JP2006003879A - 頭部装着型画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表示素子と、接眼光学系と、接眼窓と、接眼窓保持部2と、筐体と、これら全体を使用者の頭部Mに固定するための支持部10とからなる頭部装着型画像表示装置1であって、筐体は表示素子を覆い、接眼窓保持部2は接眼窓を使用者の視界内に保持し、接眼光学系は表示素子が表示する表示画像の虚像を作り、接眼窓はその虚像を形成する光束が使用者の眼に向かい射出する窓であり、接眼窓保持部2を構成する部材は、接眼窓から根元に向かって10mm以上の範囲にて、一部の突起を除き、使用者の視軸方向への投影断面の幅が4mm以下であり、シーアラウンド機能を有する表示装置。
【選択図】 図1
Description
『動き回っても苦にならない小型さと軽量さ』
『外界視界は作業をしたり動き回る際に支障を来さない明瞭で広い視野』
『電子映像は、外界の明るさに負ない十分な高輝度』
が、頭部装着型表示装置に強く求められることは自明である。
『軽量かつ小型』
『ゴーストがない』
『大きな外界視野』
といった特徴を持つシーアラウンド効果を得ることができる。
『電子映像に光量のロスが生じない』
『しかも、カラーの電子映像を表示することもできる』
という特徴を併せ持つ。
ω/2=(D/2)/f ・・・(1)
の関係にある。
ξ=(d/2)/W ・・・(2)
の関係にある。
ω/2<ξ ・・・(3)
であるので、
D/f<d/W ・・・(4)
となる。
D/f<0.5 ・・・(5)
となる。
『軽量かつ小型』
『ゴーストがない』
『大きな外界視野』
といった特徴を持つシーアラウンド効果を得ることができる。
ω/2=(D/2)/f ・・・(1)
の関係にある。
ξ=(d/2)/W ・・・(2)
の関係にある。
ω/2<ξ ・・・(3)
であるので、
D/f<d/W ・・・(4)
となる。
D/f<0.5 ・・・(5)
となる。
E…眼球
1…頭部装着型ディスプレイ(画像表示装置)
2…接眼窓保持部
21 …同一径による筐体(接眼窓保持部)
22 …テーパー構造の筐体(接眼窓保持部)
3…表示パネル
3’…空中像
4…接眼窓
5…接眼光学系(接眼レンズ)
6、6’…反射部材
9…透明ロッド
10…頭部支持部
11…映像射出部
15…凸レンズ
21…光軸
22…表示パネルの端部からの光線
23…屈折率分布型レンズ
30…蛍光樹脂ロッド
30’…蛍光樹脂板
31…透過型表示パネル(透過型液晶表示素子)
32…照明用レンズ
33…反射プリズム
34…全反射プリズム(コーナーキューブ)
35…ヒンジ回転軸
36…反射型表示パネル
37…補助光源
41…蛍光物質
42…外光
43…内部で発せられた光
44、45…ミラー
46…照明光
49…光路分離光学素子
47…射出溝
48…導光板
50…眼鏡フレーム
51…眼鏡レンズ
55…光ファイバーイメージガイド
55’…画像縮小光ファイバーイメージガイド
56…コントローラー
57…暗号化光ファイバーイメージガイド
58…光ファイバー
100…柱状透明支持部材
101…不要光
Claims (28)
- 少なくとも、表示素子と、接眼光学系と、接眼窓と、接眼窓保持部と、筐体と、これら全体を使用者の頭部に固定するための支持部とからなる頭部装着型画像表示装置であって、筐体は表示素子を覆い、接眼窓保持部は接眼窓を使用者の視界内に保持し、接眼光学系は表示素子が表示する表示画像の虚像を作り、接眼窓はその虚像を形成する光束が使用者の眼に向かい射出する窓であり、接眼窓保持部を構成する部材は、前記接眼窓から根元に向かって10mm以上の範囲にて、一部の突起を除き、使用者の視軸方向への投影断面の幅が4mm以下であり、シーアラウンド機能を有することを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓を構成する部材は、その使用者の視軸方向への投影断面の幅が4mm以下であり、シースルー機能を有することを特徴とする請求項1記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓保持部と接眼窓との間には、光軸を使用者の眼の方向に屈曲する全反射のミラー又はプリズムが配置されていることを特徴とする請求項1又は2記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓保持部は、頭部装着時に略水平に配置されるよう保持されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓と全反射のミラー又は接眼窓と全反射のプリズム全体が、接眼窓保持部の長手方向を回転軸にして回転調整できる回転機構を有することを特徴とする請求項3記載の頭部装着型画像表示装置。
- 表示素子の表示面に垂直な方向を回転軸として表示素子を使用者が回転調整できる回転機構を有することを特徴とする請求項3記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼光学系の一部又は全部が接眼窓と一体化していることを特徴とする請求項1から6の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼光学系の一部又は全部が接眼窓保持部に内蔵されていることを特徴とする請求項1から7の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓支持部に内蔵される接眼光学系は、平行光束を収斂させる作用を有する光学系であることを特徴とする請求項8記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓は長方形形状であり、その長辺が接眼窓保持部の長手方向と同一方向であることを特徴とする請求項1から9の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓の開口サイズは、上下方向は瞳孔径よりも小さく、左右方向は瞳孔径よりも大きいことを特徴とする請求項1から9の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓の開口サイズは、上下方向は4mm以下であり、左右方向は4mm以上であることを特徴とする請求項1から9の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 筐体と接眼窓保持部は、全反射のミラー又はプリズムあるいは光ファイバーイメージガイドを介して連結されていることを特徴とする請求項1から12の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 照明部があり、照明部と筐体とは全反射のミラー又はプリズム、導光板、あるいは、ライトガイドを介して連結されていることを特徴とする請求項1から13の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼光学系は凸レンズからなることを特徴とする請求項9記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼光学系はラジアル方向に屈折率が徐々に高くなる光学媒質からなることを特徴とする請求項8又は9記載の頭部装着型画像表示装置。
- 表示素子の有効表示面の対角寸法をD、接眼光学系の焦点距離をfとするとき、D/f<0.5を満たすことを特徴とする請求項1から16の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 射出瞳位置は接眼窓近傍あるいは接眼窓と使用者の眼の瞳との間にあることを特徴とする請求項17記載の頭部装着型画像表示装置。
- 表示素子を射出する電子映像形成光束が、接眼窓保持部の外側を通過することを特徴とする請求項1記載の頭部装着型表示装置。
- 表示素子を照明する照明用の光源を有し、その光源を蛍光樹脂ロッドで構成したことを特徴とする請求項1記載の頭部装着型表示装置。
- 蛍光樹脂ロッドの表示パネルと反対側に向いた端面はミラーコート処理又はコーナーキューブ形状をしていることを特徴とする請求項20記載の頭部装着型表示装置。
- 蛍光樹脂ロッドの側面で外光が入射しない側の側面にミラーを配置したことを特徴とする請求項20記載の頭部装着型表示装置。
- 使用者の眼と接眼窓の位置関係で、眼の視軸は接眼窓に重ならず、接眼窓の主光線は瞳孔径内に入射することを特徴とする請求項1から22の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
- 接眼窓保持部を構成する部材は、接眼窓側は細く、表示素子側は太くなるようなテーパー構造のものであること特徴とする請求項1記載の頭部装着型表示装置。
- 表示素子の映像を光ファイバーイメージガイドにより伝送して形成された2次映像を接眼窓保持部及び接眼窓を通して観察するようにしたこと特徴とする請求項1記載の頭部装着型表示装置。
- 光ファイバーイメージガイドとして不規則に配列された暗号化光ファイバーイメージガイドが用いられ、その暗号化光ファイバーイメージガイドに対応して、2次映像が映像として観察可能なように、表示素子上に映像を表示させることを特徴とする請求項25記載の頭部装着型表示装置。
- 表示素子上の映像サイズよりも光ファイバーイメージガイドにより伝送された2次映像サイズが小さくなるように、光ファイバーイメージガイドの各画素のピッチを入射側と射出側で異ならせたことを特徴とする請求項25記載の頭部装着型表示装置。
- 表示素子を含む表示部と接眼窓保持部と接眼光学系と接眼窓とが眼鏡フレームに内蔵されていることを特徴とする請求項1から27の何れか1項記載の頭部装着型画像表示装置。
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