JP2010169743A - Head-mounted image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、頭部装着型映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a head-mounted image display device.
従来、頭部装着型映像表示装置として、眼鏡型フレームに取り付けられた表示素子を備え、装着者が正面を正視したときに表示素子が視界から外れる位置に配置されている頭部装着型映像表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, as a head-mounted image display device, a head-mounted image display provided with a display element attached to an eyeglass-type frame and disposed at a position where the display element deviates from the field of view when the wearer looks straight ahead. An apparatus is known (for example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、従来の頭部装着型映像表示装置においては、眼と表示素子との間隔(アイリリーフ)が短いと画像のみに没入してしまう没入感が増大するという問題がある。これを解決するために、アイリリーフを大きくすることで周辺視野を大きくして、没入感を低減することができるが、画面を大きくする必要があり、外光によるコントラストの低下や写り込みによって映像品質が低下するという問題がある。 However, in the conventional head-mounted image display device, there is a problem that an immersive feeling that only the image is immersed increases when the distance (eye relief) between the eye and the display element is short. To solve this problem, increasing the eye relief can increase the peripheral vision and reduce the immersive feeling.However, the screen must be enlarged, and the image can be reduced by contrast reduction or reflection due to external light. There is a problem that the quality deteriorates.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、周辺視野を大きくして没入感を低減しつつ、外光によるコントラストの低下や写り込みを防止して映像品質を向上することができる頭部装着型映像表示装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to improve the image quality by increasing the peripheral visual field and reducing the immersive feeling while preventing a decrease in contrast and reflection due to external light. An object of the present invention is to provide a head-mounted image display device that can be used.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、装着者の眼前に、その視野範囲を部分的に遮る位置に配置されて、映像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された映像を装着者の眼に導く接眼光学系とを備える光学装置と、該光学装置を支持して装着者の頭部に装着する装着フレームと、前記光学装置の出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光の少なくとも前記光学装置の前記出射面への入射光軸上に配置され、外光の強度を低減する減光手段とを備える頭部装着型映像表示装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention is arranged in front of the wearer's eyes at a position that partially blocks the visual field range, and displays a display element, and an eyepiece optical system that guides the image displayed on the display element to the wearer's eye An optical device comprising: a mounting frame that supports the optical device and is mounted on the head of the wearer; and at least the external light that is regularly reflected on the exit surface of the optical device and is incident on the pupil position of the wearer Provided is a head-mounted image display device that is disposed on an optical axis of incidence on the exit surface of an optical device and includes a dimming unit that reduces the intensity of external light.
本発明によれば、装着者が装着フレームによって光学装置を頭部に装着すると、光学装置は装着者の眼前に配置されるので、表示素子に表示された映像を接眼光学系を介して拡大して見ることができる。光学装置は装着者の視野範囲を部分的に遮る位置に配置されるので、光学装置による映像だけではなくその周辺視野をも確認することができ、没入感を低減することができる。 According to the present invention, when the wearer wears the optical device on the head with the wearing frame, the optical device is arranged in front of the wearer's eyes, so that the image displayed on the display element is enlarged via the eyepiece optical system. You can see. Since the optical device is disposed at a position that partially obstructs the wearer's visual field range, not only the image by the optical device but also the peripheral visual field can be confirmed, and the feeling of immersion can be reduced.
この場合において、十分な周辺視野を確保するためにアイリリーフを大きく確保した場合には、光学装置の出射面に外光が入射することになるが、出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光については、その出射面への入射光軸上に配置された減光手段によって遮られて強度が低減させられる。これにより、光学装置により提供される映像のコントラスト低下や写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。 In this case, when a large eye relief is secured to secure a sufficient peripheral field of view, external light is incident on the exit surface of the optical device. The external light incident on the position is blocked by the dimming means disposed on the optical axis incident on the exit surface, and the intensity is reduced. As a result, it is possible to prevent a decrease in the contrast of the image provided by the optical device and a decrease in the image quality due to the reflection.
上記発明においては、前記減光手段がハーフミラーであってもよい。
また、上記発明においては、前記減光手段がND(Neutral Density)フィルタであってもよい。
このようにすることで、光学装置の出射面に入射して瞳位置へ正反射する外光の強度を簡易にかつ効果的に低減して、映像品質の低下を防止することができる。
In the above invention, the dimming means may be a half mirror.
In the above invention, the dimming means may be an ND (Neutral Density) filter.
By doing so, it is possible to easily and effectively reduce the intensity of external light that is incident on the exit surface of the optical device and is regularly reflected to the pupil position, thereby preventing a reduction in image quality.
また、上記発明においては、外光の強度を検出するセンサを備え、前記減光手段が、前記センサにより検出された外光の強度に応じて外光の強度を低減する度合いを変化させてもよい。
このようにすることで、外光の強度が高いときには外光を十分に減光して映像品質の向上を図り、外光の強度が低いときには減光の度合いを低くして、視野が不必要に制限されることを防止することができる。
また、上記発明においては、前記減光手段が、液晶フィルタであってもよい。これにより、減光の度合いを簡易に調節することができる。
In the above invention, a sensor for detecting the intensity of external light may be provided, and the dimming unit may change the degree of reducing the intensity of external light according to the intensity of external light detected by the sensor. Good.
In this way, when the external light intensity is high, the external light is sufficiently diminished to improve the image quality, and when the external light intensity is low, the degree of dimming is reduced and the field of view is unnecessary. It can prevent being restricted to.
Moreover, in the said invention, the said light reduction means may be a liquid crystal filter. Thereby, the degree of dimming can be easily adjusted.
また、上記発明においては、前記センサが複数備えられ、前記減光手段が、前記センサに近接する領域ごとに外光の強度を低減する度合いを変化させてもよい。
このようにすることで、遮光の必要のない範囲については明るい視野を確保することができる。
In the above invention, a plurality of the sensors may be provided, and the dimming unit may change the degree of reducing the intensity of external light for each region close to the sensor.
By doing so, a bright field of view can be secured in a range where light shielding is not necessary.
また、上記発明においては、前記減光手段が、前記接眼光学系の瞳位置を通り、前記接眼光学系の光軸に直交する平面よりも後方に配置されていてもよい。
このようにすることで、減光手段を視野範囲外に配置することができ、減光手段によって視野範囲が制限されるのを防止することができる。
In the above invention, the dimming means may be disposed behind a plane that passes through the pupil position of the eyepiece optical system and is orthogonal to the optical axis of the eyepiece optical system.
By doing in this way, a light reduction means can be arrange | positioned out of a visual field range, and it can prevent that a visual field range is restrict | limited by a light reduction means.
また、上記発明においては、前記減光手段が、装着者の頭部に装着された状態で、装着者の側頭部に沿って延びていてもよい。
このようにすることで、装着者の頭部に装着した状態で、減光手段を頭部から飛び出さないように配置することができる。
Moreover, in the said invention, the said light reduction means may be extended along the wearer's side head in the state with which the wearer's head was mounted | worn.
By doing in this way, it can arrange | position so that a dimming means may not jump out of a head in the state with which it mounted | weared with the wearer's head.
本発明によれば、周辺視野を大きくして没入感を低減しつつ、外光によるコントラストの低下や写り込みを防止して映像品質を向上することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the video quality by increasing the peripheral visual field and reducing the immersive feeling while preventing the decrease in contrast and reflection due to external light.
本発明の一実施形態に係る頭部装着型映像表示装置1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置1は、図1に示されるように、映像を表示する光学装置2と、該光学装置2を装着者の頭部Aに装着する装着フレーム3と、該装着フレーム3に固定された減光手段4とを備えている。
A head-mounted
As shown in FIG. 1, the head-mounted
光学装置2は、図2に示されるように、映像を表示するバックライト付きの一対のLCD(液晶表示装置)5と、該各LCD5に表示された映像を装着者の両眼にそれぞれ導く一対のプリズム(接眼光学系)6とを備えている。
装着フレーム3は、装着者の頭部Aを取り囲む環状に形成され、U字状のフレーム本体7と、該フレーム本体7に対してスライドして長さ調節を可能にするベルト8と、該ベルト8の端部どうしを着脱可能に連結するバックル9とを備えている。
As shown in FIG. 2, the
The
光学装置2は、フレーム本体7の中央に設けられたシャフト7aの先端に固定され、装着者が装着フレーム3を頭部Aに装着したときに、装着者の両眼の前方の視野範囲を部分的に遮る位置に配置されるように、十分なアイリリーフを形成して配置するようになっている。図中、符号10は、頭部Aの表面に押し当てられることにより弾性変形させられて、装着フレーム3を頭部Aの形状にフィットさせるウレタンゴム等の弾性材料からなるパッド部である。
The
減光手段4は、図3に示されるように、装着フレーム3のフレーム本体7と光学装置2との隙間を含む、装着者の視野範囲のほぼ全域を覆う位置に配置されたハーフミラー(以下、ハーフミラー4とも言う。)により構成されている。これにより、装着者の視野には、光学装置2の出射面2aとその周辺のハーフミラー4に覆われた周辺視野とによって占められるようになる。
ハーフミラー4は、例えば、50%の透過率を有し、外部から入射してくる外光の約半分を遮光するようになっている。
As shown in FIG. 3, the dimming means 4 is a half mirror (hereinafter referred to as a half mirror) disposed at a position covering almost the entire area of the wearer's visual field including the gap between the
The
このように構成された本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置1を使用するには、フレーム本体7に対してベルト8の長さを調節してバックル9を固定することにより環状に形成された装着フレーム3を頭部Aを取り囲むように配置して、パッド部10を額Bと後頭部Cとに押し当てて挟むことにより頭部Aに装着する。
The operation of the head-mounted
In order to use the head-mounted
そして、LCD5を作動させて映像を表示すると、LCD5に表示された映像が接眼光学系6を介して、装着者の眼の方向に出射されるので、装着者は視野範囲の一部において光学装置2の映像を見ることができる。
また、光学装置2が十分なアイリリーフをもった状態で配置されているので、装着者は、光学装置2による映像の周囲に周辺視野を得ることができる。これにより、光学装置2によって表示される映像のみに没入してしまう没入感の発生を防止することができる。
When the image is displayed by operating the
Further, since the
さらに、本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置1によれば、周辺視野がハーフミラー4によって覆われているので、外部から入射する外光のほぼ半分が遮光される。その結果、強度の強い外光が接眼光学系6を介してLCD5に入射して映像のコントラストが低下する不都合の発生を防止することができる。また、接眼光学系6の出斜面2aにおいて正反射して装着者の瞳位置に入射する外光を減光することができるので、装着者の眼への外光の写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。
Furthermore, according to the head-mounted
なお、本実施形態においては、減光手段4としてハーフミラーを採用したが、これに代えて、NDフィルタを採用してもよいし、液晶シャッタを採用してもよい。液晶シャッタは、液晶の状態によって透過率を調節することができる。液晶シャッタ11は、装着者が操作することにより、あるいは、図4および図5に示されるように、装着フレーム3に配置された照度センサ12によって検出された外光Lの強度に応じて透過率を変化させることができる。
In the present embodiment, a half mirror is used as the dimming means 4, but instead, an ND filter or a liquid crystal shutter may be used. The liquid crystal shutter can adjust the transmittance according to the state of the liquid crystal. The
図4に示す例では、外光Lの強度が高いので液晶シャッタ11の透過率を低下させて遮光の度合いを高めている。一方、図5に示す例では外光Lの強度が低いので液晶シャッタ11の透過率を増大させて遮光の度合いを低くしている。これにより、外光Lの強度が高いときには光学装置2の出射面2aに入射する外光Lの強度を低下させて、映像品質の低下を防止することができる。一方、外光Lの強度が低いときには、透過率を高くして、明るい周辺視野を得ることができる(図4〜図7においては、斜線の密度が高いものを透過率の低い状態、密度が低いものを透過率の高い状態として表示している。)。
In the example shown in FIG. 4, since the intensity of the external light L is high, the transmittance of the
さらに、図6および図7に示されるように、照度センサ12を装着フレーム3に複数(図6および図7に示す例では、左右2カ所に)設けるとともに、左右の眼に対応する液晶シャッタ11の透過率を別個に変更することにしてもよい。図6に示す例は、左右両側から入射する外光Lの強度が同程度に高い場合であって、照度センサ12の検出結果に基づいて、両液晶シャッタ11はほぼ同等の低い透過率を有している。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of
これに対して、図7に示す例は、装着者に対して右側から入射する外光Lの強度が左側から入射する外光の強度より低く、左右の照度センサ12の検出結果に基づいて、右側の液晶シャッタ11の透過率が左側の液晶シャッタ11の透過率より大きくなっている。これにより、左側の液晶シャッタ11により左側の光学装置2の映像のコントラストの低下を防止し、右側の液晶シャッタ11により右側の明るい周辺視野を得ることができる。
In contrast, in the example shown in FIG. 7, the intensity of the external light L incident on the wearer from the right side is lower than the intensity of the external light incident from the left side, and based on the detection result of the left and
なお、図6および図7に示す例では、透過率を調節する液晶シャッタ11を左右2つに分割して別個に調節することとしたが、これに代えて、左右方向に3以上に分割してもよいし、上下方向に分割してもよい。また、明確に分割することなく、透過率を滑らかに変化させることにしてもよい。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, the
また、本実施形態においては、光学装置2の画面を除く視野全面を遮光手段4,11によって覆うこととしたが、これに代えて、図8に示されるように、光学装置2の出斜面2aにおいて正反射して瞳位置Dに入射する外光Lの入射経路を遮る位置であって、装着者の瞳位置Dを通り、光学装置2の光軸Eに直交する平面Fよりも後方のみに遮光手段4を配置することにしてもよい。このようにすることで、遮光手段4を装着者の視野範囲外に配置することができ、最大限に広く明るい周辺視野を得ることができるとともに、外光の写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。
In the present embodiment, the entire visual field except the screen of the
この場合に、外光Lの入射光軸上に遮光手段4を配置する配置の仕方は、何通りも考えられるが、図9に示されるように、装着者の側頭部Gに沿う方向に配置することにより、遮光手段4を頭部Aから外側に大きく突出させることなくコンパクトに配置することができる。 In this case, there are various ways of arranging the light blocking means 4 on the incident optical axis of the external light L, but as shown in FIG. 9, in the direction along the side G of the wearer. By arranging, the light shielding means 4 can be arranged in a compact manner without largely projecting outward from the head A.
また、本実施形態においては、減光手段4,11を装着フレーム3に固定することとしたが、これに代えて、着脱可能に取り付けることにしてもよい。また、フレーム本体7の下部に固定することとしたが、フレーム本体を装着者の眼よりも低い位置に配置してその上部に減光手段を取り付けることにしてもよい。また、ゴーグルのように装着者の顔面に密着させられる形態の減光手段を採用してもよい。
In the present embodiment, the dimming means 4 and 11 are fixed to the mounting
A 頭部
D 瞳位置
F 平面
G 側頭部
L 外光
1 頭部装着型映像表示装置
2 光学装置
2a 出射面
3 装着フレーム
4 ハーフミラー(減光手段)
5 LCD(表示素子)
6 プリズム(接眼光学系)
11 液晶フィルタ(減光手段)
12 照度センサ(センサ)
A head D pupil position F plane G side head L
5 LCD (display element)
6 Prism (eyepiece optical system)
11 Liquid crystal filter (dimming means)
12 Illuminance sensor (sensor)
Claims (8)
該光学装置を支持して装着者の頭部に装着する装着フレームと、
前記光学装置の出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光の少なくとも前記光学装置の前記出射面への入射光軸上に配置され、外光の強度を低減する減光手段とを備える頭部装着型映像表示装置。 An optical element that is disposed in front of the wearer's eyes and is disposed at a position that partially blocks the visual field range, and that displays an image and an eyepiece optical system that guides the image displayed on the display element to the wearer's eye Equipment,
A mounting frame that supports the optical device and is mounted on the head of the wearer;
Attenuating means for reducing the intensity of the external light, which is arranged on at least the incident optical axis of the external light that is regularly reflected on the exit surface of the optical device and is incident on the wearer's pupil position. A head-mounted image display device comprising:
前記減光手段が、前記センサにより検出された外光の強度に応じて外光の強度を低減する度合いを変化させる請求項1に記載の頭部装着型映像表示装置。 It has a sensor that detects the intensity of outside light,
The head-mounted image display device according to claim 1, wherein the dimming unit changes the degree of reducing the intensity of external light according to the intensity of external light detected by the sensor.
前記減光手段が、前記センサに近接する領域ごとに外光の強度を低減する度合いを変化させる請求項4または請求項5に記載の頭部装着型映像表示装置。 A plurality of the sensors are provided,
The head-mounted image display device according to claim 4 or 5, wherein the dimming means changes a degree of reducing the intensity of external light for each region close to the sensor.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013187794A (en) * | 2012-03-09 | 2013-09-19 | Seiko Epson Corp | Virtual image display device |
CN104317054A (en) * | 2014-10-27 | 2015-01-28 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | Head-mounted display |
JPWO2019017187A1 (en) * | 2017-07-19 | 2020-05-28 | グリー株式会社 | Head mounted display |
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2009
- 2009-01-20 JP JP2009009930A patent/JP2010169743A/en not_active Withdrawn
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