JP2004061804A - Image display device - Google Patents

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JP2004061804A
JP2004061804A JP2002219402A JP2002219402A JP2004061804A JP 2004061804 A JP2004061804 A JP 2004061804A JP 2002219402 A JP2002219402 A JP 2002219402A JP 2002219402 A JP2002219402 A JP 2002219402A JP 2004061804 A JP2004061804 A JP 2004061804A
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JP2002219402A
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Japanese (ja)
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Yasushi Tanijiri
谷尻 靖
Hiroaki Ueda
上田 裕昭
Takeshi Endo
遠藤 毅
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Minolta Co Ltd
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Minolta Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glasses attachment type image display device which allows positions of optical pupils to be easily controlled to user's eyes. <P>SOLUTION: An image display device (1) is constituted of transparent plates (10L and 10R), an enclosure (20) for storing a liquid crystal display device therein, an attachment part (30), balancers (40L and 40R), and a hologram (11) being an eyepiece optical system provided in the center part of the transparent plate (10R). Light from the liquid crystal display device is made to go in the transparent plate (10R) and is guided to the hologram (11), and a magnified virtual image is provided by the hologram. The attachment part (30) is constituted of a spring member (31) like a coil and an enclosure (32) and a bridge of glasses is locked in such state that the bridge is held from forward and backward. A number of degrees of freedom is given to a locked position of the bridge in the attachment part (30) so that positions of optical pupils can be controlled. A centroid of the device is placed more backward than nose pads of glasses by balancers (40L and 40R) to enhance stability at the time of use. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の眼鏡に取り付けられて眼前にて使用される映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
使用者の眼鏡に取り付けられて、眼前にて映像を提供する映像表示装置が提案されている。このような映像表示装置は、映像を表示する表示部と、表示部からの光を眼に導いて映像の虚像を提供する接眼光学系とを備えるのが一般的であり、接眼光学系によって拡大虚像を提供することで、眼鏡に取り付けるのに適するように小型軽量化が図られている。
【0003】
眼鏡に取り付けるための構成にはいくつの提案がある。例えば、米国特許4753514では、表示部を駆動する駆動部を眼鏡のつるに取り付けるとともに、表示部および接眼光学系をアームによって駆動部で支持して眼前に位置させる構成が示されている。また、米国特許6023372では、表示部および駆動部を眼鏡のつるに取り付けるとともに、接眼光学系を表示部に固定して眼前に位置させる構成が示されている。
【0004】
また、特開平4−23580号では、表示部と接眼光学系が眼前に位置するように、装置全体を眼鏡のつるからレンズにわたって取り付けるようにしている。さらに、特開2000−112396号では、眼鏡のレンズの下部を前後から挟んで、接眼光学系が眼前に位置し、表示部がその下方に位置する構成が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
いずれの映像表示装置においても、装置の光学瞳と使用者の眼の位置が左右方向および上下方向に一致していなければ、使用者が観察する映像に欠けが生じる。
【0006】
ところが、米国特許4753514、米国特許6023372、および特開平4−23580号の構成では、表示部と接眼光学系の位置を左右方向や上下方向に移動させることができないため、使用者の眼に対する装置の光学瞳の位置にずれが生じ易い。しかも、装置が取り付けられる眼鏡のつるから接眼光学系を配置すべき眼の直前の位置までにはかなりの距離があり、使用者(の眼鏡)ごとに大きく相違する。このため、光学瞳をきわめて大きくしなければ、多くの使用者に適合する装置とすることはできない。
【0007】
しかし、光学瞳を大きくしようとすると、接眼光学系が大型化し、装置全体としても大型化、重量化することになる。これは、眼鏡に取り付けて使用する態様には好ましくない。
【0008】
一方、特開2000−112396号の構成では、観察者の眼の位置に対する装置の光学瞳の位置を調整することが可能である。しかしながら、眼鏡のレンズの大きさは様々であり、上下方向に大きいレンズと小さいレンズのいずれに対しても、接眼光学系が眼の直前に位置するように調整し得るようにすることは難しい。したがって、やはり光学瞳を大きくする必要があり、装置の大型化、重量化を招く。
【0009】
また、従来の映像表示装置は、重量のバランスについては特に考慮されていない。このため、装置を取り付けた眼鏡のバランスが悪く、快適に使用できない上に、光学瞳と使用者の眼の相対位置がずれ易い。
【0010】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、眼鏡に取り付けられる映像表示装置であって、使用者の眼に対する位置の調節が容易な、したがって、光学瞳をあまり大きくする必要がなく小型軽量化の容易なものを提供することを目的とする。また、重量バランスがよく、長時間使用するときでも使用者に不快感を与え難く、使用者の眼に対する光学瞳のずれの少ない映像表示装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、眼鏡に取り付けられる映像表示装置は、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡のブリッジに係止される装着部とを備える構成とする。
【0012】
この映像表示装置は、左右のレンズを連結するブリッジに装着部を係止することによって、眼鏡に取り付けられる。ブリッジから接眼光学系を配置する眼の直前までは距離が短く、使用者の眼鏡ごとに大きな差はない。したがって、光学瞳を特に大きくしなくても、多くの使用者の眼が光学瞳から外れ難く、欠けのない映像を提供することができる。
【0013】
前記目的を達成するために、本発明ではまた、眼鏡に取り付けられる映像表示装置は、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡に係止される装着部と、装置全体の重心を眼鏡の鼻当てよりも後方に位置させるバランサとを備える構成とする。
【0014】
一般に眼鏡は、レンズを有するフロント部が重いため、バランスが悪く動き易い。これに映像表示装置を取り付けると、その接眼光学系はフロント部近傍に位置することになるため、バランスがさらに悪いなり易い。しかし、装置にバランサを備えて、装置全体の重心を鼻当てよりも後方に位置させることで、バランスが悪化するの防止したり、逆にバランスを改善したりすることができる。
【0015】
本発明ではまた、眼鏡に取り付けられる映像表示装置は、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡に係止される装着部と、上下方向から挟む力を加えられて装着部の係止を解除する操作部とを備える構成とする。
【0016】
この映像表示装置は、使用者が操作部を上下方向から挟むだけで、眼鏡から取り外すことができる。逆に、操作部を挟んだ状態で装着部を眼鏡の係止部位に位置させて、操作部を挟むのを止めるだけで、眼鏡に取り付けることが可能である。したがって、眼鏡への着脱がきわめて容易であり、使用者は眼鏡を装着したままで、しかも片手で、外したり取り付けたりすることができる。
【0017】
本発明ではさらにまた、眼鏡に取り付けられる映像表示装置は、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する体積位相型ホログラムより成る接眼光学系と、表示部からの光を内部で反射して接眼光学系に導く透明な導光部と、眼鏡に係止される装着部とを備える構成とする。
【0018】
体積位相型ホログラムは、接眼光学系としての機能を有しながら、外界からの光を透過させることが可能であり、したがって、この映像表示装置は、表示部が表示した映像の虚像を外界の像に重ねて提供することができる。しかも、表示部から接眼光学系に映像を表す光を導く導光部も透明であって、外界からの光を透過させることができるため、外界の像を全く欠けがない状態で提供することが可能である。さらに、接眼光学系と導光部を薄くすることが可能であり、前後方向に薄く軽量な、眼鏡に取り付けて使用するのに適する形態の装置となる。
【0019】
上記の各映像表示装置は、左右方向および上下方向の少なくとも一方について、眼鏡における装着部の係止位置に自由度がある構成とするのが好ましい。このようにすると、装着部を係止する位置を変化させることで使用者の眼に対する光学瞳の位置を調整することが可能になり、光学瞳を大きくすることなく、多くの使用者が利用できる装置となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第1の実施形態の映像表示装置1を図1に示す。図1において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図、(c)は右方から見た側面図であり、部分的に透視して表している。
【0021】
映像表示装置1は、左右1対の透明板10L、10R、筐体20、装着部30、左右1対のバランサ40L、40R、およびケーブル50を備えており、使用者の眼鏡に取り付けて使用される。眼鏡に取り付けた状態の映像表示装置1を図2に示す。眼鏡80に取り付けた状態では、透明板10L、10Rがそれぞれ眼鏡80の左右のレンズ81L、81Rの直前に位置する。
【0022】
筐体20は、映像の提供に関わる光学系を収容しており、透明板10Rの上縁に固定されている。装着部30は、左右の透明板10L、10Rに固定されて両者を連結しており、また、眼鏡80への取り付けに用いられる。映像表示装置1は、装着部30をブリッジ83に係止することによって眼鏡80に取り付けられる。
【0023】
バランサ40L、40Rは、それぞれ透明板10L、10Rに固定されており、その重量によって映像表示装置1の全体の重心を、眼鏡80の鼻当て86よりも後方に位置させる。バランサ40L、40Rは、透明板10L、10Rの近くにヒンジ41を有しており、映像表示装置1は、バランサ40L、40Rが透明板10L、10Rに対して略垂直になる開いた状態と、略平行になる閉じた状態とを取ることができる。映像表示装置1は、開いた状態で眼鏡80に取り付けられる。眼鏡80に取り付けられた映像表示装置1は、バランサ40L、40Rが使用者の左右の側頭部に当接して、眼鏡80のブリッジ83と使用者の側頭部とによって支持される。
【0024】
ケーブル50は筐体20に接続されており、不図示の制御部からの電力、映像信号および制御信号を、筐体20内の表示部に供給する。なお、ケーブル50は、保持部材51によってバランサ40Rに取り付けられており、透明板10Rや筐体20の近くでたるむことがない。
【0025】
映像表示装置1の映像の提供に関する光学系を図3に示す。図3は、筐体20および透明板10Rの断面を表す。筐体20には、発光ダイオード71、凸レンズ72、および表示部である透過型液晶表示器73が収容されている。発光ダイオード71は、液晶表示器73を照明するための照明光を発する。液晶表示器73は、ケーブルを介して与えられる映像信号に応じて、その液晶層に映像を表示し、発光ダイオード71からの照明光を、液晶層で変調して表示した映像を表す映像光とする。レンズ72は、発光ダイオード71からの照明光を略平行光として液晶表示器73に導く。
【0026】
透明板10Rの上縁部は断面をくさび状とされており、液晶表示器73からの映像光はその端面を透過して透明板10R内に入る。透明板10Rに入った光は、対向する2つの表面で全反射されて下方に向かって進行する。透明板10Rの中央部には、接眼光学系として、体積位相型のホログラム11が設けられている。ホログラム11は、使用者の右眼に対向する位置に、下部ほど右眼に近づくように傾斜して設けられている。
【0027】
透明板10R内を進行する光は、ホログラム11によって回折反射されて、透明板10Rの使用者側の表面より出射し、眼鏡80のレンズ81Rを透過して使用者の眼に達する。ホログラム11は、使用者の右眼から数十cmないし数mの位置に、液晶表示器73が表示した映像の数倍の拡大虚像を提供するように設定されている。また、その光学瞳Pは、左右6mm、上下2mmの大きさである。このように上下方向に小さな光学瞳とすることにより、透明版10Rを薄く軽量にすることが可能である。
【0028】
ホログラム11は、映像光の波長とは異なる波長の光に対してはほとんど影響しないように設定されており、外界からの光は、ほとんど全てホログラム11を透過して使用者の右眼に達する。したがって、映像表示装置1は液晶表示器73に表示した映像を外界の像に重ねて提供することになる。透明板10Rも外界からの光を透過させる。したがって、使用者に提供される外界の像に欠けは生じない。なお、傾斜したホログラム11を透過する際に外界からの光に屈折が生じるが、その屈折はホログラム11に密接する透明板10Rで補正することが可能であり、したがって外界の像に歪みも生じない。
【0029】
発光ダイオード71としては、630nm、520nm、465nmの波長の光を発する3種を用いている。液晶表示器73は、映像の赤色成分、緑色成分、および青色成分を順に繰り返し表示するように制御され、発光ダイオード71は、液晶表示器73が表示する映像の色成分に対応する照明光を供給するように発光を制御される。すなわち、映像表示装置1は時分割表示によってカラー映像を提供する。
【0030】
光の波長とホログラム11の透過率および反射率との関係を図4に示す。ホログラム11は、上記の3つの波長において反射率が最大(約100%)になり、かつ、最大反射率の半値に対応する波長の幅が約20nmになるように設定されている。したがって、映像光は効率よく回折反射されて明るい映像が提供され、外界からの光も上記の3つの波長にごく近い波長のもの以外は透過して、自然な色合いの外界の像が提供される。なお、単一波長の光を発する1つの発光ダイオード71のみを備えて、単色の映像を提供することも可能である。その場合も、ホログラム11の反射率の半値幅は20nm程度とするとよい。
【0031】
全反射によって映像光をホログラム11に導く透明板10Rは、3mm程度あるいはそれ以下の厚さとすることが可能である。したがって、薄くかつ軽量である。
【0032】
光学瞳Pの大きさは、前述のように、左右6mm、上下2mm程度としておけばよい。光学瞳Pがこの大きさであれば、近視や遠視を矯正するための通常の眼鏡80のレンズ81Rを介しても、映像を鮮明に観察することができる。また、光学瞳Pをこの程度の大きさに設定しておけば、以下に述べる装着部30の特徴によって、欠けのない映像を様々な使用者に提供することができる。
【0033】
装着部30を図5に示す。図5において(a)は前方から見た正面図、(b)は右方から見た側面断面図である。装着部30は、弾性を有する金属を折り曲げてコイル状にしたばね部材31と、ばね部材31の一部を収容するとともに透明板10L、10Rを連結する筐体32より成る。ばね部材31は、前部31aのみ筐体32に収容されており、後部31bおよび前部31aと後部31bとを連結する上部31cは、筐体32外に位置している。
【0034】
ばね部材31の後部31bの表面は柔軟性と高い摩擦係数を有する樹脂またはゴム35で覆われており、ばね部材31の後部31bに対向する筐体32の後壁32aの外面も同様の樹脂またはゴム36で覆われている。また、ばね部材31の前部31aの下端は筐体32内で固定されている。ただし、上部31cは、前部31aの弾性によって前後に移動可能であり、これにより、後部31bと筐体32の距離が可変になっている。ばね部材31の後部31bの幅(左右方向の長さ)は、数mm程度であり、一般的な眼鏡80のブリッジ83の幅よりも小さい。また、ばね部材31および筐体32の高さ(上下方向の長さ)は1〜2cm程度であり、一般的な眼鏡80のブリッジ83の高さよりも大きい。
【0035】
ばね部材31の後部31bの上端には操作部材33が固定されている。操作部材33は、剛性を有する金属または樹脂で板状に形成されており、前方に向かって上昇するように傾斜している。筐体32を固定して操作部材33を上方から押し下げると、上部31cを介して上端が前部31aに連結されている後部31bは、下端が筐体32の後壁32aから離間する方向に傾斜する。使用者はこれを利用して映像表示装置1を眼鏡80に取り付ける。
【0036】
この様子を図6に示す。使用者は、矢印AおよびBに示したように、操作部材33および筐体32を上下方向から挟んで、ばね部材31の後部31bの下端を筐体32の後壁32aから大きく離間させておき、後部31bと後壁32aの間に眼鏡80のブリッジ83を位置させて、操作部材33と筐体32を挟むのを止める。筐体32の後壁32aとばね部材31の後部31bは、ブリッジ83を前後から挟むことになり、摩擦力によってブリッジ83に係止される。この状態を図7に示す。映像表示装置1を眼鏡80から取り外すときは、使用者はこの逆の操作を行えばよい。
【0037】
このように、映像表示装置1の眼鏡80への着脱はきわめて容易であり、片手の2本の指で行うことができる。また、使用者は眼鏡80を装着したままで、映像表示装置1を取り付けたり取り外したりすることができる。映像表示装置1はブリッジ83の厚さ(前後方向の長さ)が異なる眼鏡80にも取り付けることが可能である。この様子を図8に示す。図8において、太い線は薄い(例えば1.5mm)ブリッジ83に取り付けたときのばね部材31を、細い線は厚い(例えば4.5mm)ブリッジ83に取り付けたときのばね部材31を表す。
【0038】
前述のように、ばね部材31の後部31bの幅は通常の眼鏡80のブリッジ83の幅よりも小さく、また、後部31bの高さは眼鏡80のブリッジ83の高さよりも大きい。したがって、ブリッジ83における装着部30の係止位置には、左右方向、上下方向共に自由度があり、この自由度の範囲内で、眼鏡80に対する映像表示装置1の相対位置を調節することができる。左右の眼の幅は使用者によって異なるが、ブリッジ80から使用者の眼まで距離は左右の眼の幅の半分程度であって使用者によって大きく変動しないから、多くの使用者が自分の眼の直前に映像表示装置1の光学瞳Pを位置させることができる。
【0039】
また、眼鏡80のブリッジ83の厚さによらず、眼鏡80のレンズ81Rと透明板10Rの距離は略一定であり、したがって、光学瞳Pの前後方向の位置も略一定である。映像表示装置1では、これらの条件によって、光学瞳Pの大きさを左右6mm、上下2mmとすることが可能になっており、装置の大型化、重量化を招く接眼光学系の大型化が避けられる。
【0040】
映像表示装置1の重量バランスについて図9を参照して説明する。図9において、(a)は平面図、(b)は側面図である。Mはケーブル50を除く映像表示装置1の重量、Gはその重心、Maはバランサ40L、40Rおよびケーブル50を除いた全部位の重量、Gaはその重心、Mbはバランサ40L、40Rのみの重量、Gbはその重心を表す。また、Laは重心Gaと重心Gとの前後方向の距離、Lbは重心Gbと重心Gとの前後方向の距離、laは重心Gaと重心Gとの左右方向の距離、lbは重心Gbと重心Gとの左右方向の距離を表す。
【0041】
前後方向については、式1、式2が成り立ち、式2より式3が得られる。
M=Ma+Mb     … 式1
Ma×La=Mb×Lb … 式2
La=Lb×Mb/Ma … 式3
【0042】
式3より、Lbを大きくし、Mbを大きくすれば、全体の重心Gが後方に移動することが判る。バランサ40L、40Rはこの働きをしており、映像表示装置1では、全体の重心Gを、前後方向については、眼鏡の鼻当て86よりも後方に位置させている。これで、眼鏡80単独の重心よりも映像表示装置1を取り付けたときの重心が前方に移動するのが防止されて、全体が安定化する。なお、バランサ40L、40Rの重量Mbを大きくすると全重量Mが増大するので、バランサ40L、40Rを長くしてLbを大きくするのが好ましい。
【0043】
左右方向については、式4、式5が成り立ち、式5より式6が得られる。
M=Ma+Mb     … 式4
Ma×la=Mb×lb … 式5
la=lb×Mb/Ma … 式6
【0044】
式6より、lbを大きくし、Mbを大きくすれば全体の重心Gが左方に移動することが判る。バランサ40L、40Rはこの働きもしており、映像表示装置1では、右の透明板10Rのみに筐体20を設けた構成でありながら、全体の重心Gを、左右方向については、中央付近に設定している。これで左右方向のバランスも良好に保たれ、全体の安定性がさらに増す。また、使用者の一方の耳や側頭部(ここでは右側)に重量が偏って加わるのが避けられ、快適に使用することができる。なお、左右のバランサ40L、40Rは同じ重量とすることもできるが、左のバランサ40Lを右のバランサ40よりも重くすると、両者の重量の和を一定にしながらも、重心Gbを左右の中央から離す(lbを大きくする)ことができて、好ましい。
【0045】
なお、ここでは、ケーブル50は右耳で支持することができるので、ケーブル50の重量については考慮していないが、ケーブル50が重い場合はその重量も考慮してバランサ40L、40Rの重量や長さを設定するとよい。また、映像信号や制御信号を無線で供給する場合は、当然ケーブルの重量を考慮する必要はなくなる。
【0046】
第2の実施形態の映像表示装置2を図10に示す。図10において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図、(c)は右方から見た側面図である。映像表示装置2は、上記の映像表示装置1から、左の透明板10Lとバランサ40L、40Rを省略したもであり、透明板10Rには右のバランサ40Rに代えて、第2の装着部60が固定されている。眼鏡80のブリッジに取り付けるための装着部30や、映像を提供する光学系の構成は前述のとおりである。
【0047】
装着部60は、眼鏡80のヨロイ87R(図2参照)に係止される。装着部60は、透明板10Rに固定された固定部材61と、固定部材61に支持されて、左右方向(図10(a)のx方向)と前後方向(図10(c)のy方向)に移動可能な移動部材62より成る。移動部材62は断面がU字状であり、眼鏡80のヨロイ87Rを前後から挟む形態で係止される。
【0048】
固定部材61と移動部材62は摩擦力によって係合しており、僅かな力では両者の相対位置は変化しない。ただし、やや大きな力を加えると、移動部材62を固定部材61に対して、左右方向および前後方向に変位させることができる。眼鏡80によって、レンズ81L、81Rの大きさは大きく異なり、ヨロイ87L、87Rの高さ(上下方向の長さ)や前後方向の位置も異なるが、移動部材62を有する装着部60は、様々な眼鏡80に適合する。
【0049】
映像表示装置2では、使用者の頭部を両側から挟むバランサ40L、40Rは存在しないものの、装着部30をブリッジ83に係止させ、装着部60をヨロイ87に係止させることで、眼鏡80に安定して取り付けることができる。しかも、装着部60は左右方向、上下方向共に移動可能であり、装着部30も前述のように左右方向、上下方向に移動可能であるから、光学瞳Pの位置の調節も容易である。
【0050】
第3の実施形態の映像表示装置3を図11に示す。図11において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図、(c)は右方から見た側面図である。映像表示装置3は、第1の実施形態の映像表示装置1の2つの透明板10L、10Rに相当する1つの透明板10を備えるとともに、バランサ40L、40Rを省略したものである。透明板10は曲面である。また、ブリッジ83に係止する装着部30は、透明板10の左右中央に固定されている。
【0051】
第4の実施形態の映像表示装置4を図12に示す。図12において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図、(c)は右方から見た側面図である。映像表示装置4は、上記の映像表示装置3を修飾して、装着部30と同様の構成の装着部30L、30Rを透明板10の左右両端に固定したものである。装着部30L、30Rは、眼鏡80の左右のヨロイ87L、87Rに係止される。
【0052】
映像表示装置4では、装着部30L、30Rの係止位置によって光学瞳Pの位置を、第1の実施形態の映像表示装置1と同様に調節することができる。しかも、眼鏡80の両端に取り付けるため、安定性が高く、回転等が確実に防止される。
【0053】
第5の実施形態の映像表示装置5を図13に示す。図13において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図である。映像表示装置5は、第1の実施形態の映像表示装置1を修飾して、一方の透明板10Lを省略し、眼鏡80のレンズ81Lの上縁に沿う形状のアーム52によって、バランサ40Lを装着部30に連結したものである。
【0054】
第6の実施形態の映像表示装置6を図14に示す。図14において、(a)は上方から見た平面図、(b)は前方から見た正面図である。映像表示装置6は、第1の実施形態の映像表示装置1を修飾して、映像を提供するための構成を左右の透明板10L、10Rそれぞれに対して備えて、両眼に映像を提供するようにしたものである。すなわち、映像表示装置6は、前述の発光ダイオード71、レンズ72、および液晶表示器73を収容した2つの筐体20L、20R、左右の透明板10L、10Rそれぞれの中央部に設けられ接眼光学系を成す2つのホログラム11L、11R、ならびに2本のケーブル50L、50Rを有する。
【0055】
眼鏡80のブリッジ83に係止する装着部30の構成は前述のとおりである。映像表示装置6においては、光学瞳Pの位置を左右方向に調整することはできないが、ブリッジ83から眼までの距離の使用者ごとの差異は小さいので、第1の映像表示装置1よりも光学瞳Pを左右方向に少し大きくするだけで、多くの使用者に適合する装置となる。また、上下方向については、装着部30L、30Rの係止位置で光学瞳Pの位置を調整することが可能であるから、光学瞳Pを大きくする必要はない。接眼光学系として体積位相型ホログラム11L、11Rを用いるため、光学瞳Pを非円形にすることは容易である。
【0056】
【発明の効果】
眼鏡に取り付けられる映像表示装置を、本発明のように、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡のブリッジに係止される装着部とを備える構成とすると、光学瞳を特に大きくしなくても、多くの使用者の眼が光学瞳から外れ難く、欠けのない映像を提供することができるようになり、使用態様に適する小型軽量な装置となる。
【0057】
眼鏡に取り付けられる映像表示装置を、本発明のように、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡に係止される装着部と、装置全体の重心を眼鏡の鼻当てよりも後方に位置させるバランサとを備える構成とすると、重量バランスが改善されて装置と眼鏡が安定し、快適に使用することができる。また、観察者の眼が装置の光学瞳から外れ難く、常に欠けのない映像を提供することができる
【0058】
また、眼鏡に取り付けられる映像表示装置を、本発明のように、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、眼鏡に係止される装着部と、上下方向から挟む力を加えられて装着部の係止を解除する操作部とを備える構成とすると、眼鏡への着脱がきわめて容易になる。
【0059】
さらにまた、眼鏡に取り付けられる映像表示装置を、本発明のように、映像を表示する表示部と、表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する体積位相型ホログラムより成る接眼光学系と、表示部からの光を内部で反射して接眼光学系に導く透明な導光部と、眼鏡に係止される装着部とを備える構成とすると、映像を外界の像に重ねて提供することが可能であり、しかも、外界の像に欠けが生じるのを避けることができる。さらに、前後方向に薄く軽量な、眼鏡に取り付けて使用するのに適する形態の装置となる。
【0060】
本発明の各映像表示装置を、左右方向および上下方向の少なくとも一方について、眼鏡における装着部の係止位置に自由度がある構成とすると、装着部を係止する位置を変化させることで使用者の眼に対する光学瞳の位置を調整することが可能になる。したがって、光学瞳を大きくすることなく、多くの使用者が利用できる装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、正面図(b)、および側面図(c)。
【図2】第1の実施形態の映像表示装置を眼鏡に取り付けた状態を示す平面図。
【図3】第1の実施形態の映像表示装置の筐体および透明板の縦断面図。
【図4】第1の実施形態の接眼光学系を成すホログラムの透過率および反射率と波長の関係を模式的に示す図。
【図5】第1の実施形態の映像表示装置の装着部の正面図(a)、および側面断面図(b)。
【図6】第1の実施形態の映像表示装置を眼鏡に取り付ける際の装着部の縦断面図。
【図7】第1の実施形態の映像表示装置を眼鏡に取り付けたときの装着部の縦断面図。
【図8】第1の実施形態の映像表示装置をブリッジの厚さが異なる眼鏡に取り付けたときの装着部の縦断面図。
【図9】第1の実施形態の映像表示装置の全体および一部の重心を示す平面図(a)、および側面図(b)。
【図10】第2の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、正面図(b)、および側面図(c)。
【図11】第3の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、正面図(b)、および側面図(c)。
【図12】第4の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、正面図(b)、および側面図(c)。
【図13】第5の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、および正面図(b)。
【図14】第6の実施形態の映像表示装置の平面図(a)、および正面図(b)。
【符号の説明】
1、2、3、4、5、6 映像表示装置
10、10L、10R 透明板
11、11L、11R 体積位相型ホログラム(接眼光学系)
20、20L、20R 筐体
30、30L、30R 装着部
31  ばね部材
31a ばね部材前部
31b ばね部材後部
31c ばね部材上部
32  筐体
32a 筐体後壁
33  操作部材
40L、40R バランサ
50、50L、50R ケーブル
60  装着部
61  固定部材
62  可動部材
71  発光ダイオード
72  凸レンズ
73  透過型液晶表示器(表示部)
80  眼鏡
81L、81R レンズ
83  ブリッジ
86  鼻当て
87L、87R ヨロイ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device attached to a user's glasses and used in front of the user.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There has been proposed an image display device which is attached to a user's glasses and provides an image in front of the eyes. Such an image display device generally includes a display unit that displays an image, and an eyepiece optical system that guides light from the display unit to the eye to provide a virtual image of the image, and is enlarged by the eyepiece optical system. By providing a virtual image, reduction in size and weight has been achieved so as to be suitable for attachment to eyeglasses.
[0003]
There are several proposals for a configuration for attaching to glasses. For example, U.S. Pat. No. 4,753,514 discloses a configuration in which a drive unit for driving a display unit is attached to a temple of glasses, and the display unit and the eyepiece optical system are supported by the drive unit by an arm and positioned in front of the eyes. U.S. Pat. No. 6,033,372 discloses a configuration in which a display unit and a drive unit are attached to a temple of glasses, and an eyepiece optical system is fixed to the display unit and positioned in front of the eyes.
[0004]
In JP-A-4-23580, the entire apparatus is mounted from the vine to the lens so that the display unit and the eyepiece optical system are located in front of the eyes. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-112396 discloses a configuration in which the eyepiece optical system is located in front of the eye and the display unit is located below the eyeglass lens with the lower part of the lens of the eyeglasses sandwiched from front and rear.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the image display devices, if the position of the optical pupil of the device and the position of the user's eyes do not match in the left-right direction and the up-down direction, the image observed by the user will lack.
[0006]
However, in the configurations of U.S. Pat. No. 4,753,514, U.S. Pat. No. 6,023,372, and JP-A-4-23580, the positions of the display unit and the eyepiece optical system cannot be moved in the left-right direction or the up-down direction. The position of the optical pupil easily shifts. In addition, there is a considerable distance from the vine of the glasses to which the device is attached to the position immediately before the eye on which the eyepiece optical system is to be arranged, and the distance greatly differs for each user (glasses). For this reason, unless the optical pupil is made extremely large, the device cannot be adapted to many users.
[0007]
However, if the optical pupil is to be enlarged, the size of the eyepiece optical system increases, and the size and weight of the entire apparatus also increase. This is not preferable for a mode used by attaching to eyeglasses.
[0008]
On the other hand, in the configuration of JP-A-2000-112396, it is possible to adjust the position of the optical pupil of the apparatus with respect to the position of the observer's eye. However, the size of the lens of the eyeglasses varies, and it is difficult to adjust the eyepiece optical system so that the eyepiece optical system is located immediately in front of the eye for both large and small lenses in the vertical direction. Therefore, it is necessary to enlarge the optical pupil, which leads to an increase in size and weight of the apparatus.
[0009]
Further, in the conventional video display device, no particular consideration is given to the weight balance. For this reason, the balance of the glasses to which the device is attached is poor, and the glasses cannot be used comfortably, and the relative position between the optical pupil and the user's eye is likely to shift.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and is an image display device attached to eyeglasses, in which adjustment of a position with respect to a user's eye is easy, and therefore, it is necessary to make an optical pupil too large. It is an object of the present invention to provide a compact and lightweight one that is easy to reduce. It is another object of the present invention to provide an image display device that has a good weight balance, is less likely to cause discomfort to the user even when used for a long time, and has a small shift of the optical pupil with respect to the user's eyes.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a video display device attached to spectacles, a display unit that displays a video, an eyepiece optical system that provides a viewer with a virtual image of the video displayed by the display unit, And a mounting portion locked to the bridge.
[0012]
This video display device is attached to spectacles by locking a mounting portion to a bridge connecting left and right lenses. The distance from the bridge to the position immediately before the eye on which the eyepiece optical system is arranged is short, and there is no great difference for each eyeglass of the user. Therefore, even if the optical pupil is not particularly large, eyes of many users are unlikely to deviate from the optical pupil, and it is possible to provide an image without any omission.
[0013]
In order to achieve the above object, the present invention also provides an image display device attached to eyeglasses, a display unit that displays an image, an eyepiece optical system that provides a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit, and eyeglasses. And a balancer that positions the center of gravity of the entire apparatus behind the nose pad of the glasses.
[0014]
In general, the spectacles have a heavy front portion having a lens, and therefore have poor balance and are easy to move. When the image display device is attached to the image display device, the eyepiece optical system is located near the front portion, so that the balance tends to be further deteriorated. However, by equipping the device with a balancer and positioning the center of gravity of the entire device behind the nose pad, it is possible to prevent the balance from deteriorating or to improve the balance.
[0015]
In the present invention, the image display device attached to the eyeglasses, a display unit that displays an image, an eyepiece optical system that provides a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit, and a mounting unit that is locked by the eyeglasses. And an operation unit for applying a pinching force from above and below to release the locking of the mounting unit.
[0016]
This video display device can be removed from the glasses simply by the user sandwiching the operation unit from above and below. Conversely, it is possible to attach the mounting portion to the eyeglasses simply by positioning the mounting portion at the locking portion of the eyeglasses with the operation portion interposed therebetween and stopping the operation portion from being interposed. Therefore, attachment and detachment to the eyeglasses is extremely easy, and the user can remove or attach the eyeglasses with one hand while wearing the eyeglasses.
[0017]
According to the present invention, the image display device attached to the glasses further includes a display unit for displaying an image, an eyepiece optical system including a volume phase hologram for providing a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit, and a display unit. A transparent light guide that reflects light from the inside to guide the light to the eyepiece optical system, and a mounting portion that is locked by the eyeglasses.
[0018]
The volume phase hologram can transmit light from the outside while having a function as an eyepiece optical system. Therefore, this image display device converts a virtual image of an image displayed by the display unit into an image of the outside world. Can be provided repeatedly. In addition, the light guide that guides light representing an image from the display unit to the eyepiece optical system is also transparent and can transmit light from the outside world, so that an image of the outside world can be provided without any omission. It is possible. Furthermore, it is possible to make the eyepiece optical system and the light guide part thinner, so that the device is thin and light in the front-rear direction and is in a form suitable for use by attaching to eyeglasses.
[0019]
It is preferable that each of the above-described image display devices has a configuration in which at least one of the left-right direction and the up-down direction has a degree of freedom in the locking position of the mounting portion in the glasses. With this configuration, it is possible to adjust the position of the optical pupil with respect to the user's eye by changing the position at which the mounting portion is locked, so that many users can use the optical pupil without increasing the optical pupil. Device.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a video display device 1 according to the first embodiment. In FIG. 1, (a) is a plan view as viewed from above, (b) is a front view as viewed from front, and (c) is a side view as viewed from the right, which is partially transparently represented.
[0021]
The video display device 1 includes a pair of left and right transparent plates 10L and 10R, a housing 20, a mounting unit 30, a pair of right and left balancers 40L and 40R, and a cable 50, and is used by being attached to the user's glasses. You. FIG. 2 shows the image display device 1 attached to eyeglasses. When attached to the glasses 80, the transparent plates 10L and 10R are located immediately before the left and right lenses 81L and 81R of the glasses 80, respectively.
[0022]
The housing 20 houses an optical system related to the provision of an image, and is fixed to the upper edge of the transparent plate 10R. The mounting portion 30 is fixed to the left and right transparent plates 10L and 10R to connect the two, and is used for mounting to the glasses 80. The image display device 1 is attached to the spectacles 80 by locking the attachment unit 30 to the bridge 83.
[0023]
The balancers 40L, 40R are fixed to the transparent plates 10L, 10R, respectively, and their weight positions the center of gravity of the entire image display device 1 behind the nose pad 86 of the glasses 80. The balancers 40L and 40R have hinges 41 near the transparent plates 10L and 10R, and the image display device 1 has an open state where the balancers 40L and 40R are substantially perpendicular to the transparent plates 10L and 10R. It can be in a closed state that is substantially parallel. The image display device 1 is attached to the glasses 80 in an open state. In the image display device 1 attached to the glasses 80, the balancers 40 </ b> L and 40 </ b> R abut against the left and right temporal regions of the user, and are supported by the bridge 83 of the spectacles 80 and the temporal region of the user.
[0024]
The cable 50 is connected to the housing 20, and supplies power, a video signal, and a control signal from a control unit (not shown) to a display unit in the housing 20. Note that the cable 50 is attached to the balancer 40R by the holding member 51, and does not slack near the transparent plate 10R or the housing 20.
[0025]
FIG. 3 shows an optical system for providing an image of the image display device 1. FIG. 3 shows a cross section of the housing 20 and the transparent plate 10R. The housing 20 houses a light emitting diode 71, a convex lens 72, and a transmissive liquid crystal display 73 as a display unit. The light emitting diode 71 emits illumination light for illuminating the liquid crystal display 73. The liquid crystal display 73 displays an image on the liquid crystal layer according to an image signal given via a cable, and modulates the illumination light from the light emitting diode 71 with the image light representing the image displayed by being modulated by the liquid crystal layer. I do. The lens 72 guides the illumination light from the light emitting diode 71 to the liquid crystal display 73 as substantially parallel light.
[0026]
The upper edge of the transparent plate 10R has a wedge-shaped cross section, and image light from the liquid crystal display 73 passes through the end face and enters the transparent plate 10R. Light that has entered the transparent plate 10R is totally reflected by the two opposing surfaces and travels downward. At the center of the transparent plate 10R, a volume phase type hologram 11 is provided as an eyepiece optical system. The hologram 11 is provided at a position facing the right eye of the user so as to be inclined so that the lower part approaches the right eye.
[0027]
The light traveling in the transparent plate 10R is diffracted and reflected by the hologram 11, exits from the surface of the transparent plate 10R on the user side, passes through the lens 81R of the glasses 80, and reaches the user's eyes. The hologram 11 is set to provide an enlarged virtual image several times larger than the image displayed by the liquid crystal display 73 at a position several tens of cm to several meters from the right eye of the user. The optical pupil P has a size of 6 mm left and right and 2 mm vertically. By using a small optical pupil in the vertical direction in this way, it is possible to make the transparent plate 10R thin and lightweight.
[0028]
The hologram 11 is set so as to hardly affect light having a wavelength different from the wavelength of the image light, and almost all light from the outside passes through the hologram 11 and reaches the right eye of the user. Therefore, the image display device 1 provides the image displayed on the liquid crystal display 73 so as to overlap the image of the outside world. The transparent plate 10R also transmits light from the outside. Therefore, the image of the outside world provided to the user is not chipped. It should be noted that when transmitted through the inclined hologram 11, refraction occurs in the light from the outside. The refraction can be corrected by the transparent plate 10R which is in close contact with the hologram 11, so that no distortion occurs in the image of the outside. .
[0029]
As the light emitting diode 71, three kinds of light emitting light having wavelengths of 630 nm, 520 nm, and 465 nm are used. The liquid crystal display 73 is controlled so as to repeatedly display the red component, the green component, and the blue component of the image in order, and the light emitting diode 71 supplies illumination light corresponding to the color component of the image displayed by the liquid crystal display 73. The emission is controlled so that That is, the image display device 1 provides a color image by time division display.
[0030]
FIG. 4 shows the relationship between the wavelength of light and the transmittance and reflectance of the hologram 11. The hologram 11 is set so that the reflectance becomes the maximum (about 100%) at the above three wavelengths, and the width of the wavelength corresponding to the half value of the maximum reflectance becomes about 20 nm. Therefore, the image light is efficiently diffracted and reflected to provide a bright image, and light from the outside is transmitted except for those having wavelengths very close to the above three wavelengths, thereby providing an image of the outside with a natural hue. . In addition, it is also possible to provide a monochromatic image by providing only one light emitting diode 71 that emits light of a single wavelength. Also in that case, the half width of the reflectance of the hologram 11 is preferably set to about 20 nm.
[0031]
The transparent plate 10R that guides the image light to the hologram 11 by total reflection can have a thickness of about 3 mm or less. Therefore, it is thin and lightweight.
[0032]
As described above, the size of the optical pupil P may be about 6 mm on the left and right and about 2 mm on the up and down. If the optical pupil P is of this size, the image can be clearly observed even through the lens 81R of the normal glasses 80 for correcting myopia and hyperopia. In addition, if the optical pupil P is set to such a size, it is possible to provide various users with images without any missing parts due to the characteristics of the mounting unit 30 described below.
[0033]
The mounting part 30 is shown in FIG. 5A is a front view as viewed from the front, and FIG. 5B is a side sectional view as viewed from the right. The mounting portion 30 includes a spring member 31 formed by bending a metal having elasticity into a coil shape, and a housing 32 that accommodates a part of the spring member 31 and connects the transparent plates 10L and 10R. Only the front part 31a of the spring member 31 is accommodated in the housing 32, and the rear part 31b and the upper part 31c connecting the front part 31a and the rear part 31b are located outside the housing 32.
[0034]
The surface of the rear portion 31b of the spring member 31 is covered with a resin or rubber 35 having flexibility and a high coefficient of friction, and the outer surface of the rear wall 32a of the housing 32 facing the rear portion 31b of the spring member 31 is formed of the same resin or resin. It is covered with rubber 36. The lower end of the front part 31 a of the spring member 31 is fixed inside the housing 32. However, the upper portion 31c is movable back and forth by the elasticity of the front portion 31a, and thereby the distance between the rear portion 31b and the housing 32 is variable. The width (length in the left-right direction) of the rear portion 31b of the spring member 31 is about several mm, and is smaller than the width of the bridge 83 of the general glasses 80. The height (length in the vertical direction) of the spring member 31 and the housing 32 is about 1 to 2 cm, which is larger than the height of the bridge 83 of the general glasses 80.
[0035]
An operation member 33 is fixed to an upper end of a rear portion 31b of the spring member 31. The operation member 33 is formed in a plate shape from rigid metal or resin, and is inclined so as to rise forward. When the housing 32 is fixed and the operation member 33 is pressed down from above, the rear portion 31b whose upper end is connected to the front portion 31a via the upper portion 31c is inclined in a direction in which the lower end is separated from the rear wall 32a of the housing 32. I do. The user uses this to attach the video display device 1 to the glasses 80.
[0036]
This is shown in FIG. As shown by arrows A and B, the user sandwiches the operation member 33 and the housing 32 from above and below, and keeps the lower end of the rear portion 31b of the spring member 31 far away from the rear wall 32a of the housing 32. Then, the bridge 83 of the glasses 80 is positioned between the rear portion 31b and the rear wall 32a to stop the operation member 33 and the housing 32 from being sandwiched. The rear wall 32a of the housing 32 and the rear portion 31b of the spring member 31 sandwich the bridge 83 from front and rear, and are locked to the bridge 83 by frictional force. FIG. 7 shows this state. When removing the video display device 1 from the glasses 80, the user only has to perform the reverse operation.
[0037]
As described above, the attachment / detachment of the video display device 1 to / from the glasses 80 is extremely easy, and can be performed with two fingers of one hand. In addition, the user can attach and detach the video display device 1 while wearing the glasses 80. The image display device 1 can be attached to eyeglasses 80 having different thicknesses (length in the front-rear direction) of the bridge 83. This is shown in FIG. In FIG. 8, a thick line represents the spring member 31 when attached to a thin (for example, 1.5 mm) bridge 83, and a thin line represents the spring member 31 when attached to a thick (for example, 4.5 mm) bridge 83.
[0038]
As described above, the width of the rear part 31b of the spring member 31 is smaller than the width of the bridge 83 of the normal glasses 80, and the height of the rear part 31b is larger than the height of the bridge 83 of the glasses 80. Therefore, the locking position of the mounting portion 30 in the bridge 83 has a degree of freedom in the left-right direction and the up-down direction, and the relative position of the video display device 1 with respect to the glasses 80 can be adjusted within the range of the degree of freedom. . Although the width of the left and right eyes varies depending on the user, the distance from the bridge 80 to the eyes of the user is about half of the width of the left and right eyes and does not vary greatly depending on the user. The optical pupil P of the image display device 1 can be located immediately before.
[0039]
Further, regardless of the thickness of the bridge 83 of the spectacles 80, the distance between the lens 81R of the spectacles 80 and the transparent plate 10R is substantially constant, and therefore, the position of the optical pupil P in the front-back direction is also substantially constant. In the image display device 1, under these conditions, the size of the optical pupil P can be set to 6 mm on the left and right and 2 mm on the upper and lower sides, so that the size of the eyepiece optical system, which causes an increase in size and weight of the device, is avoided. Can be
[0040]
The weight balance of the image display device 1 will be described with reference to FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a side view. M is the weight of the image display device 1 excluding the cable 50, G is its center of gravity, Ma is the weight of all parts except the balancers 40L, 40R and the cable 50, Ga is its center of gravity, Mb is the weight of only the balancers 40L, 40R, Gb represents the center of gravity. La is the distance in the front-rear direction between the center of gravity Ga and the center of gravity G, Lb is the distance in the front-rear direction between the center of gravity Gb and the center of gravity G, la is the distance in the left-right direction between the center of gravity Ga and the center of gravity G, and lb is the center of gravity Gb and the center of gravity. It represents the distance in the left-right direction from G.
[0041]
In the front-back direction, Equations 1 and 2 hold, and Equation 2 gives Equation 3.
M = Ma + Mb Equation 1
Ma × La = Mb × Lb Equation 2
La = Lb × Mb / Ma Equation 3
[0042]
From Equation 3, it can be seen that if Lb is increased and Mb is increased, the entire center of gravity G moves rearward. The balancers 40L and 40R perform this function, and in the image display device 1, the entire center of gravity G is located behind the nose pad 86 of the glasses in the front-back direction. This prevents the center of gravity when the image display device 1 is attached from moving forward relative to the center of gravity of the glasses 80 alone, and the whole is stabilized. Note that increasing the weight Mb of the balancers 40L and 40R increases the total weight M. Therefore, it is preferable to lengthen the balancers 40L and 40R to increase Lb.
[0043]
Equations 4 and 5 hold for the left-right direction, and Equation 6 is obtained from Equation 5.
M = Ma + Mb Equation 4
Ma × la = Mb × lb Equation 5
la = lb × Mb / Ma Equation 6
[0044]
From Equation 6, it can be seen that if lb is increased and Mb is increased, the entire center of gravity G moves to the left. The balancers 40L and 40R also perform this function. In the video display device 1, the overall center of gravity G is set near the center in the left-right direction, while the housing 20 is provided only on the right transparent plate 10R. are doing. As a result, the balance in the left-right direction is well maintained, and the overall stability is further increased. In addition, it is possible to prevent the weight from being unevenly applied to one ear or the temporal region (here, the right side) of the user, so that the user can use the device comfortably. Note that the left and right balancers 40L and 40R can have the same weight. However, if the left balancer 40L is heavier than the right balancer 40, the center of gravity Gb is shifted from the left and right centers while keeping the sum of the weights constant. It can be separated (increase lb), which is preferable.
[0045]
Here, since the cable 50 can be supported by the right ear, the weight of the cable 50 is not taken into consideration. However, when the cable 50 is heavy, the weight and length of the balancers 40L and 40R are also taken into account in consideration of the weight. It is good to set. Also, when video signals and control signals are supplied wirelessly, it is not necessary to consider the weight of the cable.
[0046]
FIG. 10 shows an image display device 2 according to the second embodiment. 10A is a plan view seen from above, FIG. 10B is a front view seen from the front, and FIG. 10C is a side view seen from the right. The image display device 2 is obtained by omitting the left transparent plate 10L and the balancers 40L and 40R from the image display device 1 described above. The transparent plate 10R includes a second mounting portion 60 instead of the right balancer 40R. Has been fixed. The configuration of the mounting unit 30 for mounting on the bridge of the glasses 80 and the configuration of the optical system for providing an image are as described above.
[0047]
The mounting portion 60 is locked to the stalk 87R (see FIG. 2) of the spectacles 80. The mounting portion 60 is fixed to the transparent plate 10R by a fixing member 61, and supported by the fixing member 61, and has a left-right direction (x direction in FIG. 10A) and a front-rear direction (y direction in FIG. 10C). And a movable member 62 which can be moved. The moving member 62 has a U-shaped cross section, and is locked so as to sandwich the yoke 87R of the glasses 80 from front and rear.
[0048]
The fixed member 61 and the moving member 62 are engaged with each other by frictional force, and the relative position of the two does not change with a slight force. However, when a relatively large force is applied, the moving member 62 can be displaced in the left-right direction and the front-back direction with respect to the fixed member 61. Depending on the spectacles 80, the sizes of the lenses 81L and 81R greatly differ, and the heights (lengths in the up-down direction) and the positions in the front-rear direction of the straps 87L and 87R also differ. Compatible with glasses 80.
[0049]
In the image display device 2, although the balancers 40L and 40R sandwiching the user's head from both sides do not exist, the spectacles 80 are locked by locking the mounting portion 30 to the bridge 83 and locking the mounting portion 60 to the yoke 87. Can be attached stably. In addition, since the mounting unit 60 can move in the left-right direction and the up-down direction, and the mounting unit 30 can also move in the left-right direction and the up-down direction as described above, the position of the optical pupil P can be easily adjusted.
[0050]
FIG. 11 shows a video display device 3 according to the third embodiment. 11A is a plan view viewed from above, FIG. 11B is a front view viewed from the front, and FIG. 11C is a side view viewed from the right. The image display device 3 includes one transparent plate 10 corresponding to the two transparent plates 10L and 10R of the image display device 1 of the first embodiment, and omits the balancers 40L and 40R. The transparent plate 10 is a curved surface. Further, the mounting portion 30 that is locked to the bridge 83 is fixed to the left and right centers of the transparent plate 10.
[0051]
FIG. 12 shows a video display device 4 according to the fourth embodiment. 12, (a) is a plan view as viewed from above, (b) is a front view as viewed from the front, and (c) is a side view as viewed from the right. The image display device 4 is obtained by modifying the above-described image display device 3 and fixing mounting portions 30L and 30R having the same configuration as the mounting portion 30 to the left and right ends of the transparent plate 10. The mounting portions 30L and 30R are locked to the left and right stalks 87L and 87R of the glasses 80.
[0052]
In the image display device 4, the position of the optical pupil P can be adjusted in the same manner as in the image display device 1 of the first embodiment, depending on the locking positions of the mounting portions 30L and 30R. In addition, since it is attached to both ends of the spectacles 80, the stability is high and rotation and the like are reliably prevented.
[0053]
FIG. 13 shows a video display device 5 according to the fifth embodiment. 13A is a plan view as viewed from above, and FIG. 13B is a front view as viewed from the front. The image display device 5 is obtained by modifying the image display device 1 of the first embodiment, omitting one of the transparent plates 10L, and mounting the balancer 40L by an arm 52 having a shape along the upper edge of the lens 81L of the glasses 80. It is connected to the unit 30.
[0054]
FIG. 14 shows a video display device 6 according to the sixth embodiment. 14A is a plan view as viewed from above, and FIG. 14B is a front view as viewed from the front. The image display device 6 modifies the image display device 1 of the first embodiment to provide a configuration for providing an image to each of the left and right transparent plates 10L and 10R, and provides an image to both eyes. It is like that. That is, the image display device 6 is provided at the center of each of the two housings 20L and 20R housing the light emitting diode 71, the lens 72, and the liquid crystal display 73, and the left and right transparent plates 10L and 10R. Holograms 11L and 11R, and two cables 50L and 50R.
[0055]
The configuration of the mounting portion 30 that is locked to the bridge 83 of the glasses 80 is as described above. In the image display device 6, the position of the optical pupil P cannot be adjusted in the left-right direction. However, since the difference between the distance from the bridge 83 to the eyes for each user is small, the position of the optical pupil P is smaller than the first image display device 1. By making the pupil P slightly larger in the left-right direction, the device can be adapted to many users. In the vertical direction, the position of the optical pupil P can be adjusted at the position where the mounting portions 30L and 30R are locked, so that it is not necessary to enlarge the optical pupil P. Since the volume phase holograms 11L and 11R are used as the eyepiece optical system, it is easy to make the optical pupil P non-circular.
[0056]
【The invention's effect】
The image display device attached to the spectacles is, as in the present invention, a display unit that displays an image, an eyepiece optical system that provides a virtual image of the image displayed by the display unit to an observer, and is locked to a bridge of the spectacles. With the configuration including the mounting portion, many users' eyes are unlikely to deviate from the optical pupil without providing an especially large optical pupil, and it is possible to provide an image without any chipping, which is suitable for a usage mode. It becomes a small and lightweight device.
[0057]
An image display device attached to spectacles, as in the present invention, a display unit that displays an image, an eyepiece optical system that provides a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit, and a mounting unit that is locked to the spectacles If the balancer is provided with the center of gravity of the entire device located behind the nose pad of the glasses, the weight balance is improved, and the device and the glasses can be stably used. In addition, the observer's eyes are unlikely to deviate from the optical pupil of the device, and can always provide a picture without missing parts.
[0058]
Further, the image display device attached to the eyeglasses is, as in the present invention, a display unit for displaying an image, an eyepiece optical system for providing a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit, and is locked to the eyeglasses. With a configuration including the mounting portion and an operation portion that releases the locking of the mounting portion by applying a force to pinch the mounting portion from above and below, attachment and detachment to and from the glasses becomes extremely easy.
[0059]
Furthermore, an image display device attached to the glasses, as in the present invention, a display unit for displaying an image, and an eyepiece optical system including a volume phase hologram for providing a viewer with a virtual image of the image displayed by the display unit. A transparent light guide unit that internally reflects light from the display unit and guides the light to the eyepiece optical system, and a mounting unit that is locked to the eyeglasses. And it is possible to avoid the occurrence of chipping in the image of the outside world. Further, the device is thin and lightweight in the front-rear direction, and is in a form suitable for use by attaching to eyeglasses.
[0060]
When each of the image display devices of the present invention is configured to have a degree of freedom in the locking position of the mounting portion in the eyeglasses in at least one of the left-right direction and the up-down direction, the user can change the locking position of the mounting portion to change the user's position. It is possible to adjust the position of the optical pupil with respect to the other eye. Therefore, the device can be used by many users without increasing the optical pupil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view (a), a front view (b), and a side view (c) of an image display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view showing a state in which the video display device according to the first embodiment is attached to eyeglasses.
FIG. 3 is a vertical sectional view of a housing and a transparent plate of the video display device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the transmittance and the reflectance of a hologram constituting the eyepiece optical system according to the first embodiment and the wavelength.
FIGS. 5A and 5B are a front view (a) and a side sectional view (b) of a mounting portion of the video display device according to the first embodiment.
FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a mounting portion when the video display device according to the first embodiment is mounted on spectacles.
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the mounting unit when the video display device according to the first embodiment is mounted on spectacles.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a mounting portion when the video display device of the first embodiment is mounted on eyeglasses having different bridge thicknesses.
FIGS. 9A and 9B are a plan view and a side view, respectively, showing the center of gravity of the whole and a part of the image display device according to the first embodiment;
FIG. 10 is a plan view (a), a front view (b), and a side view (c) of the video display device according to the second embodiment.
FIG. 11A is a plan view, FIG. 11B is a front view, and FIG. 11B is a side view of a video display device according to the third embodiment.
12A is a plan view, FIG. 12B is a front view, and FIG. 12B is a side view of a video display device according to a fourth embodiment.
FIG. 13 is a plan view (a) and a front view (b) of an image display device according to a fifth embodiment.
14A and 14B are a plan view and a front view, respectively, of a video display device according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1,2,3,4,5,6 video display device
10, 10L, 10R transparent plate
11, 11L, 11R Volume phase hologram (eyepiece optical system)
20, 20L, 20R housing
30, 30L, 30R mounting part
31 Spring member
31a Spring member front
31b Rear part of spring member
31c Upper spring member
32 case
32a Rear wall of housing
33 operation members
40L, 40R balancer
50, 50L, 50R cable
60 Mounting part
61 Fixing member
62 movable members
71 Light emitting diode
72 convex lens
73 Transmissive liquid crystal display (display unit)
80 glasses
81L, 81R lens
83 Bridge
86 Nose pad
87L, 87R Yoroi

Claims (5)

眼鏡に取り付けられる映像表示装置であって、
映像を表示する表示部と、
表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、
眼鏡のブリッジに係止される装着部と
を備えることを特徴とする映像表示装置。
An image display device attached to eyeglasses,
A display unit for displaying an image,
An eyepiece optical system that provides a virtual image of an image displayed by the display unit to an observer,
A video display device comprising: a mounting portion that is locked to a bridge of spectacles.
眼鏡に取り付けられる映像表示装置であって、
映像を表示する表示部と、
表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、
眼鏡に係止される装着部と、
装置全体の重心を眼鏡の鼻当てよりも後方に位置させるバランサと
を備えることを特徴とする映像表示装置。
An image display device attached to eyeglasses,
A display unit for displaying an image,
An eyepiece optical system that provides a virtual image of an image displayed by the display unit to an observer,
A mounting part locked to the glasses,
A video display device comprising: a balancer that positions the center of gravity of the entire device behind a nose pad of glasses.
眼鏡に取り付けられる映像表示装置であって、
映像を表示する表示部と、
表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する接眼光学系と、
眼鏡に係止される装着部と、
上下方向から挟む力を加えられて装着部の係止を解除する操作部と
を備えることを特徴とする映像表示装置。
An image display device attached to eyeglasses,
A display unit for displaying an image,
An eyepiece optical system that provides a virtual image of an image displayed by the display unit to an observer,
A mounting part locked to the glasses,
An image display device comprising: an operation unit that releases a lock of the mounting unit by applying a pinching force from a vertical direction.
眼鏡に取り付けられる映像表示装置であって、
映像を表示する表示部と、
表示部が表示した映像の虚像を観察者に提供する体積位相型ホログラムより成る接眼光学系と、
表示部からの光を内部で反射して接眼光学系に導く透明な導光部と、
眼鏡に係止される装着部と
を備えることを特徴とする映像表示装置。
An image display device attached to eyeglasses,
A display unit for displaying an image,
An eyepiece optical system comprising a volume phase hologram that provides a virtual image of an image displayed by the display unit to an observer,
A transparent light guide that internally reflects light from the display unit and guides the light to the eyepiece optical system,
An image display device comprising: a mounting portion that is locked to eyeglasses.
左右方向および上下方向の少なくとも一方について、眼鏡における装着部の係止位置に自由度があることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の映像表示装置。The image display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the position of the eyeglasses at which the mounting portion is locked has a degree of freedom in at least one of the left-right direction and the up-down direction.
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