JP2006209144A - Image display device - Google Patents

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洋 武川
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ソニー株式会社
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device which has a compact and low-cost device constitution without using a half mirror, a lens or a concave mirror in an information display spectacles and is capable of uniting a virtual image of an output image and a background transmission image and observing the images while maintaining the function of the spectacle of its own.
SOLUTION: A lead wire 25b through which image data is introduced, a drive circuit 42, a laser diode array 43, and a galvanometer 44 are respectively disposed on left and right frames 31 of the spectacles 30. A Lippman-Bragg volume hologram sheet 27 is disposed on the lens 34. When an image signal is input to each of the left and the right, each light source of the laser diode array 43 is turned on or off in accordance with the signal and the galvanometer 44 is driven in synchronization with the signal. As the result, an image scanned on the sheet 27 is projected, the reflection light is made incident on pupils and, thereby, a user can unite and observe the background and the enlarged virtual image of the output image from the image output device.
COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイ等の画像表示装置に係り、特にリップマンブラッグ体積ホログラムシートを眼鏡レンズ内に設けることにより、眼鏡本来の機能を維持したまま拡大表示像と眼鏡レンズ越しの透過背景像とを融合してみることができるディスプレイ眼鏡に関する。 The present invention relates to an image display device such as a head-mounted display or a head-up display, particularly Lippmann Bragg volume hologram sheet by providing in the spectacle lens, while enlarged image was maintained glasses original function and eyeglass lenses over the transmission on display glasses, which can be viewed as fusion and the background image.

従来、携帯用ディスプレイ装置としては、個人用携帯端末ディスプレイ(PDA)の直視型小型液晶表示器、ヘッドアップディスプレイ(HUD)や図25に示すようなヘッドマウントディスプレイ(HMD)等、様々な装置が提案されている。 Conventionally, as a portable display device, direct-view compact liquid crystal display device of the personal portable display (PDA), a head-up display (HUD) and 25 a head-mounted display (HMD) as shown in the like, a variety of devices Proposed.

図25は、従来のヘッドマウントディスプレイ(HMD)を眼鏡をかけた人が使用した場合の光学部品の構成の一例を示している。 Figure 25 is a conventional a head-mounted display (HMD) who wearing glasses indicates an example of the configuration of an optical component when used. 図25において、1は電気的又は光学的な画像信号を実際の画像に変換して出力する画像出力装置である。 In Figure 25, 1 is an image output device that converts the electrical or optical image signals to the actual image. 2はハーフミラー、3は凹面ハーフミラー、4は眼鏡のレンズ、5は使用者の瞳(眼球)である。 2 half mirror, 3 is a concave half mirror, the lens of the glasses 4, 5 of the user pupil (eyeball).

前記各ハーフミラー2、3の反射率を50%とすると、画像出力装置1からの出射光はハーフミラー2にて45°反射され光量の50%が凹面ハーフミラー3に入射する。 When the the 50% reflectance of each half mirror 2 and 3, the light emitted from the image output device 1 50% of the amount of light is 45 ° reflected by the half mirror 2 is incident on the concave half mirror 3. この凹面ハーフミラー3の反射により使用者に対して拡大された虚像が無限遠または有限の距離に結像される。 Virtual image which is enlarged relative to the user by the reflection of the concave half mirror 3 is imaged at infinity or finite distance. ここで再び光量の50%が反射され、再度ハーフミラー2に入射し光量が50%に減衰された後使用者のかけている眼鏡のレンズ4に入射する。 Again 50% of the amount of light is reflected, the light quantity incident on the half mirror 2 again enters the lens 4 of eyeglasses over the user after being attenuated by 50%. つまり、画像出力装置1からの出射光は、ハーフミラーを3回透過あるいは反射するため、その光量の12.5%が有効利用されることになる。 That is, light emitted from the image output device 1, for transmitting or reflecting 3 times the half mirror, so that 12.5% ​​of the amount of light is effectively utilized. 背景からの光は、凹面ハーフミラー3とハーフミラー2を透過することにより25%に減衰されて表示虚像とともに使用者のかけている眼鏡のレンズ4を透過後、瞳5に入射する。 Light from the background after transmitting the glasses are attenuated to 25% by passing through a concave half mirror 3 and the half mirror 2 is multiplied by the user with the virtual display image lens 4, is incident on the pupil 5.

現在、特定の光学的機能(例えば眼鏡としての機能)を有しながら画像表示装置の出力画像の虚像と背景透過像とを融合して見るためには、例えば図25のように、画像表示装置以外にこの特定の光学的機能を提供する光学系に少なくとも1つ以上のハーフミラーおよび虚像を提供するためのレンズまたは凹面鏡(虚像光学系)を付加しなくてはならない。 Currently, in order to view by fusing the virtual image and the background transmission image of the output image of the image display device while having a specific optical function (e.g. the function as glasses), as in FIG. 25 for example, an image display device It must be added at least one or more of the half mirror and a lens or a concave mirror to provide a virtual image (virtual image optical system) in an optical system that provides the specific optical function in addition.

また、ハーフミラーおよびレンズまたは凹面鏡を用いずにホログラフイックオプティカルエレメント(HOE)を用いることにより画像表示装置の出力画像の虚像と背景透過像を融合してみることは可能であるが、この場合他の特定の光学的機能を有していない。 Further, although it is possible to try to fuse the virtual image and the background transmission image of the output image of the image display device by using a holographic dichroic optical element without using a half mirror and a lens or a concave mirror (HOE), in this case the other It has no particular optical functions.

例えば、従来のヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイ等の携帯用ディスプレイ装置は、大きさ、重量とも使用者の負担となっており長時間の使用には耐え難い。 For example, a portable display device such as a conventional head mounted display or a head-up display, the size, intolerable for long use has become a burden on the user both by weight. また公共の場で装着するにも一般的な眼鏡とは形状、大きさがかけ離れているため周囲の使用者に対する容認度が低いことや、あるいは使用者の周囲に対する違和感が大きいなどの理由から、必ずしもいついつでもどこでもといった十分な使い勝手が実現されているわけではない。 The reasons such as a large uncomfortable to surrounding acceptability it and is low or the user to the surrounding of a user because it is far is the shape, size can be a general eyeglasses mounted in public, not necessarily have been achieved sufficient ease of use, such as anytime, anywhere at anytime.

これは、一つには目の屈折異常(近視、遠視、老視、乱視など)をもった人は眼鏡をかけた状態でこれらヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイを装着しなくてはならないため、このためのクリアランス確保により小型化が困難となっているためである。 This is because, in part the eye refractive error (myopia, hyperopia, presbyopia, astigmatism, etc.) who have must be mounted such head-mounted display, the head-up display in a state of wearing glasses, this is because the miniaturization has become difficult due to clearance reserved for this. また、個人の両眼間隔のばらつきを配慮して必要以上の出射瞳径を確保していることも影響している。 It is also affected must be insured variation exit pupil diameter than necessary in consideration of the distance between both eyes of the individual.

それから、一般に画像出力装置の画素数を増していくと、それに伴ってこの装置の面積も大きくなり高精細化と小型化は相反する。 Then, when generally will increase the number of pixels of the image output device, the high definition and compactness also increases the area of ​​the device with it conflicting. また、光路中にハーフミラーを使うことによる弊害としては、枚数が増えるとそのぶん表示虚像、透過背景像とも暗くなって行くということ、および光線の入射角と出射角が等しいため二重像が発生する、光学系の配置の自由度が低下するといったことが挙げられる。 As the adverse effects of the use of a half mirror in the optical path, the number is increased when that amount virtual display image, that gradually becomes darker with transparent background image, and a double image because equal exit angle and the angle of incidence of the light beam occurs, the degree of freedom in arrangement of the optical system and the like that may deteriorate.

本発明は、特定の光学的機能を保持しながら画像表示装置の出力画像の虚像と背景透過像を融合してみる場合、そのために特別にハーフミラーとレンズまたは凹面鏡などを用いることなく、リップマンブラッグ体積ホログラムシートを元の光学系を構成するレンズなどの光学部品に敷設することにより、コンパクトにまた安価にこの機能を実現することを目的とする。 The present invention, when viewed as fusing virtual image and the background transmission image of the output image of the image display device while maintaining a specific optical function, particularly without using any half mirror and a lens or a concave mirror to the Lippmann Bragg by laying the volume hologram sheet for optical components such as lenses constituting the original optical system, an object also inexpensive to realize this function in a compact.

(1)本発明は上記課題を解決するために、眼鏡の柄に、画像情報発信源より送信された画像信号を受信する受信部と、前記受信部で受信された画像信号を解読するドライブ部と、前記ドライブ部で解読された画像を表示する表示手段と、前記受信部、ドライブ部、表示手段に各々電源を供給する電源部とを設け、前記表示手段は、電気的又は光学的な画像信号を実際の画像に変換して出力する画像出力装置と、光学部材と、前記光学部材に設けられ、前記画像出力装置の出力画像の虚像を眼から所定距離隔てた部位に表示し、且つ前記光学部材が少なくとも可視光域の一部あるいは全部を透過する場合、当該虚像を、前記光学部材を透過した背景像と合成するリップマンブラッグ体積ホログラム(リップマンブラッグ体積ホログラムシート (1) In order to solve the present invention the above object, the handle of the glasses, and a receiving unit for receiving image signals transmitted from the image information source, the drive unit to decode the image signal received by the receiving unit When a display means for displaying the decrypted image by the drive unit, the receiving unit, provided a drive unit, a power supply section for supplying each power on the display means, the display means, electrical or optical image and an image output device that converts the signal to an actual image, and an optical member disposed on the optical member, a virtual image of the output image of the image output apparatus displays the site of a predetermined distance from the eye, and the If the optical member that transmits part or all of at least the visible light region, the virtual image, Lippmann Bragg volume hologram (Lippmann Bragg volume hologram sheet for synthesizing the background image transmitted through the optical member を有した表示部とを備え、前記虚像又は前記虚像と透過背景像との合成像を少なくとも一眼に導くように構成した。 And a display unit having a, to constitute a composite image with a transparent background image and the virtual image or the virtual image to direct at least a single lens.

以上の構成により、ハーフミラー、レンズ、凹面鏡等を用いることなく、コンパクトにまた安価に特定の光学的機能を有しながら画像出力装置の出力画像の虚像と背景透過像を融合して見ることができる。 With the above configuration, a half mirror, a lens, without using a concave mirror, etc., may be seen by fusing a virtual image and the background transmission image of the output image of the image output device while having a compact or low cost specific optical function it can. またより使い勝手、携帯性が向上する。 And more ease of use, portability is improved.
(2)また前記リップマンブラッグ体積ホログラムシートは、前記光学部材内に挟み込んで保持するように構成した。 (2) Also the Lippmann Bragg volume hologram sheet was configured to hold sandwich the optical member. これにより、薄型化と同時にホログラムの耐候性、特に耐湿性を向上させることができる。 This makes it possible to simultaneously weather resistance of the hologram, thereby particularly improving the moisture resistance and thickness.
(3)また前記リップマンブラッグ体積ホログラムシートは、前記光学部材に対して着脱自在に設けた。 (3) The said Lippmann Bragg volume hologram sheet, provided detachably with respect to the optical member. これにより装置の使用目的に応じた選択自由度が増す。 Thereby freedom of selection in accordance with the intended use of the device is increased.
(4)また前記画像出力装置からの出射光を、反射減衰膜を被覆した前記光学部材側から入射させるように構成した。 (4) The light emitted from the image output device, and configured to be incident from the optical member side coated with the reflection attenuation film.
(5)また前記画像出力装置は、画像再生光学系の収差を打ち消すように、予め歪んだ画像を出力するように構成した。 (5) Also, the image output apparatus, so as to cancel the aberration of the image reproduction optical system was configured to output a pre-distorted image.
(6)また前記表示部を、使用者の視線を検出する視線検出センサを有し、使用者の視線が特定の範囲にあるときに前記画像出力装置の出力画像の虚像表示を行うように構成した。 (6) Also, the display unit, so as to have a line-of-sight detection sensor for detecting the visual line of a user, performs a virtual image display of the output image of the image output device when the line of sight of the user is in a specific range configuration did.

また前記表示部を、使用者の視線を検出する視線検出センサおよび表示位置コントローラを有し、前記画像出力装置の出力画像の虚像を使用者の視線に追従させて表示するように構成した。 Also the display unit has a visual line detection sensor, and a display position controller for detecting the visual line of the user, and configured to display so as to follow a virtual image of the output image of the image output apparatus to the line of sight of the user.

以上の構成により、より視認性が向上し使い勝手が良くなる。 With the above arrangement, the better the usability improves more visibility.
(7)また前記光学部材を眼鏡のレンズで構成するとともに、前記表示部を眼鏡の柄に設け、さらに前記眼鏡には、リップマンブラッグ体積ホログラムシートで反射された光線の光軸中心距離を可変する両眼幅調整機構を設けた。 (7) In addition with constituting the optical member in the lens of the spectacles, provided with the display unit on the glasses of the handle, the more the glasses, to vary the optical axis center distance of the light beam reflected by the Lippmann Bragg volume hologram sheet both pupil distance adjusting mechanism is provided. これによって使用者の目の光軸とリップマンブラッグ体積ホログラムシートの光軸を一致させることができ、高倍率時にも良好な視認特性を得ることができる。 This makes it possible to be able to match the optical axes of the Lippmann Bragg volume hologram sheet eye of the user, obtain good viewing characteristics even at high magnification.

(1)本発明により、ハーフミラーとレンズまたは凹面鏡などを用いることなくリップマンブラッグ体積ホログラムシートを元の光学系を構成するレンズなどの光学部品に付設することにより、コンパクトにまた安価に特定の光学的機能を有しながら画像出力装置の出力画像の虚像と背景透過像を融合してみることができる画像表示装置を実現できる。 (1) The present invention, by attached to optical components such as lenses constituting original optical system Lippmann Bragg volume hologram sheet without using a half mirror and a lens or a concave mirror, also inexpensively particular optical compact an image display device can be realized which can be viewed by fusing a virtual image and the background transmission image of the output image of the image output device while having a function.
(2)また、視野センサを用いることにより使い勝手が非常に良くなる。 (2) In addition, usability is very well by using a viewing sensor.
(3)リップマンブラッグ体積ホログラムシートをレンズなどに挟み込むことにより、薄型化と同時にホログラムの耐候性(特に耐湿性)を向上させることができる。 (3) by sandwiching a Lippmann Bragg volume hologram sheet like a lens, it is possible to improve the thinning at the same time as the weather resistance of the hologram (especially humidity resistance).
(4)眼鏡の柄に、受信部、ドライブ部、表示部、電源部を設け、眼鏡のレンズに、リップマンブラッグ体積ホログラムシートを設けて、ワイヤレス情報表示眼鏡を構成することにより、より使い勝手、携帯性を向上させることができる。 (4) the eyeglasses of the handle, providing receiving section, a drive unit, a display unit, a power supply unit, the lens of the spectacles, provided with a Lippmann Bragg volume hologram sheet, by configuring the wireless information display glasses, more convenient, portable it is possible to improve the resistance.
(5)本発明を駆使することにより、従来の眼鏡の機能を併せ持つディスプレイ端末をほとんど従来眼鏡と同一形状および重量で実現できる。 (5) By making full use of the present invention can be realized with the same shape and weight and most conventional eyeglass display terminal having both the functions of conventional eyeglasses.
(6)また、従来眼鏡を装着して液晶表示器、ヘッドマウントディスプレイを見なければならなかった人も、屈折異常の矯正という眼鏡本来の機能を合わせ持っているためその必要はなくなり2役をこなす。 (6) Further, the liquid crystal display device by the conventional glasses wearing, people had to look at the head-mounted display also, the need is no longer 2-role because it has combined refractive error correction glasses original function that Konasu.
(7)両眼幅調整機構を設けることにより、高倍率時にも良好な視認特性が得られるとともに、光学系の出射瞳を小さくすることができ設計の自由度を増すことができる。 (7) By providing both interpupillary adjustment mechanism, with good visibility characteristics in the high magnification ratio is obtained, it is possible to increase the degree of freedom of design can reduce the exit pupil of the optical system.
(8)また本発明の発展形としては、例えばリアルタイム音声認識装置と組み合わせた聴覚障害者のコミュニケーションツール(話し相手の顔を見ながら相手の言葉が空間に浮かんで表示される)、自動翻訳装置と組み合わせた実時間字幕作成装置(字幕のない外国語映画観賞用など)、カーナビと組み合わせた運転情報表示装置(目標物の表示など)、電子ブックプレーヤーと組み合わせた読書装置(満員電車内や寝転びながらの読書など手で本を持って読むのがつらいとき)等を作り出すことができる。 (8) also as a development of the invention is, for example, a communication tool of the deaf in combination with a real-time speech recognition device (the words of the other party while watching the face of the conversation partner is displayed floating in space), and automatic translation apparatus the combined real-time subtitling device (such as a no foreign language Film ornamental subtitles), (such as the display of the target) driver information display device in combination with a car navigation, reading apparatus in combination with e-book player (while in a crowded train or Nekorobi it is possible to read with a book in hand, such as reading to produce a hard time), and the like.
(9)本発明により、PDA表示装置(個人用携帯端末ディスプレイ)として現在一般的に使用されている直視型小型液晶表示器の弱点(小型化と視認性の相反、ユーザーへの低追従性、情報のプライバシー性の低さ)、ならびに現行HMDの問題点(大きさ、重量、形状、背景の視認性)を一掃した新しい情報端末ディスプレイをほんど従来眼鏡と同一形状及び重量で、しかも低コストで提供することができる。 (9) The present invention, PDA display devices (personal portable display) as commonly used direct-view compact liquid crystal display device of weakness current (miniaturization and visibility of the reciprocal, low followability to the user, Privacy of low information), as well as problems of current HMD (size, weight, shape, the same shape and weight and the mainland conventional glasses new information terminal display wiped visibility) background, yet low cost in it is possible to provide.
(10)本発明を適用した情報表示眼鏡をかけていれば、常時ディスプレイをモニターできるので受信機能状態などのときに非常に便利である。 (10) if over information display glasses according to the present invention is very useful when such receiving functional state since always can monitor the display. また眼鏡フレームを複数揃えることで、個人個人の好みに応じたよりパーソナルな商品を得ることが可能になる。 Also by aligning a plurality of eyeglass frames, it is possible to obtain personal products more depending on the individual preferences.

以下図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。 With reference to the drawings illustrating the embodiments of the present invention. 図1は図25の光学部品構成のうち、凹面ハーフミラー3の変わりにリップマンブラッグ体積ホログラムシート(ホログラフィックオプティカルエレメント、以下HOEシートと称する)6を用い、しかも使用者の眼鏡のレンズ4と一体化したものである。 Among optical parts structure of FIG. 1 FIG. 25, the concave half mirror 3 changes to Lippmann Bragg volume hologram sheet (holographic optical element, hereinafter referred to as HOE sheet) using 6, moreover integral with the lens 4 of the user's spectacles one in which turned into.

このHOEシート6は、シート内の屈折率の分布の仕方により、特定の角度で入射した光のうち特定の波長の光のみ反射(回折)しその他は透過するといういわゆる反射波長選択性と像拡大作用といったレンズ機能をもつ。 The HOE sheet 6, by way of the distribution of the refractive index in the sheet, certain of the reflection only light of a specific wavelength of light incident at an angle (diffraction) expanding the so-called reflection wavelength selectivity and the image that others are transmitted with a lens function, such as action. この場合、図25の凹面ハーフミラー3と機能的には似ているが以下の2点が異なる。 In this case, two points are similar following the functionally concave half mirror 3 in FIG. 25 differs.

1. 1. 波長選択された反射光(回折光)の反射率(回折効率)は、スペクトルのバンド幅が十分小さく(たとえば、LEDのような光源を使用した場合)、且つ厚さ20μm程度のHOEフィルムを使った場合は95%以上となる。 Wavelength selective reflected light reflectance (diffracted light) (diffraction efficiency), the bandwidth is sufficiently small spectrum (e.g., when using light sources such as LED), and using the thickness 20μm of about HOE film consisting of 95% or more in the case was. 尚HOEフィルムの厚さが7μm程度の場合は反射率(回折効率)80%以上となる。 Note the thickness of the HOE film in the case of about 7μm the reflectivity (diffraction efficiency) of 80% or more.

2. 2. 凹面ハーフミラーがその形状により光線の偏向(この場合は虚像結像)を実現しているのに対し、ホログラムシート(HOEシート)はシート内の屈折率の分布の仕方によりこれを実現しているためシート形状は比較的任意に選ぶことができる。 While the concave half mirror beam deflection by its shape (in this case, virtual imaging) is realized, hologram sheet (HOE sheet) this is achieved by way of the distribution of the refractive index in the sheet sheet shape can be selected relatively arbitrarily for.

このように、ホログラムシートを使うことにより、1. In this way, by using the hologram sheet, 1. 光の利用効率を上げられる。 It raised the utilization efficiency of light. 出力画像=50%弱、背景からの透過光=50%弱。 Output image = nearly 50%, transmitted light = slightly less than 50% from the background. 2. 2. 凹面ハーフミラーを使うよりもコストダウンできる。 It can cost than using a concave half-mirror. 3. 3. 眼鏡レンズと一体化することによりヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDと称する)の小型化が可能になる、などの利点がある。 Head-mounted display by integrating a spectacle lens can be reduced in size (hereinafter, referred to as HMD), there are advantages such.

図2は図1の光学部品構成からハーフミラー2を除き、画像出力装置1からの出力画像を直接HOEシート6に入射させたものである。 2 except for the half-mirror 2 from the optical component arrangement of Figure 1, is obtained by entering the output image from the image output apparatus 1 directly to the HOE sheet 6. これは、ハーフミラーと異なりHOEシートによる反射の場合、入射角度と反射角度が必ずしも等しい必要がなく、シート内の屈折率の分布の仕方によりある程度自由に設計できることにより実現できるものである。 This is because, in the case of reflection by the HOE sheet unlike a half mirror, the incident angle and the reflection angle is not necessarily be equal, by way of the distribution of the refractive index in the sheet in which can be realized by to some extent freely designed. これにより、画像出力装置1の配置など、光学部品のレイアウトの自由度を増すことができるうえ、ハーフミラーを使ったときにしばしば問題になる裏面での反射による二重像を防止することができる。 Accordingly, such arrangement of the image output apparatus 1, after which it is possible to increase the degree of freedom of the optical components of the layout, it is possible to prevent a double image due to reflection at the rear surface becomes often a problem when using the half-mirror . また、部品点数が一つ削減できるので、小型軽量、コストダウンに非常に有効である。 Further, since the number of parts can be reduced one is highly effective lightweight and cost.

図3には、本発明を適用した別の光学機器の一例として、画像出力装置1からの出力画像を対物レンズ7を透して入射する背景と融合して見ることができる一眼レフカメラまたは光学部品構成を示す。 3 shows, as an example of another optical device according to the present invention, single-lens reflex camera or optics of the output image from the image output apparatus 1 can be seen in fusion with background incident it through objective lens 7 It shows the component configuration. 図3において、HOEシート6は接眼レンズ14に設けられている。 In FIG. 3, HOE sheet 6 is provided on the eyepiece 14. まず対物レンズ7に入射した背景光ははね上げミラー8(双眼鏡の場合は固定ミラー)で反射され、ペンタプリズム9にて上下反転されたのち接眼レンズ14に入り、ハーフミラー2を透してその光量の50%が瞳5に入る。 First background light lift-up mirror 8 is incident on the objective lens 7 (for binoculars fixed mirror) is reflected by, enters the eyepiece 14 after being vertically inverted by the pentagonal prism 9, the amount of light it through the half mirror 2 50 percent of entering the pupil 5. 表示虚像は、図1のところで述べたようにこの背景像と合成され光量の50%が瞳5に入射する。 Virtual display image is 50% of the amount of light is combined with the background image as described with respect to FIG. 1 is incident on the pupil 5.

このような構成により、カメラの場合、シャッタースピード、絞り、露出情報などをファインダー内に見ることができ、また双眼鏡の場合、たとえば観察している方位、仰度などの情報を観察物と一緒に見ることができる。 With such a configuration, if the camera, shutter speed, aperture, etc. exposure information can be seen in the viewfinder, and if binoculars, for example observed to have orientation, together with the observation object information such Osshado it can be seen. もちろん、この場合図2の例のようにハーフミラー2をなくして構成してもよい。 Of course, the half mirror 2 may be constructed without such examples in this case Figure 2.

図4に本発明の他の実施の形態として情報表示眼鏡の全体構成を示す。 It shows an overall configuration of an information display glasses as another embodiment of the present invention in FIG. 本システムは大きく3つの要部で構成されている。 The system is composed of three major essential part. すなわち、A:電気的もしくは光学的な画像信号を実際の画像に変換する信号/画像変換部(画像出力装置)、B:その画像出力を表示部まで画像そのものの形で伝送する像伝導管、C:像伝導管より伝送された画像を適宜画像処理して表示する表示部、である。 That, A: signal / image converting section that converts the electrical or optical image signal of the actual image (image output device), B: an image transfer tube be transmitted in the form of the image itself and the image output to the display unit, C: the display unit to display the appropriate image processing on the transmitted image from the image-conducting tubes, it is.

信号/画像変換部Aは本例の場合、光源21(バックライト)と、液晶表示板(透過型のカラー液晶表示板LCD)22と、拡散板(diffuser)23と、大小の凸レンズ等から成るファイバーカップリング用の縮小光学系24とで構成されている。 Signal / image converting unit A in the case of this example, a light source 21 (the backlight), and 22 (color liquid crystal display panel LCD of transmission type) liquid crystal display panel, a diffusion plate (diffuser) 23, consisting of large and small convex lens and the like It is composed of a reduction optical system 24 for fiber coupling.

像伝導管Bは本例の場合、断面が4:3の長方形をしたコア形状をもつプラスチックファイバ(光ファイバ)25を使用している。 When the image transfer tube B is the present embodiment, cross section 4: Use a plastic fiber (optical fiber) 25 having a core shape in which the 3 rectangular. 外形寸法はΦ3.2mm、一本一本のファイバの径はΦ12μmm、解像度は60lp/mmとなっている。 Dimensions are Fai3.2Mm, the diameter of one single fiber Fai12myumm, resolution has a 60lp / mm.

表示部Cは本例の場合、眼鏡30の柄31のヒンジ33側に取り付けられたプリズムレンズ26と、眼鏡のフレーム32内のレンズ34に設けられたHOEシート27とで構成されている。 If the display unit C of the present embodiment, the prism lens 26 attached to the hinge 33 side of the handle 31 of the glasses 30, and a HOE sheet 27 provided on the lens 34 of the frame 32 of the spectacles. このHOEシート(ホログラフィックコンバイナ:本例では、厚さ20μmm前後のフォトポリマーを使用)27は眼鏡のレンズ34に沿って取り付けられており、その上からマイラーフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)をコートすることにより固定および耐湿性の向上がはかられている。 The HOE sheet (holographic combiner: In this example, use the photopolymer thickness about 20Myumm) 27 is attached along the lens 34 of eyeglasses, be coated Mylar film (polyethylene terephthalate film) thereon improvement of fixation and moisture resistance are grave by. HOEシート27の材質としては、たとえば、フォトポリマー、ダイクロメートゼラチンなどがある。 As the material of the HOE sheet 27 include, for example, a photopolymer, die chromate gelatin.

前記像伝導管であるプラスチックファイバ25は眼鏡の柄31に沿って、その端部から前記プリズムレンズ26に至るまで柄31に設けられている。 The image plastic fiber 25 is conductive tube along the handle 31 of the spectacles, are disposed on the handle 31 from its end up to the prism lens 26. 尚28は画像情報に加えて音声情報を得るために柄31に取り付けられたイヤホンであり、音声信号の伝送には導線(図示省略)を使用している。 Note 28 is a earphone attached to the handle 31 in order to obtain speech information in addition to the image information, the transmission of voice signals using a conductive wire (not shown). また35は眼鏡のパッドを示している。 The 35 represents the pads of the glasses.

上記のように構成された装置において、ビデオ信号(画像信号)が液晶表示板22によって画像変換され、光源21により照らされる。 In the apparatus constructed as described above, a video signal (image signal) is image converted by the liquid crystal display panel 22 is illuminated by the light source 21. 拡散板23は液晶表示板22のマトリックス配線パターンを観察者が認識しずらくするものであり、これにより液晶のパターンノイズのない良好な画像が観察できる。 Diffuser 23 is intended to pleasure not recognize the observer matrix wiring pattern of the liquid crystal display panel 22, thereby observed no good image of the liquid crystal of the pattern noise. 拡散板23を出射した光は、縮小光学系24によりおおよそ像伝導管Bのプラスチックファイバ25の径まで縮小され、ファイバにカップリングされる。 Light diffusing plate 23 emitted is approximately reduced to the diameter of the plastic fiber 25 of the image transfer tube B by the reduction optical system 24, it is coupled to the fiber.

プラスチックファイバ25により伝導された画像はプリズムレンズ26により偏向および像拡大された後、HOEシート27に入射する。 Conducting image by plastic fiber 25 after being deflected and magnifying the prism lens 26, is incident on the HOE sheet 27. このHOEシートは前述したように反射波長選択性、像拡大作用(凹レンズ機能)を持ち合わす。 The HOE sheet Mochiawasu reflective wavelength selectivity as described above, the image expanding action (concave lens function). すなわちある角度方向に特定の波長のみを反射し、他のスペクトルについては透過するという特徴を持つ。 That reflects only particular wavelengths in a certain angular direction, it has a feature that transmitted for other spectra.

このため観察者は、液晶表示板(LCD)22の画像を単色(例えば、緑)で見ながら、同時に周囲の視覚情報も見ることができる。 Therefore observer, the image of the liquid crystal display panel (LCD) 22 single color (e.g., green) while looking at can also be seen visual information around the same time. (ただし、透過光のスペクトルには緑が欠落している。)もちろん、R,G,B3色をホログラム作製時に用いることにより、観察者はフルカラーの画像を見ることも可能である。 (However, in the spectrum of the transmitted light green is missing.) Of course, by using R, G, B3-color during hologram produced, the viewer is also possible to view a full color image. この場合には、R,G,Bそれぞれの波長が透過光からは欠落するが、それぞれのバンド幅を小さくすることにより自然な色調で明るい背景を見ることができる。 In this case, R, G, but each wavelength B is missing from the transmitted light, it can be seen bright background natural tones by decreasing the respective bandwidth. また、スペクトルの帯域幅を小さくすることは鮮明な像を得るためにも有利な条件となる。 Moreover, the favorable conditions in order get a sharp image to reduce the bandwidth of the spectrum.

加えて、HOEシート27のもう1つの特徴である像拡大作用により、たかだかプラスチックファイバ25のコアサイズしかない画像を、観察者に虚像を見せることで十分な視野まで拡大する。 In addition, the magnifying effect is HOE sheet 27 Another feature, the only no image core size of most plastic fiber 25, to expand to a sufficient field of view is to show a virtual image to the observer. この様子を図5に示す。 This is shown in Figure 5. 図5はHOEシートの像拡大作用を示しており、プラスティックイメージファイバー上に像(像高3mm)をレンズ、ミラーなどにより2倍(像高6mm)に拡大しこれをHOEシートに60°の角度で入射させる。 Figure 5 shows a magnifying effect of HOE sheet, the angle of on plastic image fiber image (the image height 3mm) lens, 60 ° expanding this to HOE sheet doubled due mirror (image height 6mm) in to the incident. このHOEシートにより、像は横倍率40倍(像高240mm)に虚像として拡大され、その位置はHOEから1000mm隔てた位置となっている。 The HOE sheet, the image is enlarged as virtual images in lateral magnification 40 times (image height 240 mm), the position is a position spaced 1000mm from HOE. 焦点距離は25mmとなっているためルーペ倍率は10倍である。 Focal length loupe magnification because it becomes 25mm is 10 times. 出射瞳(EPD)は直径8mm以上あり、HOEシートから15〜20mm隔てて位置している。 Exit pupil (EPD) is more than a diameter of 8 mm, it is spaced at 15~20mm from HOE sheet.

図6は、図4の情報表示眼鏡を実際に使用者がかけたところを上方より見た様子を示している。 Figure 6 shows a state as viewed from above the place where actual user over information display spectacles of FIG. 図6において図4と同一部分は同一符号をもって示している。 4 the same parts in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. 図6において5は使用者の眼球、40は虹彩、29は高分子合成膜である。 6 5 user eyeball, 40 iris, 29 is a polymeric synthetic membranes. 像を伝送するイメージファイバー(プラスチックファイバ25)は眼鏡の柄31の内部を通っており、HOEシート27に入射する直前の像拡大(2倍)及び光の偏向はレンズ付プリズムミラー(プリズムレンズ26)によって行われている。 An image fiber (plastic fiber 25) is through the interior of the handle 31 of the glasses, the image enlargement immediately before entering the HOE sheet 27 (twice) and the light deflection lens with prism mirror (prism lens 26 for transmitting the image It has been made by). なお、このイメージファイバー(プラスチックファイバ25)の出射NA(屈折率をnとしたときの開口率、NA=nsinθ)は0.5となっている。 Incidentally, (aperture ratio when the refractive index was n, NA = nsinθ) emitted NA of the image fiber (plastic fiber 25) has a 0.5.

前記HOEシート27とレンズとの取り付けは、例えば図7に図示するように眼鏡のレンズ34a,34bを貼り合わせることにより行い、その間にホログラムシート27a(厚さ数ミクロン〜数十ミクロン)を挟み込むという方法が考えられる。 Mounting of the HOE sheet 27 and the lens, for example, a lens 34a of the glasses as shown in FIG. 7 performed by bonding 34b, that sandwich the hologram sheet 27a (several microns to tens of microns thick) therebetween methods are conceivable. この場合、レンズ34a,34bどうしの接合にはUV硬化接着剤41などによる接着や、バイフォーカルレンズなどで使用されている融着などが考えられる。 In this case, the lens 34a, the how to bond 34b and the adhesion due to UV curable adhesive 41, such as fusion used in such a bifocal lens can be considered.

またHOEシート27をレンズに沿う形に形成し、該HOEシートをレンズとマイラーフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)などの別部材との間に挟み込んで保持するようにしても良い。 Also formed in the shape along the HOE sheet 27 on the lens, it may be held sandwiched between the other members, such as the HOE sheet lens and Mylar film (polyethylene terephthalate film).

図8には、画像出力装置としてレーザーダイオードアレイ43とスキャナ光学系としてガルバノメータ(ガルバノミラー)44を使用したディスプレイ眼鏡の一例を示す。 Figure 8 shows an example of display glasses using laser diode array 43 and the galvanometer (galvanometer mirror) 44 as a scanner optical system as an image output device. この場合、左右独立して二組の画像出力装置、表示部およびHOEシート27を備えているため両眼視が可能であり、左右それぞれの画像出力装置に異なる画像を表示することにより立体視も可能となっている。 In this case, the left and right independently two sets of the image output apparatus, it is capable of binocular vision for a display unit and HOE sheet 27, also stereoscopic by displaying different images to right and left of the image output device It has become possible.

図8において眼鏡30は図4と同様に構成されており、左右の柄31,31には導線25b,25b、ドライブ回路42,42、レーザーダイオードアレイ(LEDarray)43,43、ガルバノメータ(galvanometric scanner)44,44が各々設けられている。 Glasses 30 in FIG. 8 is configured similarly to FIG. 4, conductor 25b in the left and right of the handle 31, 31, 25b, the drive circuit 42, a laser diode array (LEDarray) 43,43, galvanometer (galvanometric scanner) 44 and 44 are provided respectively. また両眼のレンズ34,34にはHOEシート27,27が設けられている。 Also the lens 34, 34 of the both eyes is provided with a HOE sheet 27.

まず、左右それぞれのレーザーダイオードアレイ43,43とガルバノメータ44,44のドライブ回路42,42に画像信号が入力される。 First, the image signal is input to the drive circuit 42, 42 of left and right of the laser diode array 43 and the galvanometer 44, 44. この信号にもとづいてレーザーダイオードアレイ43,43の各光源のon,offが行われ、それに同期してガルバノメータ44,44が駆動される。 on of each light source of the laser diode array 43 on the basis of this signal, off is carried out, and it galvanometer 44, 44 are driven synchronously. その結果、眼鏡のレンズ34,34に沿って設けられたHOEシート27,27上に走査された画像が投影されその反射光が瞳に入射することによって、使用者は背景と画像出力装置からの出力画像の拡大虚像を融合して見ることができる。 As a result, by the scanned image is projected onto the HOE sheets 27, 27 provided along the lens 34, 34 of the spectacles the reflected light enters the pupil, the user from the background and the image output device it can be seen by fusing an enlarged virtual image of the output image. 音声信号は直接イヤホン28に送られ音声に変換される。 The audio signal is converted to speech is sent directly to the earphone 28. なお、この眼鏡ディスプレイには使用者が掛けはずししやすいように首掛け用のチェーン45が設けられている。 Incidentally, the chain 45 for the neck to make it easier to remove multiplied by a user is provided in the eyeglass display.

図9は、図8のガルバノメータ44の代わりに、スキャナ光学系として音響光学効果素子(AOM:acousto optic modulator)54を使用したディスプレイ眼鏡の一例を示す。 9, instead of the galvanometer 44 of FIG. 8, an acousto-optic effect device as a scanner optical system (AOM: acousto optic modulator) shows an example of display glasses using 54. 全体の動作原理は前記図8のスキャナ光学系としてガルバノメータ44を使用した例と同じである。 The operating principle of the whole is the same as example using the galvanometer 44 as the scanner optical system of FIG. 8. 音響光学効果素子54は、超音波55を媒質中に流し込むと光弾性効果により屈折率の疎密波を生じ、これにより回折格子と同様の働きを示すもので、この超音波の周波数を変えることにより回折格子のピッチを可変できる。 Acousto-optic effect device 54 produces a compression wave in the refractive index by the photoelastic effect when pouring the ultrasound 55 in the medium, thereby indicates the same function as a diffraction grating, by varying the frequency of the ultrasonic the pitch of the diffraction grating can be variable. 回折格子のピッチが変わると、回折光56の偏向角も変わるので、これにより光線をスキャンすることができる。 When the pitch of the diffraction grating is changed, it will also change the deflection angle of the diffracted light 56 ​​can thereby scanning the light beam. この音響光学効果素子54はガルバノメータやポリゴンミラーに比べて可動部がないことが特長である。 The acousto-optic effect device 54 is a feature that no moving parts compared to galvanometer or polygon mirror. また、図10にはHOEシート取り外し可能タイプの情報表示眼鏡の一例を示す。 Further, in FIG. 10 shows an example of a HOE sheet removable type of information display glasses. HOEシート27にはクリップ60が取り付けられており、眼鏡のレンズ34またはフレーム32にこのクリップ60を挟むことにより脱着可能となっている。 The HOE sheet 27 and the clip 60 is attached, and has a detachable by inserting the clip 60 to the lens 34 or frame 32 of the spectacles. また、この例では画像を前記プラスチィックファイバ25にて伝導することなく、直接表示装置61を眼鏡の柄31の部分に取り付けている。 Further, without conducting an image in the positive Chii' click fiber 25 in this example, it is mounted directly display device 61 in the portion of the handle 31 of the eyeglasses.

またHOEシートは図11のように保持しても良い。 The HOE sheet may be held as shown in FIG. 11. 図11において円筒形(シリンドリカル)ポリカーボネート基板102に沿って接着、形成されたホログラムシート(HOEシート)27aは、該ポリカーボネート基板102とマイラーフィルム101(又は別部材)との間に挟まれて保持されている。 Cylindrical 11 (cylindrical) bonded along a polycarbonate substrate 102, hologram sheet (HOE sheet) 27a that is formed is held sandwiched between the polycarbonate substrate 102 and Mylar film 101 (or another member) ing.

次にHOEと画像出力装置とを、眼鏡フレームに対して脱着可能に構成した例を図12に示す。 Then the HOE and the image output device, showing an example of detachably configured for eyeglass frame in FIG. 12. 図12において眼鏡の構成は図4、図10と同様である。 Configuration of spectacle 12 is 4, is the same as in FIG. 10. 102aはHOEと画像出力装置が取り付けられたポリカーボネート筐体であり、その一端は眼鏡のフレーム32の上端部に脱着自在に係止され、折曲部を経た他端部に形成されたシリンドリカル曲面102bは、フレーム32への装着時に該フレーム32に対向する部位に配置されるように構成されている。 102a is a polycarbonate housing HOE and the image output device is attached, one end of which engages detachably on the upper end portion of the spectacle frame 32, a cylindrical curved surface 102b formed at the other end passing through the bent portion It is configured to be disposed at a site opposite to the frame 32 when mounted to the frame 32. 前記シリンドリカル曲面102bのフレーム32とは反対側の面にはHOE127がマイラーフィルム101に挟まれて保持されている。 The HOE127 is on the opposite side is held sandwiched mylar film 101 and the frame 32 of the cylindrical curved surface 102b. ポリカーボネート筐体102aの前記折曲部内側には、HOE127に画像を出力する液晶表示装置(LCD)103が設けられている。 The bent portion inside of the polycarbonate housing 102a includes a liquid crystal display device (LCD) 103 that outputs an image is provided on HOE127. 図12の構成によれば、HOE127と液晶表示装置103がポリカーボネート筐体102aに一体的に固定されているため、両者の位置決めを行う必要がなく使い勝手が良い。 According to the configuration of FIG. 12, for HOE127 a liquid crystal display device 103 is integrally fixed to the polycarbonate housing 102a, good usability is no need to position them.

図13は、HOEと画像出力装置とを眼鏡フレームに対して脱着可能に構成した他の例を示している。 Figure 13 shows another example of detachably constituting the HOE and the image output device with respect to the eyeglass frame. 図13において眼鏡の構成は図4、図10と同様である。 Configuration of glasses 13 is 4, is the same as in FIG. 10. ポリカーボネート筐体102aの一端は眼鏡のフレーム32の上端部に脱着自在に係止され、折曲部を経た他端部は平面状に形成されるとともに、フレーム32への装着時に該フレーム32に対向する部位に配置されるように構成されている。 One end of the polycarbonate housing 102a is locked detachably on the upper end portion of the frame 32 of the spectacles, facing with the other end passing through the bent portion is formed in a planar shape, to the frame 32 when mounted to the frame 32 and it is configured to be placed at the site of. 前記ポリカーボネート筐体102aの他端部の、フレーム32とは反対側の面にはHOE127がマイラーフィルム101に挟まれて保持されている。 Wherein the other end of the polycarbonate housing 102a, HOE127 is on the opposite side is held sandwiched mylar film 101 and the frame 32. 104は、ポリカーボネート筐体102aの折曲部内側に設けられた液晶表示装置103からの出射光を、反射させてHOE127に導くミラーである。 104, the light emitted from the liquid crystal display device 103 provided in the bent portion inside of the polycarbonate housing 102a, a mirror for guiding the HOE127 by reflecting. このように図13では、HOE127への入射光線の角度と、物側距離を変化させるためにミラー104を設け、一度ミラー104で反射した光をHOE127に入射している。 In this way 13, the angle of the incident ray on the HOE127, a mirror 104 is provided for changing the object-side distance, it is incident once light reflected by the mirror 104 to HOE127. 図13の構成によれば、HOE127と液晶表示装置103とミラー104がポリカーボネート筐体102aに一体的に固定されているため、それらの位置決めを行う必要がなく使い勝手が良い。 According to the configuration of FIG. 13, for HOE127 a liquid crystal display device 103 and a mirror 104 are integrally fixed to the polycarbonate housing 102a, good usability is not necessary to perform their positioning.

本発明を適用した他の光学機器の一例としてHOEシートを使ったビデオカメラファインダーを図14に示す。 The video camera viewfinder using HOE sheet as an example of another optical apparatus according to the present invention shown in FIG. 14. 図14において不透明なプラスチックから成るファインダー筐体105の内側には、液晶表示装置103、視度調整レンズ106およびHOE127が設けられている。 Inside the viewfinder housing 105 made of opaque plastic 14, the liquid crystal display device 103, the diopter adjustment lens 106 and HOE127 are provided. 液晶表示装置103から出射された光線はHOE127に入射しおおよそ平行光となって出射する。 Light ray emitted from the liquid crystal display device 103 is emitted as incident approximately parallel light HOE127. この出射光は視度調整レンズ106によって発散角が制御された後、瞳5に入射する。 The emitted light after the divergence angle by the diopter adjustment lens 106 is controlled to enter the pupil 5. この図14の構成において、HOE127は不透明なプラスチックから成るファインダー筐体105に取り付けられており、透過背景像を見ることはできない。 In the configuration of FIG. 14, HOE127 is attached to the finder housing 105 made of opaque plastic, not be able to see transparent background image.

また本発明を適用した他の例として、腕時計型の携帯端末装置を図15に示す。 As another example of applying the present invention, shown in FIG. 15 wristwatch type portable terminal apparatus. 本体110の表示面には液晶表示装置103が設けられ、その上面にはHOE127がヒンジ111を軸として開閉自在に設けられている。 The liquid crystal display device 103 is provided on the display surface of the main body 110, HOE127 is openably provided a hinge 111 as an axis on the upper surface thereof. 112は腕用のバンドである。 112 is a band for the arm. 前記液晶表示装置103は時刻表示のみならず他の様々な文字、画像情報を表示するものである。 The liquid crystal display device 103 various other characters not time display only, and displays the image information. 前記HOE127を図15(a)のように閉じると、透過背景像として液晶表示装置103に表示された時刻を見ることができる。 Closing the HOE127 as in FIG. 15 (a), can be seen the time displayed on the liquid crystal display device 103 as a transparent background image. またHOE127を、ヒンジ111を中心に回転して図15(b)のように開くと、HOE127により反射拡大された像を見ることができる。 Also the HOE127, when rotated about the hinge 111 to open as Figure 15 (b), it is possible to see the image reflected expanded by HOE127. このため液晶表示装置103により細かな像を表示しても、容易に見ることができる。 Therefore also display fine images by the liquid crystal display device 103 can be easily seen.

図16には、別例として画像受信装置を備えたワイヤレス情報表示眼鏡を示す。 Figure 16 shows a wireless information display glasses having an image reception apparatus as a separate embodiment. 図16において眼鏡30は図4、図8、図10と同様に構成され、柄31には、画像信号受信回路71、ディスプレイドライブ回路72、フィールドエミッション表示装置73、バッテリ74およびアンテナ(図示省略)が設けられている。 Glasses 30 16 FIG. 4, FIG. 8, the same structure as the FIG. 10, the handle 31, the image signal receiving circuit 71, a display drive circuit 72, a field emission display device 73, a battery 74 and an antenna (not shown) It is provided.

上記のように構成された装置において、画像信号発信源(図示省略)から送信された画像信号は、柄31の部分に内臓されたアンテナおよび画像信号受信回路71により受信される。 In the apparatus constructed as described above, the image signal transmitted from the image signal source (not shown) is received by an antenna and an image signal receiving circuit 71 which is built in a portion of the handle 31. その受信された画像信号はディスプレイドライブ回路72によりデコードされ、フィールドエミッション表示装置73に送られ画像が表示される。 The received image signal is decoded by the display drive circuit 72, the image is sent to the field emission display device 73 is displayed. この表示像がレンズ34の一部に設けられたHOEシート27により拡大反射され、使用者に視覚情報を提供する。 This display image is enlarged reflected by HOE sheet 27 provided on a part of the lens 34, to provide visual information to a user. なお、これら画像信号受信回路71、ディスプレイドライブ回路72、フィールドエミッション表示装置73は柄31に内臓されたバッテリ74により駆動される。 Note that these image signal receiving circuit 71, a display drive circuit 72, a field emission display device 73 is driven by a battery 74 which is built in the handle 31. このようにワイヤレス情報表示眼鏡を構成することにより、より使い勝手、携帯性が向上する。 By thus configuring the wireless information display glasses, to further improve usability, portability.

図17には両眼幅調整機構付情報表示眼鏡の一例を示す。 It shows an example of the information display glasses with both interpupillary adjustment mechanism in FIG. 17. 人間の両眼の光軸中心間の距離は個人差があり、少なくとも60mm〜70mm位のばらつきをもっている。 The distance between the center of the optical axis of the human eyes has individual differences, have a variation of at least 60mm~70mm position. このばらつきを吸収して良好な画像を見るためにはHOEシートからの反射光が15mm程度の出射瞳径をもつことが必要となるが、出射瞳の大きさと像倍率とは相反する関係にあり、高倍率(HOEの物側距離が短い)時には、通常出射瞳径は小さくなってしまう。 Although reflected light from the HOE seat to see a good image by absorbing this variation is necessary to have an exit pupil diameter of about 15 mm, it is inversely related to the size and image magnification of the exit pupil , high magnification (short object side distance HOE) times, usually emitted pupil diameter becomes smaller. そこで、高倍率時にも良好な視認特性を得るために、各人の目の光軸とHOEの光軸とを一致させられるように、両眼幅調整機構を設けることが重要になる。 Therefore, in order to obtain good viewing characteristics in the high magnification ratio, as can be caused to coincide with the optical axis of the HOE of the individual's eyes, it is important to provide both interpupillary adjustment mechanism. 図17の情報表示眼鏡は以上の目的のために発明したものである。 Information display glasses of Fig. 17 is obtained by the invention for the above purposes.

図17において、フレーム32の上部にはねじ溝81と回転防止穴82aが設けられており、これに回転防止軸83aおよび図示形状の調整ねじ84が挿入されている。 17, the upper portion of the frame 32 is rotated anti-hole 82a and the screw groove 81 is provided, the adjusting screw 84 of the anti-rotation shaft 83a and the shape shown in this is inserted. またこれとは別にパッド35の上部に、回転防止穴82bおよび回転防止軸83bが設けられている。 Separately the top of the pad 35 from this, the anti-rotation hole 82b and the anti-rotation shaft 83b is provided. 調整ねじ84の中央部に設けられた回転調整つまみ85を回すことにより、HOEシート27の光軸中心距離を可変するように構成している。 By turning the rotary adjustment knob 85 provided at the center portion of the adjusting screw 84 constitute an optical axis center distance HOE sheet 27 so as to variably.

また本発明のディスプレイ眼鏡には像表示の位置に次のような工夫がされている。 Also the display glasses of the present invention is the following devised position of the display image. まず図18、19に標準的な人間の視野特性を垂直、水平方向それぞれについて示す。 First vertical standard human vision characteristics 18 and 19 are shown for each horizontal direction. 図18は標準的な人間の垂直方向の視野特性を示し、この図によれば通常の視野は水平方向より10°〜15°下方に向いている(図示、立っているときの通常の視線から座っているときの通常の視線までの範囲)ことがわかる。 18 from the normal line of sight when indicates the vertical field of view characteristic of the standard human normal visual field according to the figure standing (shown facing the 10 ° to 15 ° downward from the horizontal direction sitting range of up to the normal line of sight when is) it can be seen. 図18において、Aは20才の焦点距離(最小)、Bは40才の焦点距離(最小)、Cはディスプレイ用の容認される最小の読み取り距離、Dは通常の見る距離(CRT)、Eはディスプレイ用の望ましい最小距離、Fは配置されるディスプレイの最大距離、Gは60才の焦点距離(最小)、Hはもしディスプレイが適合して設計される場合無限遠となること、を各々示している。 In Figure 18, A denotes a focal length of 20 years (minimum), B is a focal length of 40 years (minimum), the minimum reading distance C is to be accepted for display, D is seen usual distance (CRT), E minimum distance desirable for displays, F is the maximum distance of the display is disposed, G is the focal length of 60 years (minimum), H is if the display that is infinite when it is designed to fit, respectively show ing.

また図19は標準的な人間の水平方向の視野特性を示し、この図によれば、文字を認識できる視野は約20°(図示、文字認識限界の範囲)であることがわかる。 The Figure 19 shows the horizontal field of view characteristic of the standard human, according to this figure, it can be seen that the field of view can recognize characters is about 20 ° (shown, character recognition limits).

そこで本発明では図20に示すように、通常の視線(水平方向より10°下方とする)を中心として立体角20°以内には表示像を表示しないようにする。 Therefore, as in the present invention shown in FIG. 20, it is within a solid angle 20 ° around the normal line of sight (and 10 ° below the horizontal direction) so as not to display the display image. こうすることにより、図21に示すように通常の視線方向では表示像に妨げられることなく背景を見ることができ、表示像を見たい場合には図22に示すように視線を(この例では上方に)移動することにより、表示像(HOEシート27からの反射光)と背景とを融合して見ることができる。 Thereby, in a normal viewing direction can see the background without being obstructed by the display image as shown in FIG. 21, the line of sight as shown in FIG. 22 if you want to see a display image (in this example by upward) movement can be seen by fusing the displayed image (the reflected light from the HOE sheet 27) and the background. 尚図21は背景像のみレンズを通して見る場合の説明図であり、図22は背景像と表示像を見る場合の説明図である。 Naozu 21 is an explanatory view when viewed through the lens only the background image, FIG. 22 is an explanatory view when viewing the display image and the background image.

あるいは、図23に示すように、HOEシートが取り付けられた眼鏡のフレームまたはレンズ90に視線検出センサ91を設け、使用者の視線が特定の範囲に入ったときのみ画像表示がなされるように構成することにより、より視認性を向上させ使い勝手が良いものとなる。 Alternatively, as shown in FIG. 23, the frame or the lens 90 of eyeglasses HOE sheet is attached provided the visual line detection sensor 91, configured to display viewed image is made when the user's line of sight enters the specified range by, it becomes good usability improves more visibility. また図23では、HOEシートが取り付けられた前記レンズ90に対向して設けた液晶シャッター92と明るさセンサ(光センサ:フォトダイオード)93を用い、背景の明るさを前記センサ93で感知し液晶シャッター92の透過率を自動的に調節することにより、使用者が容易に表示画像と背景を融合して見られるようにこれらの明るさの比率を適当な範囲に保つ機能も有している。 In FIG. 23, the liquid crystal shutter 92 and brightness sensor (optical sensor: photodiode) provided to face the lens 90 HOE sheet is attached with 93, to sense the brightness of the background at the sensor 93 liquid by adjusting the transmittance of the shutter 92 automatically also has a function to keep the ratio of these brightness such that a user can be seen by fusing easily display image and the background in the appropriate range. 前記液晶シャッター92は、着脱可能な少なくとも可視光波長域に対する遮光部材であり、このシャッター使用時には背景からの光の透過量を10%以下に減衰できる。 The liquid crystal shutter 92 is a light shielding member for at least the visible light wavelength region detachable, during the shutter use can attenuate the amount of transmitted light from the background to 10% or less.

図23において、94はマイクロコンピュータ95の指令により液晶シャッター92の透過率を調節する液晶シャッタードライバ、96は入力される画像信号とマイクロコンピュータ95の指令によりディスプレイ97を駆動するディスプレイドライバである。 23, 94 liquid crystal shutter driver to adjust the transmittance of the liquid crystal shutter 92 according to a command of the microcomputer 95, 96 is a display driver for driving the display 97 by a command of the image signal and the microcomputer 95 to be input. 尚前記ディスプレイ97は前記図8のレーザーダイオードアレイ43、ガルバノメータ44、図9の音響光学効果素子54、図16のフィールドエミッション表示装置73等で構成されている。 Note the display 97 is a laser diode array 43 of FIG. 8, the galvanometer 44, the acousto-optic effect device 54 of FIG. 9, and a field emission display device 73 such as in FIG. 16.

図23の装置の一連の動作フローチャートを図24に示す。 It is shown in Figure 24 a series of operation flow chart of the apparatus of FIG. 23. まず画像表示OFF、液晶透過率最大である状態において、マイクロコンピュータ95が視線検出センサ91の出力を読み込む。 First, the image display OFF, the state is the maximum liquid crystal transmittance, the microcomputer 95 reads the output of the visual line detection sensor 91. そして検出された視線が特定の範囲以内であれば、明るさセンサ93の出力を読み込み、その明るさに応じて液晶シャッター92の透過率を液晶シャッタードライバ94によって調整し、画像表示をONとする。 And, if the detected line of sight within a specific range, reads the output of the brightness sensor 93, the transmittance of the liquid crystal shutter 92 is adjusted by the liquid crystal shutter driver 94 in accordance with the brightness, and ON the image display . また前記検出された視線が特定の範囲以内でないときは、画像表示をOFFとし、液晶シャッター92の透過率は最大のままとする。 Also, when the detected line of sight is not within a certain range, the image display and OFF, the transmittance of the liquid crystal shutter 92 is kept up.

この場合、背景の明るさは変えずに表示画像の明るさを直接可変するか、もしくは表示装置の前に液晶シャッターを設けこの透過率を可変することにより行ってもよい。 In this case, either to vary the brightness of the display image without changing the brightness of the background directly or may be performed by changing the transmittance provided a liquid crystal shutter in front of the display device. また、一時的に表示画像だけを見たいときには、眼鏡レンズ部にサングラス風のフィルタをして背景からの光を減らしたり、同じく眼鏡レンズ部に設けられた2枚の偏光板のそれぞれの光軸の交差角度を可変することにより背景からの光を調整してもよい。 Also, when you want to see only temporarily displayed image, or reduces the light from the background by the sunglasses style filter eyeglass lens unit, also the optical axes of the two polarizing plates provided on the spectacle lens unit it may adjust the light from the background by varying the angles of intersection.

なお、以上に挙げたディスプレイ眼鏡は正視の人用として眼鏡レンズの屈折力(度)を0としたものでも、レンズにカラーコーティング、UV反射コートなどの表面処理を施したものでももちろん良い。 Incidentally, display glasses listed above also those with 0 the refractive power of the spectacle lens (degrees) for the human emmetropic, color coating on the lens, of course good were subjected to surface treatment such as UV reflection coating.

(実施例) (Example)
前記表示部は、液晶ディスプレイ(LCD)やフィールドエミッションディスプレイ(FED)に限らず、LEDディスプレイ(LEDD)、レーザーディスプレイ(LDD)、デジタルマイクロミラーディスプレイ(DMD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)を用いても良い。 The display unit is not limited to a liquid crystal display (LCD) or a field emission display (FED), LED display (the LED D), laser display (LDD), a digital micromirror display (DMD), by using the electroluminescent display (ELD) it may be.

また前記スキャナ光学系としては、ガルバノメータや音響光学効果素子に限らず、ポリゴンミラー又はリゾナントスキャナを用いても良い。 Examples of the scanner optical system is not limited to the galvanometer and acousto-optic effect device, it may be used polygon mirror or Resonant scanner.

また前記光学部材はレンズに限らず、板ガラス、透明プラスチック板、不透明プラスチック板、反射減衰プレート、プリズム又はハーフミラー又は回折格子を用いても良い。 Also, the optical member is not limited to lenses, plate glass, a transparent plastic plate, an opaque plastic plate, reflection attenuation plate may be used a prism or a half mirror or a diffraction grating.

また本発明は眼鏡、カメラ、双眼鏡に適用するに限らず、前記光学部材を望遠鏡のレンズで構成し、前記表示部を望遠鏡の筐体またはレンズに設けても良く、また前記光学部材を顕微鏡のレンズで構成し、前記表示部を顕微鏡のフレームまたはレンズに設けても良い。 The present invention is not limited to apply glasses, camera, binoculars, the optical member constituted by a telescope lens, may be provided with the display unit to the housing or lens of the telescope and the optical member of the microscope constituted by a lens, the display unit may be provided on the microscope frame or lenses. この場合も前記同様の作用、効果が得られる。 The same action again, the effect is obtained.

本発明の一実施形態を示す構成図。 Configuration diagram showing an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態を示す構成図。 Diagram showing another embodiment of the present invention. 本発明を一眼レフカメラ又は双眼鏡に適用した実施形態を示す構成図。 Diagram showing the applied embodiment of the present invention in a single-lens reflex camera or binoculars. 本発明を適用し、情報表示眼鏡として構成した実施形態の一例を示す構成図。 Diagram showing an example of an embodiment of the present invention, configured as an information display glasses. HOEシートの像拡大作用を表す説明図。 Schematic diagram of the magnifying effect of HOE sheet. 本発明の情報表示眼鏡を使用者がかけたところを上方より見た様子を表す説明図。 Diagram showing the state of the information display glasses of the present invention where the user has applied viewed from above. 本発明におけるHOEシートの取り付け方法の一例を示す要部断面図。 Cross sectional view showing an example of a method of attaching the HOE sheet in the present invention. 本発明を適用し、情報表示眼鏡として構成した実施形態の他の例を示す構成図。 Configuration diagram illustrating another example embodiment of the present invention, configured as an information display glasses. 本発明のスキャナ光学系の他の実施形態を示す要部構成図。 Main configuration diagram showing another embodiment of the scanner optical system of the present invention. 本発明の情報表示眼鏡において、HOEシートを着脱可能とした実施形態を示す構成図。 In the information display glasses of the present invention, configuration diagram showing an embodiment in which a detachable HOE sheet. 本発明におけるHOEシートの保持例を示し、(a)は正面図、(b)は側面図。 It shows an example of holding HOE sheet in the present invention, (a) is a front view, (b) is a side view. 本発明の情報表示眼鏡において、HOEシートを着脱可能とした実施形態の他の例を示す構成図。 In the information display glasses of the present invention, configuration diagram showing another example of the embodiment described with detachable HOE sheet. 本発明の情報表示眼鏡において、HOEシートを着脱可能とした実施形態の他の例を示す構成図。 In the information display glasses of the present invention, configuration diagram showing another example of the embodiment described with detachable HOE sheet. 本発明をビデオカメラファインダーに適用した実施形態の構成図。 Configuration view of the embodiment of the present invention is applied to a video camera viewfinder. 本発明を適用した腕時計型携帯端末装置の実施形態を示し、(a)はHOEを閉じたときの構成図、(b)はHOEを開いたときの構成図。 Shows an embodiment of a wrist watch-type mobile terminal apparatus according to the present invention, (a) is a diagram when closing the HOE, (b) is diagram when you open the HOE. 本発明の情報表示眼鏡をワイヤレス化した実施形態を示す構成図。 Block diagram illustrating an embodiment of an information display glasses of the present invention is a wireless reduction. 本発明の両眼幅調整機構付情報表示眼鏡の実施形態を示す要部構成図。 Main configuration diagram illustrating an embodiment of a binocular width adjustment mechanism with information display glasses of the present invention. 標準的な人間の垂直方向の視野特性を示す説明図。 Explanatory view showing the characteristics of the field of view of a standard human vertical. 標準的な人間の水平方向の視野特性を示す説明図。 Explanatory view showing a horizontal field of view characteristic of the standard human. 表示像を認識できる人間の視野範囲を示す説明図。 Explanatory view showing a field of view of the human can recognize the display image. 通常の視線方向における背景と表示像の関係を表し、背景像のみレンズを通して見える場合の説明図。 It represents the relationship between the background and the display image in the normal viewing direction, explanatory view when seen through a lens only the background image. 視線を上方に移動したときの背景と表示像の関係を表し、背景像と表示像が見える場合の説明図。 It represents the relationship between the background and the display image when the user moves the gaze upwards, explanation diagram in the case where the display image and the background image is visible. 本発明の視線検出センサおよび明るさセンサを設けた装置の一例を示す構成図。 Diagram illustrating an example of a device provided with a visual line detection sensor and the brightness sensor of the present invention. 図23の装置によって画像表示および液晶シャッターの透過率を制御する場合のフローチャート。 Flowchart for controlling the transmission rate of the image display and the liquid crystal shutter by the apparatus of FIG. 23. 従来の画像表示装置の一例を示す構成図。 Diagram illustrating an example of a conventional image display device.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…画像出力装置 4,34,34a,34b…レンズ 5…眼球(瞳) 1 ... image output apparatus 4,34,34a, 34b ... lens 5 ... eyeball (pupil)
6,27…HOEシート 21…光源 22…液晶表示板 23…拡散板 24…縮小光学系 25…プラスチックファイバ 26…プリズムレンズ 28…イヤホン 29…高分子合成膜 30…眼鏡 31…柄 40…虹彩 41…UV硬化接着剤 42…ドライブ回路 43…レーザーダイオードアレイ 44…ガルバノメータ 54…音響光学効果素子 60…クリップ 61…表示装置 71…画像信号受信回路 72…ディスプレイドライブ回路 73…フィールドエミッション表示装置 74…バッテリ 81…ねじ溝 82a,82b…回転防止穴 83a,83b…回転防止軸 84…調整ねじ 85…回転調整つまみ 91…視線検出センサ 92…液晶シャッター 93…明るさセンサ 94…液晶シャッタードライバ 95…マイクロコンピュータ 96…ディス 6,27 ... HOE sheet 21 ... light source 22 ... liquid crystal display panel 23 ... diffusion plate 24 ... reduction optical system 25 ... plastic fiber 26 ... prism lens 28 ... earphone 29 ... Polymer Synthesis film 30 ... spectacle 31 ... handle 40 ... iris 41 ... UV curable adhesive 42 ... drive circuit 43 ... laser diode array 44 ... galvanometer 54 ... acousto-optic effect elements 60 ... clip 61 ... display 71 ... image signal receiving circuit 72 ... display drive circuit 73 ... field emission display device 74 ... battery 81 ... screw groove 82a, 82b ... anti-rotation holes 83a, 83 b ... antirotation shaft 84 ... adjustment screw 85 ... rotating adjustment knob 91 ... visual line detection sensor 92 ... liquid crystal shutter 93 ... brightness sensor 94 ... liquid crystal shutter driver 95 ... microcomputer 96 ... disk レイドライバ 97…ディスプレイ 101…マイラーフィルム 102…円筒形ポリカーボネート基板 103…液晶表示装置 104…ミラー 105…ファインダー筐体 106…視度調整レンズ 127…HOE Ray driver 97 ... Display 101 ... mylar film 102 ... cylindrical polycarbonate substrate 103 ... liquid crystal display device 104 ... mirror 105 ... viewfinder housing 106 ... diopter adjustment lens 127 ... HOE

Claims (8)

  1. 眼鏡の柄に、画像情報発信源より送信された画像信号を受信する受信部と、前記受信部で受信された画像信号を解読するドライブ部と、前記ドライブ部で解読された画像を表示する表示手段と、前記受信部、ドライブ部、表示手段に各々電源を供給する電源部とを設け、 Glasses handle, display for displaying a receiving unit for receiving image signals transmitted from the image information source, a drive unit for decoding the image signal received by the receiving unit, the decrypted image by the drive unit means, the receiving unit, the drive unit, and a power supply unit for supplying each of the power to the display means is provided,
    前記表示手段は、電気的又は光学的な画像信号を実際の画像に変換して出力する画像出力装置と、 The display means, an image output device for outputting an electrical or optical image signal into a real image,
    光学部材と、 An optical member,
    前記光学部材に設けられ、前記画像出力装置の出力画像の虚像を眼から所定距離隔てた部位に表示し、且つ前記光学部材が少なくとも可視光域の一部あるいは全部を透過する場合、当該虚像を、前記光学部材を透過した背景像と合成するリップマンブラッグ体積ホログラムを有した表示部とを備え、前記虚像又は前記虚像と透過背景像との合成像を少なくとも一眼に導くことを特徴とする画像表示装置。 Wherein provided on the optical member, wherein a virtual image of the output image of the image output apparatus displays the site of a predetermined distance from the eye, and when the optical member is for transmitting a part or all of at least the visible light region, the virtual image an image display, characterized in that the a display section having a Lippmann Bragg volume hologram for combining with the background image transmitted through the optical member, guiding the at least single-lens composite image with transparent background image and the virtual image or the virtual image apparatus.
  2. 前記リップマンブラッグ体積ホログラムは、前記光学部材内に挟み込まれ保持されていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The Lippmann Bragg volume hologram, the image display apparatus according to claim 1, characterized in that it is held sandwiched the optical member.
  3. 前記リップマンブラッグ体積ホログラムは、前記光学部材に対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The Lippmann Bragg volume hologram, the image display apparatus according to claim 1, characterized in that is detachably provided with respect to the optical member.
  4. 前記画像出力装置からの出射光を、反射減衰膜を被覆した前記光学部材側から入射させることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The image display apparatus according to claim 1, characterized in that the light emitted from the image output apparatus, is incident from the optical member side coated with the reflection attenuation film.
  5. 前記画像出力装置は、画像再生光学系の収差を打ち消すように、予め歪んだ画像を出力することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The image output apparatus, so as to cancel the aberration of the image reproduction optical system, an image display apparatus according to claim 1, characterized in that for outputting a pre-distorted image.
  6. 前記表示部は、使用者の視線を検出する視線検出センサを有し、使用者の視線が特定の範囲にあるときに前記画像出力装置の出力画像の虚像表示を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 Claim wherein the display unit, which has a line of sight detecting sensor for detecting the visual line of the user, and performs virtual image display of the output image of the image output device when the line of sight of the user is in a specific range the image display apparatus according to 1.
  7. 前記表示部は、使用者の視線を検出する視線検出センサおよび表示位置コントローラを有し、前記画像出力装置の出力画像の虚像を使用者の視線に追従させて表示することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 Claim wherein the display unit, which has a visual line detection sensor, and a display position controller for detecting the user's line of sight, said to follow a virtual image of the output image of the image output apparatus to the line of sight of the user and displaying it the image display apparatus according to 1.
  8. 前記眼鏡には、リップマンブラッグ体積ホログラムで反射された光線の光軸中心距離を可変する両眼幅調整機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 Wherein the spectacles, the image display apparatus according to claim 1, characterized in that both interpupillary adjustment mechanism for varying the optical axis center distance of reflected rays by the Lippmann Bragg volume hologram is provided.
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