミラー14の正、逆各方向への変位開
始を指示するためのタイミング信号(以下単に「変位開
始指示信号」という)が出力される。各走査遅延回路3
6a,36bは、前記した振動ミラーの正弦波振動に対
応するためのもので、各回路36a,36bには、ミラ
ー14が両端の変位終点位置付近で非直線的に変位する
時間に相当する遅延時間がセットされている。前記した
各方向毎の変位開始指示信号は、それぞれ対応する走査
方向にかかる走査遅延回路36a,36bに入力され
て、前記設定時間だけ遅延された後、タイミング制御部
35にフィードバックされる。タイミング制御部35
は、この遅延された変位開始信号の入力を受けて、前記
画像データ記憶部32からの輝度データの出力、および
LED8aの点灯にかかるタイミング信号の出力を開始
するもので、これによりLEDアレイ8の各LED8a
は、ミラー14が直線的な動きをする期間内に発光する
ようになり、タイミング制御部35内の補正回路にセッ
トする発光間隔の補正値を小さくすることができる。On the other hand, a timing signal (hereinafter, simply referred to as a "displacement start instruction signal") for instructing the mirror 14 to start displacement in the forward and reverse directions is output from the timing control unit 35 to the mirror drive circuit 37. You. Each scanning delay circuit 3
Numerals 6a and 36b correspond to the aforementioned sinusoidal vibration of the oscillating mirror. Each of the circuits 36a and 36b has a delay corresponding to the time during which the mirror 14 is displaced nonlinearly near the displacement end points at both ends. Time is set. The above-described displacement start instruction signals for each direction are input to the scanning delay circuits 36a and 36b in the corresponding scanning directions, respectively, and after being delayed by the set time, are fed back to the timing control unit 35. Timing control unit 35
Receives the input of the delayed displacement start signal, starts output of luminance data from the image data storage unit 32 and output of a timing signal related to lighting of the LED 8a. Each LED 8a
In this case, light is emitted during a period in which the mirror 14 moves linearly, and the correction value of the light emission interval set in the correction circuit in the timing control unit 35 can be reduced.
【0051】さらにタイミング制御部35は、前記ずれ
検出機構18の光源19用の駆動回路39,およびレン
ズ位置調整機構17の各可動コイル17A,17Bの駆
動回路40に対するタイミング信号を出力する。このタ
イミング信号は、前記図6に示した原理に基づき、LE
D駆動回路38へのタイミング信号より、所定期間遅れ
て開始され、かつ各発光パターンの片道分の走査が完了
するより前の時点で終了するとともに、LED駆動回路
38へのタイミング信号とは時間をずらして出力され
る。これにより、発光パターンが走査される間のすきま
時間にLED19A,19Bが点灯するとともに、この
点灯動作に対応する受光ユニット23A,23Bからの
出力信号に基づき、可動コイル17A,17Bが動作し
て、レンズ9の位置が調整される。Further, the timing control unit 35 outputs a timing signal to the drive circuit 39 for the light source 19 of the displacement detecting mechanism 18 and the drive circuit 40 of each of the movable coils 17A and 17B of the lens position adjusting mechanism 17. This timing signal is LE based on the principle shown in FIG.
The timing signal to the D drive circuit 38 is started after a predetermined period of time and ends before the one-way scanning of each light emission pattern is completed, and the timing signal to the LED drive circuit 38 The output is shifted. As a result, the LEDs 19A and 19B are turned on during the clearance time during which the light emission pattern is scanned, and the movable coils 17A and 17B operate based on the output signals from the light receiving units 23A and 23B corresponding to the lighting operation. The position of the lens 9 is adjusted.
【0052】かくしてユーザは、本体部1を両手で支持
しつつ観測窓4を介して表示される画像を確認する。こ
のときユーザの眼11には、LEDアレイ8を光源とす
る光のほか、前記光源19の各LED19A,19Bに
よるユーザの眼に検知されない光が入射しており、受光
部20の各受光ユニット23A,23Bには、その入射
光に対する眼11からの反射光が入射する。このとき各
受光ユニット23A,23Bにおける反射光の入射状態
が標準状態になっていなければ、レンズ位置調整機構1
7が動作してレンズ9の位置が最適な位置に調整され、
ユーザに鮮明な画像が提供される。Thus, the user confirms the image displayed through the observation window 4 while supporting the main body 1 with both hands. At this time, in addition to the light using the LED array 8 as a light source, light that is not detected by the user's eyes by the LEDs 19A and 19B of the light source 19 is incident on the user's eye 11, and each light receiving unit 23A of the light receiving unit 20 , 23B receive reflected light from the eye 11 with respect to the incident light. At this time, if the incident state of the reflected light on each of the light receiving units 23A and 23B is not the standard state, the lens position adjusting mechanism 1
7, the position of the lens 9 is adjusted to the optimal position,
A clear image is provided to the user.
【0053】以後も同様にして、本体部1やユーザの頭
部の動きなどにより、観測窓4に対する眼11の位置が
変位する毎に、レンズ9の調整が行われるようになる。
この調整は、前記したように、発光パターンが走査され
る間のすきま時間に行われるので、ユーザ自身の眼の焦
点調節機構が働くよりはるか前にレンズ9の位置を調整
することが可能となる。よって眼の位置の微妙な変位に
よる画像のぶれを、ユーザに認識させることがなくな
り、鮮明な画像を安定して表示することができる。また
ユーザによる焦点調節処理を行う必要がなくなるので、
眼の疲れが少なくなり、長時間の使用にも耐えられるよ
うになる。Thereafter, in the same manner, the lens 9 is adjusted each time the position of the eye 11 with respect to the observation window 4 is displaced by the movement of the main body 1 or the head of the user.
As described above, since the adjustment is performed during the clearance time during which the light emission pattern is scanned, it is possible to adjust the position of the lens 9 far before the focusing mechanism of the user's own eye operates. . Therefore, it is possible to prevent the user from recognizing the blur of the image due to the subtle displacement of the position of the eye, and it is possible to stably display a clear image. Also, since there is no need for the user to perform focus adjustment processing,
Eye fatigue is reduced and long-term use can be tolerated.
【0054】また画像用の発光パターンを生成するため
の各LED8aが、つぎつぎに輝度値を変化しつつ発光
するように制御されるのに対し、光源19の各LED1
9A,19Bは常に一定の輝度値をもって発光するの
で、受光部20に入射する反射光量は安定し、レンズ位
置の調整を精度良く行うことができる。さらに光源19
にはユーザには検知されない波長の光を発光するLED
が用いられるので、ユーザの画像の視認を妨げる虞もな
い。Each LED 8a for generating a light emission pattern for an image is controlled so as to emit light while sequentially changing the luminance value, while each LED 8a of the light source 19 is controlled.
Since 9A and 19B always emit light with a constant luminance value, the amount of reflected light incident on the light receiving unit 20 is stable, and the lens position can be adjusted with high accuracy. Further light source 19
LED emits light of a wavelength that is not detected by the user
Is used, there is no risk of hindering the user's view of the image.
【0055】なおこの発明は、上記構成の装置に限ら
ず、例えば液晶表示板などにより2次元画像を生成した
後、レンズによりその2次元画像を拡大して観測窓側に
提供するようにした装置にも、適用することができる。The present invention is not limited to the above-described apparatus, but may be applied to an apparatus that generates a two-dimensional image by using a liquid crystal display panel or the like and then enlarges the two-dimensional image using a lens to provide the enlarged two-dimensional image to the observation window. Can also be applied.
【0056】[0056]
【発明の効果】請求項1の発明では、レンズを介して生
成された発光パターンの虚像による画像を観測窓から観
測するようにしたディスプレイ装置において、光学的な
手段を用いて、観測者の眼の焦点が発光パターンの虚像
に合う位置に対する眼のずれ量を検出し、そのずれ量に
応じてレンズの光軸方向における位置を調整するように
したから、ユーザの眼の調節機構を働かせる必要なし
に、その眼の焦点に画像の表示位置を自動的に合わせ
て、鮮明な画像を安定して表示することができる。よっ
て、ユーザの眼の疲れを防止して、長時間使用可能なデ
ィスプレイ装置を提供することが可能となる。According to the first aspect of the present invention, in a display device in which a virtual image of a light emission pattern generated through a lens is observed from an observation window, an eye of an observer is used by using optical means. It detects the amount of displacement of the eye from the position where the focal point of the eye coincides with the virtual image of the light emission pattern, and adjusts the position of the lens in the optical axis direction according to the amount of displacement, so there is no need to operate the user's eye adjustment mechanism. In addition, a clear image can be stably displayed by automatically adjusting the display position of the image to the focus of the eye. Therefore, it is possible to provide a display device that can be used for a long time by preventing fatigue of the user's eyes.
【0057】請求項2の発明では、受光対象の反射光の
光路と交差する方向に配置された複数個の受光素子にお
ける反射光の入射量を比較することにより、反射光の入
射位置やその反射光像の大きさに基づき、観測者の眼が
鮮明な画像を捉えることが可能な位置からどれだけずれ
ているかを、簡単かつ精度良く検出することができる。According to the second aspect of the present invention, the incident position of the reflected light and its reflection are compared by comparing the incident amounts of the reflected light on a plurality of light receiving elements arranged in a direction intersecting the optical path of the reflected light to be received. Based on the size of the light image, it is possible to easily and accurately detect how much the observer's eye is deviated from a position where a clear image can be captured.
【図1】この発明が適用された携帯型装置の外観を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a portable device to which the present invention is applied.
【図2】画像表示部の光学系の構成を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an optical system of an image display unit.
【図3】振動ミラー部の構成を示す側面図である。FIG. 3 is a side view illustrating a configuration of a vibration mirror unit.
【図4】発光パターンの走査イメージを示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a scanning image of a light emission pattern.
【図5】発光パターン生成用のLEDアレイと、ずれ検
出用のLEDとの位置関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an LED array for generating a light emission pattern and LEDs for detecting displacement.
【図6】ずれ検出用のLEDによる反射光像の走査範囲
と発光パターンの走査範囲との関係を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a scanning range of a reflected light image and a scanning range of a light emission pattern by a shift detection LED.
【図7】受光ユニットの構成を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a light receiving unit.
【図8】ずれ検出用のLEDによる反射光像の眼への入
射状態を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which a reflected light image by a shift detection LED is incident on an eye.
【図9】眼からの反射光の受光ユニットへの入射状態
を、図8のA,B,Cの各位置毎に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of incidence of reflected light from an eye on a light receiving unit for each position of A, B, and C in FIG. 8;
【図10】眼のずれを検出するための具体的な方法を示
す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a specific method for detecting an eye shift.
【図11】図10の差動増幅信号レベルと眼の観測窓に
対する動きとの関係を示す説明図である。11 is an explanatory diagram showing the relationship between the differential amplified signal level in FIG. 10 and the movement of the eye with respect to the observation window.
【図12】x軸方向における眼の動きに対する受光状態
の変化を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a change in a light receiving state with respect to an eye movement in the x-axis direction.
【図13】y軸方向における眼の動きに対する受光状態
の変化を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a change in a light receiving state with respect to the movement of the eye in the y-axis direction.
【図14】制御回路の具体的な構成を示すブロック図で
ある。FIG. 14 is a block diagram showing a specific configuration of a control circuit.
2 画像表示部 3 制御回路 4 観測窓 8 LEDアレイ 9 レンズ 17 レンズ位置調整機構 19 光源 20 受光部 24a,24b,25a,25b 受光素子 30 主制御部 2 Image display unit 3 Control circuit 4 Observation window 8 LED array 9 Lens 17 Lens position adjustment mechanism 19 Light source 20 Light receiving unit 24a, 24b, 25a, 25b Light receiving element 30 Main control unit
フロントページの続き (72)発明者 堀端 健司 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 野田 厚志 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Fターム(参考) 5G435 AA01 BB04 DD05 DD10 GG02 KK03 Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Horita, O-Muron Co., Ltd. (10) Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto (72) Inventor Atsushi No. 10, Hanazono-Todo-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto F term (reference) 5G435 AA01 BB04 DD05 DD10 GG02 KK03
Claims (2)
発光パターン生成手段と、この発光パターンを通過させ
てその虚像を生成するレンズと、前記発光パターンの虚
像による画像を観測するための観測窓とを備えたディス
プレイ装置において、 前記レンズの光軸方向における位置を調整するための位
置調整手段と、 前記レンズに対し、発光パターン生成手段側に配置さ
れ、観測窓に向けて光を投射する発光手段と、 前記観測窓および発光手段に対し一定の位置関係をもっ
て配置され、前記発光手段からの光に対する観測者の眼
からの反射光を受光する受光手段と、 前記受光手段における反射光の受光状態を用いて、観測
者の眼の焦点が前記発光パターンの虚像に合う位置に対
する眼のずれ量を検出する検出手段と、 前記検出された眼のずれ量に応じてレンズが変位するよ
うに、前記位置調整手段の動作を制御する制御手段とを
具備して成るディスプレイ装置。1. A light emitting pattern generating means for generating a light emitting pattern constituting an image, a lens for passing the light emitting pattern to generate a virtual image thereof, and an observation window for observing an image of the light emitting pattern by the virtual image. In a display device comprising: a position adjusting means for adjusting the position of the lens in the optical axis direction; and a light emitting means arranged on the light emitting pattern generating means side with respect to the lens, and projecting light toward an observation window. And a light receiving unit that is disposed with a fixed positional relationship with respect to the observation window and the light emitting unit, and receives reflected light from an observer's eye with respect to light from the light emitting unit, and a light receiving state of the reflected light in the light receiving unit. Detecting means for detecting a shift amount of the eye with respect to a position where the focus of the observer's eye matches the virtual image of the light emitting pattern; and As the lens is displaced according to the amount, a display device formed by a control means for controlling the operation of the position adjusting means.
切る方向に並べて配備された複数個の受光素子を具備
し、前記検出手段は、前記各受光素子毎の反射光の入射
量を用いて、前記眼のずれ量を検出する請求項1に記載
されたディスプレイ装置。2. The light receiving means includes a plurality of light receiving elements arranged side by side in a direction crossing an optical path of the reflected light, and the detecting means uses an incident amount of the reflected light for each of the light receiving elements. The display device according to claim 1, wherein the displacement amount of the eye is detected.
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Cited By (2)
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CN104898406A (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-09 | 联想(北京)有限公司 | Electronic device and acquisition control method |
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-
1998
- 1998-10-02 JP JP10280992A patent/JP2000112395A/en active Pending
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