JP2013044836A - Video display device - Google Patents

Video display device Download PDF

Info

Publication number
JP2013044836A
JP2013044836A JP2011181163A JP2011181163A JP2013044836A JP 2013044836 A JP2013044836 A JP 2013044836A JP 2011181163 A JP2011181163 A JP 2011181163A JP 2011181163 A JP2011181163 A JP 2011181163A JP 2013044836 A JP2013044836 A JP 2013044836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
display element
display
optical system
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011181163A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Saito
義広 斉藤
Kenichi Saito
賢一 斉藤
Yoshiki Kajita
佳樹 梶田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2011181163A priority Critical patent/JP2013044836A/en
Publication of JP2013044836A publication Critical patent/JP2013044836A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of El Displays (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video display device capable of securing easiness of viewing of display image with a simple structure in a video display device in which an external image and a display image displayed by a display element are overlapped in a same viewing field for observation.SOLUTION: The video display device 1A which allows the external image 20b and the display image 20c to be observed in the same viewing field 20, includes a transmission type display element 3A; a liquid crystal shutter 2A configured to drive a liquid crystal 7 for each pixel and adjust a transmission quantity of a light flux reaching the display element from the outside, and laminated on the display element; and a controller circuit 22 for controlling the drive of the display element and a dimming element so that the transmission quantity of the light flux through a part of the liquid crystal shutter corresponding to the display image 20c is decreased when the display element 3A displays the display image 20c.

Description

本発明は、映像表示装置に関する。   The present invention relates to a video display device.

同一視野内に外界像と表示素子により表示される表示画像を重ね合わせて観察する映像表示装置においては表示画像の見易さを確保する必要がある。   In a video display device that observes an external image and a display image displayed by a display element in the same field of view, it is necessary to ensure the visibility of the display image.

特許文献1は、透過型の表示素子の背面に透過散乱型の液晶表示素子を積層した表示装置を開示しており、液晶表示素子を動作させた領域では外界像光は散乱して白色化するため、それに対応する領域では表示素子に表示される画像は見易くなる。   Patent Document 1 discloses a display device in which a transmission / scattering type liquid crystal display element is laminated on the back surface of a transmission type display element. In the region where the liquid crystal display element is operated, external image light is scattered and whitened. Therefore, the image displayed on the display element is easy to see in the corresponding region.

特許文献2は、画素構造を有する液晶シャッターに結像された外界像と、それと共役の位置に配置された表示素子に表示された画像をハーフミラーで合成して接眼光学系により観察する映像表示装置を開示している。表示画像に対応した画素に入射する外界からの光束を液晶シャッターで遮光することにより表示画像の透けを防止することができる。   Patent Document 2 discloses an image display in which an external image formed on a liquid crystal shutter having a pixel structure and an image displayed on a display element arranged at a conjugate position thereof are combined by a half mirror and observed by an eyepiece optical system. An apparatus is disclosed. By shielding light beams from the outside that enter the pixels corresponding to the display image with a liquid crystal shutter, it is possible to prevent the display image from being seen through.

特開2008−122590号公報JP 2008-122590 A 特許第2840692号公報明細書Japanese Patent No. 2840692

しかしながら、特許文献1では、散乱光が表示素子に漏れるため、外界像光の影響を受けずに映像を表示するのは困難である。特許文献2では、液晶シャッターと光学的に共役な位置に表示素子を配置しているため、位置合わせの困難性から表示画像に対応した画素に入射する外界からの光束を液晶シャッターで十分に遮光することは困難になる。即ち、表示素子の表示面上に表示された画像とそれに対応してシャッター面上に形成された画像を一致させることが困難となり、表示画像の見易さは不十分である。また、ハーフミラーを使用して合成しているので明るさが半分になるという問題もあった。   However, in Patent Document 1, since scattered light leaks to the display element, it is difficult to display an image without being affected by external image light. In Patent Document 2, since the display element is arranged at a position optically conjugate with the liquid crystal shutter, the liquid crystal shutter sufficiently shields the light flux from the outside that is incident on the pixel corresponding to the display image because of the difficulty in alignment. It becomes difficult to do. That is, it becomes difficult to match the image displayed on the display surface of the display element and the image formed on the shutter surface corresponding thereto, and the display image is not easy to see. There is also a problem that the brightness is halved because the image is synthesized using a half mirror.

そこで、本発明は、同一視野内に外界像と表示素子により表示される表示画像を重ね合わせて観察する映像表示装置において表示画像の見易さを簡単な構成で確保することが可能な映像表示装置を提供することを例示的な目的とする。   Accordingly, the present invention provides a video display capable of ensuring the visibility of a display image with a simple configuration in a video display device for observing an external image and a display image displayed by a display element in the same field of view. It is an exemplary object to provide an apparatus.

本発明の映像表示装置は、外界像と表示画像を同一視野内で表示する映像表示装置であって、前記表示画像を表示する透過型の表示素子と、前記表示素子に積層され、外界から前記表示素子に至る光束の透過量を前記表示素子の画素ごとに調節する調光素子と、前記表示素子が前記表示画像を表示するときに前記表示画像に対応する部分の前記調光素子の光束の透過量が減少するように前記表示素子と前記調光素子の駆動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。   The video display device of the present invention is a video display device that displays an external image and a display image within the same field of view, and is laminated on the display device for displaying the display image, and from the external environment, A dimming element that adjusts the transmission amount of the luminous flux reaching the display element for each pixel of the display element, and a luminous flux of the dimming element in a portion corresponding to the display image when the display element displays the display image Control means for controlling the driving of the display element and the light control element so as to reduce the amount of transmission.

本発明によれば、同一視野内に外界像と表示素子により表示される表示画像を重ね合わせて観察する映像表示装置において表示画像の見易さを簡単な構成で確保することが可能な映像表示装置を提供することができる。   According to the present invention, in a video display device for observing an external image and a display image displayed by a display element in the same field of view, a video display capable of ensuring the visibility of the display image with a simple configuration. An apparatus can be provided.

本発明の映像表示装置の部分断面図である。(実施例1)It is a fragmentary sectional view of the image display device of the present invention. Example 1 図1に示す映像表示装置に表示された画像を示す図である(実施例1)(Example 1) which is a figure which shows the image displayed on the video display apparatus shown in FIG. 図1に示す映像表示装置の変形例の部分断面図である。(実施例1)It is a fragmentary sectional view of the modification of the video display apparatus shown in FIG. Example 1 図1に示す表示素子の画素領域の部分平面図である。(実施例1)FIG. 2 is a partial plan view of a pixel region of the display element shown in FIG. Example 1 図1に示す映像表示装置の回路構成を示すブロック図である。(実施例1)It is a block diagram which shows the circuit structure of the video display apparatus shown in FIG. Example 1 本発明の映像表示装置の光路図である。(実施例2)It is an optical path diagram of the image display device of the present invention. (Example 2) 図6に示す虚像を正立像として観察する画像反転手段の斜視図と部分透過側面図である。(実施例2)FIG. 7 is a perspective view and a partial transmission side view of image inverting means for observing the virtual image shown in FIG. 6 as an erect image. (Example 2) 図6に示す液晶シャッターと表示素子の画素の位置関係の模式図である。(実施例2)It is a schematic diagram of the positional relationship of the liquid crystal shutter shown in FIG. 6, and the pixel of a display element. (Example 2) 本発明の映像表示装置の光路図である。(実施例3)It is an optical path diagram of the image display device of the present invention. (Example 3) 本発明の映像表示装置の部分断面図である。(実施例4)It is a fragmentary sectional view of the image display device of the present invention. Example 4 本発明の映像表示装置の部分断面図である。(実施例5)It is a fragmentary sectional view of the image display device of the present invention. (Example 5)

以下、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照して説明する。本発明の映像表示装置は、同一視野内に外界の光景(外界像)と表示素子により表示された表示画像を重ね合わせて観察する映像表示装置である。例えば、映像表示装置は、非表示状態では透明なディスプレイに映像を表示する表示装置である。あるいは、映像表示装置は、自動車のフロントガラスに速度情報等を投影表示するヘッドアップディスプレイ、コンピュータグラフィック等を外界像に重ねて観察する光学シースルーヘッドマウントディスプレイなどに適用可能である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The video display device of the present invention is a video display device for observing an external scene (external image) and a display image displayed by a display element in the same visual field. For example, the video display device is a display device that displays video on a transparent display in a non-display state. Alternatively, the video display device can be applied to a head-up display that projects and displays speed information or the like on a windshield of an automobile, an optical see-through head-mounted display that observes computer graphics or the like superimposed on an external image, and the like.

以下、図1〜6を参照して、実施例1の映像表示装置1Aについて説明する。図1(a)は、実施例1の映像表示装置1Aの部分断面図であり、図1(b)はその動作を説明する部分断面図である。映像表示装置1Aは外界等からの光の透過、遮光制御を行う液晶シャッター2Aと、それに積層(物理的に隣接)する形で設けられた表示素子3Aを有する。   Hereinafter, the video display device 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a partial cross-sectional view of the video display device 1A according to the first embodiment, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view illustrating the operation thereof. The video display device 1A includes a liquid crystal shutter 2A that controls transmission and shading of light from the outside and the like, and a display element 3A that is provided so as to be stacked (physically adjacent).

なお、本実施例では、液晶シャッター2Aと表示素子3Aの一部の構成要素が共通に使用されて両者は一体となっているが、このような構造も「積層」と呼んでいる。従って、液晶シャッター2Aと表示素子3Aが分離されていなくてもよい。もちろん、後述する図3に示すように両者は分離されていてもよい。   In the present embodiment, some components of the liquid crystal shutter 2A and the display element 3A are used in common and are integrated with each other, but such a structure is also called “lamination”. Therefore, the liquid crystal shutter 2A and the display element 3A may not be separated. Of course, both may be separated as shown in FIG.

液晶シャッター2Aは、光束の透過、遮光を行う為に一般に用いられている方式の液晶シャッターであるが、完全に遮光しなくてもよい。即ち、外界から表示素子3Aに至る光束の透過量を調節するように構成された調光素子であれば足り、調節は減光や遮光を含む。液晶シャッター2Aは、液晶7と、液晶7の偏光方向を変更する電圧を印加可能で液晶7を挟むように画素ごとに設けられた透明電極(第2の透明電極)6、8を有する。また、液晶シャッター2Aは、それらを挟む形で設けられた透明な一対のガラス部材(第2のガラス部材)5、9及び偏光板4、10を更に有する。尚、言うまでも無く、透明電極6、8の何れか一方は共通電極として一体化し、前述した画素構造になっていなくてもよい。   The liquid crystal shutter 2A is a liquid crystal shutter of a method generally used for transmitting and shielding light beams, but may not be completely shielded from light. That is, a light control element configured to adjust the amount of light transmitted from the outside world to the display element 3A is sufficient, and adjustment includes dimming and shading. The liquid crystal shutter 2 </ b> A includes a liquid crystal 7 and transparent electrodes (second transparent electrodes) 6 and 8 that can be applied with a voltage for changing the polarization direction of the liquid crystal 7 and are provided for each pixel so as to sandwich the liquid crystal 7. The liquid crystal shutter 2A further includes a pair of transparent glass members (second glass members) 5 and 9 and polarizing plates 4 and 10 provided so as to sandwich them. Needless to say, any one of the transparent electrodes 6 and 8 may be integrated as a common electrode, and the pixel structure described above may not be formed.

液晶シャッター2Aは、透明電極6、8に電圧を印加しないOFF動作状態で光を透過する開口状態となり、電圧を印加するON動作状態で遮光するように、液晶7の特性及び偏光板4、10は構成されている。   The liquid crystal shutter 2A is in an open state where light is transmitted in an OFF operation state in which no voltage is applied to the transparent electrodes 6 and 8, and the characteristics of the liquid crystal 7 and the polarizing plates 4 and 10 are shielded in an ON operation state in which a voltage is applied. Is structured.

表示素子3Aは、略透明な発光層13を挟むように、透明な絶縁層11、15を介して画素構造を有する透明電極(第1の透明電極)12、14を対向配置している。透明電極12、14に電圧を印加することによって発光層13を発光させるEL(エレクトロ・ルミネッセンス)を用いている。16は透明性を有するガラス部材である。このように表示素子3Aは透過型の表示素子である。透明電極12、14は一対の第1のガラス部材9、16に挟まれているが、図1では、一対の第1のガラス部材9、16の一つであるガラス部材9は一対の第2のガラス部材の一つを兼ねている。これにより、部品点数を削減して光軸方向に小型化を図ることができる。   In the display element 3A, transparent electrodes (first transparent electrodes) 12 and 14 having a pixel structure are arranged to face each other through transparent insulating layers 11 and 15 so as to sandwich a substantially transparent light emitting layer 13 therebetween. EL (electroluminescence) that causes the light emitting layer 13 to emit light by applying a voltage to the transparent electrodes 12 and 14 is used. Reference numeral 16 denotes a glass member having transparency. Thus, the display element 3A is a transmissive display element. The transparent electrodes 12 and 14 are sandwiched between the pair of first glass members 9 and 16. In FIG. 1, the glass member 9 that is one of the pair of first glass members 9 and 16 is a pair of second glass members. Also serves as one of the glass members. Thereby, it is possible to reduce the number of components and reduce the size in the optical axis direction.

なお、本実施例では自発光型の表示素子を使用しているが、本発明は外光によって発光する表示素子も使用可能である。   Note that although a self-luminous display element is used in this embodiment, a display element that emits light by external light can also be used in the present invention.

液晶シャッター2Aの透明電極6a、8a及びそれに対応する位置に設けられた表示素子3Aの透明電極12a、14aに電圧を印加しないOFF状態では、液晶シャッター2Aは開口状態、表示素子3Aは透明状態となっている。従って、外界光Laはそのまま映像表示装置1Aを透過する。   In the OFF state in which no voltage is applied to the transparent electrodes 6a and 8a of the liquid crystal shutter 2A and the transparent electrodes 12a and 14a of the display element 3A provided at the corresponding positions, the liquid crystal shutter 2A is in the open state and the display element 3A is in the transparent state. It has become. Accordingly, the external light La passes through the video display device 1A as it is.

液晶シャッター2Aの透明電極6b、8b及び6c、8cに電圧を印加したON状態では、液晶シャッター2Aは閉じた状態になり外界光Lb、Lcは遮光される。この時、これに対応する位置にある表示素子3Aの透明電極12b、14bに電圧を印加した場合は、12b、14bに対応する領域の発光層13は発光し、表示光Ldを射出する。   In the ON state in which a voltage is applied to the transparent electrodes 6b, 8b and 6c, 8c of the liquid crystal shutter 2A, the liquid crystal shutter 2A is closed and the external light Lb, Lc is shielded. At this time, when a voltage is applied to the transparent electrodes 12b and 14b of the display element 3A at a position corresponding to this, the light emitting layer 13 in the region corresponding to 12b and 14b emits light and emits display light Ld.

液晶シャッター2Aを閉じた状態で、表示素子3Aの透明電極12c、14cの電圧を印加しない場合は、透明電極12c、14cの領域は透明な状態を保っているが、シャッター2が遮光された状態なので、外界光Lcは遮光され外界像は見えない。   When the liquid crystal shutter 2A is closed and no voltage is applied to the transparent electrodes 12c and 14c of the display element 3A, the regions of the transparent electrodes 12c and 14c remain transparent, but the shutter 2 is shielded from light. Therefore, the external light Lc is shielded and the external image cannot be seen.

液晶シャッター2Aは表示素子3Aに積層されている。即ち、特許文献2のように、光学的に共役な位置に配置されていない。このため、表示画像に対応した画素に入射する外界からの光束を液晶シャッターで遮光する精度が向上し、表示画像の見易さは十分となる(例えば、表示画像の透けを十分に防止することもできる)。また、積層構造により、特許文献2のようなハーフミラーによる画像合成手段が不要となるので、光量不足の問題を解消することができる。   The liquid crystal shutter 2A is stacked on the display element 3A. That is, unlike Patent Document 2, it is not arranged at an optically conjugate position. For this reason, the accuracy of shielding the light flux from the outside that is incident on the pixel corresponding to the display image with the liquid crystal shutter is improved, and the display image is sufficiently easy to see (for example, it is possible to sufficiently prevent the display image from being seen through). Can also). Also, the laminated structure eliminates the need for an image compositing means using a half mirror as in Patent Document 2, so that the problem of insufficient light quantity can be solved.

図2は、液晶シャッター2Aと表示素子3Aに上記の動作をさせた場合に映像表示装置1Aの視野領域20の状態を示したものである。液晶シャッター2A及び表示素子3Aの透明電極に電圧を印加しない円柱の領域20aでは、略透明となり、外界像20bを含む外界像を直接見ることができる。外界像20bは矢印形状、水平線、その他の背景を含む。   FIG. 2 shows the state of the visual field region 20 of the video display device 1A when the liquid crystal shutter 2A and the display element 3A are operated as described above. The cylindrical region 20a where no voltage is applied to the liquid crystal shutter 2A and the transparent electrode of the display element 3A is substantially transparent, and an external image including the external image 20b can be directly seen. The external image 20b includes an arrow shape, a horizontal line, and other backgrounds.

表示素子3Aの20cで示す領域の透明電極に電圧を印加すると、表示素子20cに対応する領域の発光層が発光し、円柱画像20cを表示画像として見ることができる。この時、円柱画像20cの領域に対応する液晶シャッター2Aの領域を閉じた状態にすれば、外界光を遮光できるので、外界像光の影響の無い状態で画像を表示することができる。即ち、発光領域の画像の輝度が低い場合や、発光しない黒色の状態をも表示することができる。   When a voltage is applied to the transparent electrode in the region indicated by 20c of the display element 3A, the light emitting layer in the region corresponding to the display element 20c emits light, and the cylindrical image 20c can be viewed as a display image. At this time, if the area of the liquid crystal shutter 2A corresponding to the area of the cylindrical image 20c is closed, the external light can be blocked, so that the image can be displayed without being affected by the external image light. That is, it is possible to display a case where the luminance of the image in the light emitting region is low or a black state where light is not emitted.

ここで、表示素子3Aを透過する外界像光の透過効率を上げるため、表示素子3Aを構成する画素29の領域内の一部に、例えば、図4に示すように透明部を設け、発光部29aと透明部29bとするような構造にすることもできる。   Here, in order to increase the transmission efficiency of external image light that passes through the display element 3A, a transparent portion is provided in a part of the region of the pixel 29 constituting the display element 3A, for example, as shown in FIG. It can also be set as the structure which becomes 29a and the transparent part 29b.

図5は、映像表示装置1Aの回路構成を示すブロック図である。同図において、21は画像生成回路である。画像生成回路21は、CG(コンピュータグラフィックス)等の映像信号21aと映像信号のタイミング等を制御する制御信号21bをコントローラ回路(制御手段)22に送る。画像生成回路21はパーソナルコンピュータを用いた構成やDVDプレーヤ等の録画像を供給する装置を用いた構成であってもよい。   FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the video display device 1A. In the figure, 21 is an image generation circuit. The image generation circuit 21 sends a video signal 21 a such as CG (computer graphics) and a control signal 21 b for controlling the timing of the video signal to the controller circuit (control means) 22. The image generation circuit 21 may have a configuration using a personal computer or a configuration using a device for supplying recorded images such as a DVD player.

コントローラ回路22は、表示素子3Aに表示画像を表示させるように表示素子3Aの図2の領域20aに対応する画素には液晶7に電圧を印加せずに円柱画像20cに対応する画素には電圧を印加するように発光層13の駆動を制御する。また、コントロール回路22は、表示素子3Aが円柱画像20cを表示するときに円柱画像20cを表示する画素に対応する部分の液晶シャッター2Aの光束の透過量が減少するように表示素子3Aと液晶シャッター2Aの駆動を制御する。なお、透過量を「減少」することはゼロ(遮光)も含む。   The controller circuit 22 does not apply a voltage to the liquid crystal 7 to the pixel corresponding to the region 20a of FIG. 2 of the display element 3A so that the display element 3A displays a display image, but applies a voltage to the pixel corresponding to the cylindrical image 20c. The driving of the light emitting layer 13 is controlled so that is applied. The control circuit 22 also includes the display element 3A and the liquid crystal shutter so that the amount of light transmitted through the liquid crystal shutter 2A corresponding to the pixel displaying the cylindrical image 20c is reduced when the display element 3A displays the cylindrical image 20c. 2A drive is controlled. Note that “decreasing” the transmission amount includes zero (light shielding).

より具体的には、コントローラ回路22は表示素子駆動回路23に映像信号22a及び制御信号22cを送り、表示素子駆動回路23は表示素子3Aを駆動すべく表示素子3Aに駆動信号23a、及び制御信号23bを送る。これにより、画像生成回路21で生成されたCG等の画像が表示素子3A上に表示される。   More specifically, the controller circuit 22 sends the video signal 22a and the control signal 22c to the display element drive circuit 23, and the display element drive circuit 23 sends the drive signal 23a and the control signal to the display element 3A to drive the display element 3A. Send 23b. Thereby, an image such as CG generated by the image generation circuit 21 is displayed on the display element 3A.

一方、コントローラ回路22は、画像生成回路21で生成されたCG等の画像に対応した表示領域を閉じた状態にすべく、シャッター駆動信号22bと制御信号22dを液晶シャッター駆動回路24に送る。これに応答して、液晶シャッター駆動回路24はその画像領域においてシャッターを動作すべく液晶シャッター2Aに駆動信号24a及び制御信号24bを送る。   On the other hand, the controller circuit 22 sends a shutter drive signal 22b and a control signal 22d to the liquid crystal shutter drive circuit 24 so as to close a display area corresponding to an image such as CG generated by the image generation circuit 21. In response to this, the liquid crystal shutter drive circuit 24 sends a drive signal 24a and a control signal 24b to the liquid crystal shutter 2A to operate the shutter in the image area.

表示領域に対応した領域の外界像の光束を液晶シャッター2Aにより遮光することにより、黒色や輝度の低い状態の画像も外界像に影響されること無く表示することができる。また、液晶シャッター2Aの透明電極6、8に印加する電圧を可変することにより液晶シャッター2Aを透過する外界光の透過率を表示画像に対応して変更し、表示画像を透けた状態にして外界像と重ね合せて見ることもできる。   By blocking the light flux of the external field image in the area corresponding to the display area by the liquid crystal shutter 2A, it is possible to display an image in a black state or a low brightness state without being affected by the external field image. In addition, by changing the voltage applied to the transparent electrodes 6 and 8 of the liquid crystal shutter 2A, the transmittance of the external light transmitted through the liquid crystal shutter 2A is changed corresponding to the display image, and the display image is seen through the external environment. You can also see it superimposed on the image.

外界光を液晶シャッター2Aにより表示素子3Aの画素毎に対応させて遮光する上で、液晶シャッター2Aは表示素子3Aにできる限り近づけて設けることが望ましい。映像表示装置1Aは液晶シャッター2Aと表示素子3Aが一体になっていたが、製造上、図3に示すように表示素子3Aに透明ガラス部材17を追加して表示素子3Bとし、液晶シャッター2Bと別体にしてもよい。   It is desirable to provide the liquid crystal shutter 2A as close as possible to the display element 3A in order to shield the external light by the liquid crystal shutter 2A corresponding to each pixel of the display element 3A. In the video display device 1A, the liquid crystal shutter 2A and the display element 3A are integrated. However, as shown in FIG. 3, a transparent glass member 17 is added to the display element 3A to form the display element 3B. It may be a separate body.

尚、上記実施例では、シャッター機能を有する素子として液晶を用いたが、表示画像の画素に対応して画素ごとに外界光の光調が可能な素子であればよく、エレクトロクロミック素子等であってもよい。   In the above embodiment, liquid crystal is used as the element having the shutter function. However, any element capable of adjusting the external light for each pixel corresponding to the pixel of the display image may be used, and may be an electrochromic element or the like. May be.

以下、図6〜9を参照して、実施例2の映像表示装置1Cについて説明する。実施例1では、表示素子上に表示された映像を直接眼で観察しているが、実施例2では表示素子上に表示された映像を表示素子の射出側に配置された接眼光学系32を介して観察する。図6は、実施例2の映像表示装置1Cの光路図である。   Hereinafter, the video display device 1 </ b> C according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the image displayed on the display element is directly observed with the eyes. However, in the second embodiment, the image displayed on the display element is provided with the eyepiece optical system 32 arranged on the emission side of the display element. Observe through. FIG. 6 is an optical path diagram of the image display device 1C according to the second embodiment.

図6において、31は、液晶シャッター2Cの入射側に配置され、外界像30aを映像表示装置1Cの表示素子3Cの表示面上に30bとして結像させる結像光学系である。外界像30aは映像表示装置1Cの液晶シャッター2Cを介して表示素子3Cの表示面上に30bとして結像される。表示素子3Cの表示面上に結像された外界像30b、或いは表示素子3Cの表示面上に表示された画像は、接眼光学系32により虚像30cとして観察者36により観察される。   In FIG. 6, reference numeral 31 denotes an imaging optical system that is arranged on the incident side of the liquid crystal shutter 2C and forms an external image 30a as 30b on the display surface of the display element 3C of the video display device 1C. The external image 30a is formed as 30b on the display surface of the display element 3C via the liquid crystal shutter 2C of the video display device 1C. The external image 30b formed on the display surface of the display element 3C or the image displayed on the display surface of the display element 3C is observed by the observer 36 as a virtual image 30c by the eyepiece optical system 32.

実施例1で述べたように、表示素子3Cの外界側に積層された液晶シャッター2Cを表示素子3Cの表示画像に対応して動作させ、外界像の光束の透過、遮光を制御することにより、表示素子3Cに表示された画像に対する外界像光の影響を制御できる。   As described in the first embodiment, the liquid crystal shutter 2C laminated on the outside of the display element 3C is operated in accordance with the display image of the display element 3C, and the transmission and shielding of the light flux of the outside image are controlled. The influence of external image light on the image displayed on the display element 3C can be controlled.

ここで、外界像30aから結像光学系31への入射光L1の入射角をθ1、接眼光学系32からの射出光L2の射出角をθ2とすると、入射角θ1と射出角θ2が等しくなるように結像光学系31及び接眼光学系32は構成されている。これにより、外界像30aは等倍で虚像30cとして観察することができる。   Here, when the incident angle of the incident light L1 from the external image 30a to the imaging optical system 31 is θ1, and the emission angle of the emitted light L2 from the eyepiece optical system 32 is θ2, the incident angle θ1 and the emission angle θ2 are equal. Thus, the imaging optical system 31 and the eyepiece optical system 32 are configured. Thereby, the external image 30a can be observed as a virtual image 30c at the same magnification.

実施例2では、図6に示すように、外界像30aに対し観察者36が観察する虚像30cは上下左右がそれぞれ反転した像となる。これを外界像と同じ方向の正立像として観察するためには、例えば、図7(a)、(b)に示す平面ミラー37、38、39、40を使用する一般的な方法により実現できる。図7(a)、(b)は、虚像30を正立像として観察する構成を示す斜視図と部分透過側面図である。   In Example 2, as shown in FIG. 6, the virtual image 30c observed by the observer 36 with respect to the external image 30a is an image that is inverted vertically and horizontally. In order to observe this as an erect image in the same direction as the external image, for example, it can be realized by a general method using the plane mirrors 37, 38, 39, and 40 shown in FIGS. FIGS. 7A and 7B are a perspective view and a partially transmissive side view showing a configuration for observing the virtual image 30 as an erect image.

これにより、接眼光学系からの射出光L3は、水平方向で互いに直角に配置された平面ミラー37、38により左右方向で反転され、さらに垂直方向で互いに直角に配置された平面ミラー39、40で上下方向に反転される。   Thereby, the emitted light L3 from the eyepiece optical system is inverted in the left-right direction by the plane mirrors 37, 38 arranged at right angles to each other in the horizontal direction, and further, by the plane mirrors 39, 40 arranged at right angles to each other in the vertical direction. Inverted vertically.

本実施例では結像光学系32を介して外界像30aを表示素子上に結像するので、液晶シャッター2Cと表示素子3Cとの位置関係が実施例1と異なる。   In this embodiment, since the external image 30a is formed on the display element via the imaging optical system 32, the positional relationship between the liquid crystal shutter 2C and the display element 3C is different from that of the first embodiment.

図8は、実施例2における液晶シャッター2Cと表示素子3Cの画素の位置関係の模式図である。表示素子3Cの画素ピッチをP、液晶シャッター2Cの画素ピッチをP1、表示素子3Cの発光面3Caと、液晶シャッター2Cのシャッター面2Caとの距離をb、結像光学系31の後ろ側焦点距離をfとする。画像中心からn番目の位置の画素における表示素子3Cと液晶シャッター2Cの画素のズレ量をdとすると、次式が成立する。   FIG. 8 is a schematic diagram of the positional relationship between the liquid crystal shutter 2C and the pixel of the display element 3C in the second embodiment. The pixel pitch of the display element 3C is P, the pixel pitch of the liquid crystal shutter 2C is P1, the distance between the light emitting surface 3Ca of the display element 3C and the shutter surface 2Ca of the liquid crystal shutter 2C is b, and the rear focal distance of the imaging optical system 31 Is f. When the amount of deviation between the pixels of the display element 3C and the liquid crystal shutter 2C at the pixel at the nth position from the center of the image is d, the following equation is established.

尚、上記発光面3Caは表示素子3Cの発光層の位置(実施例1における発光層13)であり、液晶シャッター面2Caは液晶シャッター2Cの液晶面の位置(実施例1における液晶7)を示す。実際には発光層及び液晶面は数μm〜数十μmの厚さを有するが、数mmの厚さを有する表示素子及び液晶シャッターに比べ十分小さいので発光面及び液晶層の厚さは無視して考えることができる。
(数1)
d=n・P・b/f
また、液晶シャッター2Cの画素ピッチP1は次式を満足するので、
(数2)
P1=(n・P−d)/n
数式1、2からより液晶シャッター2Cの画素ピッチP1は次式で表される。
(数3)
P1=P(1−b/f)
表示素子3Cの画素ピッチPと液晶シャッター2Cの画素ピッチP1が数式3を満足するように、表示素子3Cと液晶シャッター2Cの中心部n=1番目の画素で画素中心を一致させ、外側端部でズレ量dを発生するように積層する。
The light emitting surface 3Ca is the position of the light emitting layer of the display element 3C (light emitting layer 13 in Example 1), and the liquid crystal shutter surface 2Ca is the position of the liquid crystal surface of the liquid crystal shutter 2C (liquid crystal 7 in Example 1). . Actually, the light emitting layer and the liquid crystal surface have a thickness of several μm to several tens of μm, but the thickness of the light emitting surface and the liquid crystal layer is ignored because it is sufficiently smaller than a display element and a liquid crystal shutter having a thickness of several mm. Can think.
(Equation 1)
d = n · P · b / f
Further, since the pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 2C satisfies the following equation,
(Equation 2)
P1 = (n · P−d) / n
From Equations 1 and 2, the pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 2C is expressed by the following equation.
(Equation 3)
P1 = P (1-b / f)
The center of the display element 3C and the central portion n of the liquid crystal shutter 2C are made to coincide with each other so that the pixel pitch P of the display element 3C and the pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 2C satisfy Expression 3. Are stacked so as to generate a shift amount d.

なお、上述した表示素子3Cと液晶シャッター2Cの画素ピッチ及び配置の関係は、垂直方向について述べたものであるが、水平方向、すなわち紙面に対し垂直方向に対しても同じである。   The relationship between the pixel pitch and the arrangement of the display element 3C and the liquid crystal shutter 2C described above is described in the vertical direction, but is the same in the horizontal direction, that is, in the direction perpendicular to the paper surface.

以下、図9を参照して、実施例3の映像表示装置1Cについて説明する。本実施例は、外界像45aの中間像45bを形成した後、結像光学系46にて映像表示装置1Cの表示素子3Cの表示面上に外界像45cを結像するようにしたものである。   Hereinafter, with reference to FIG. 9, a video display device 1C according to the third embodiment will be described. In the present embodiment, an intermediate image 45b of the external image 45a is formed, and then an external image 45c is formed on the display surface of the display element 3C of the video display device 1C by the imaging optical system 46. .

表示素子面上に形成された外界像45cは正立像として結像するので、接眼光学系47で観察される虚像45dは外界像45aと同じ向きに観察され、図7に示す画像反転手段は不要である。   Since the external image 45c formed on the display element surface is formed as an erect image, the virtual image 45d observed by the eyepiece optical system 47 is observed in the same direction as the external image 45a, and the image inverting means shown in FIG. 7 is unnecessary. It is.

外界像45aとその虚像45dが同じ倍率で観察されるためには、実施例2で述べた如く、結像光学系46への外界像の入射角θ1と接眼光学系47からの射出角θ2が等しいように結像光学系46と接眼光学系47が構成される必要がある。   In order for the external image 45a and the virtual image 45d to be observed at the same magnification, as described in the second embodiment, the incident angle θ1 of the external image to the imaging optical system 46 and the exit angle θ2 from the eyepiece optical system 47 are as follows. The imaging optical system 46 and the eyepiece optical system 47 need to be configured to be equal.

本実施例の映像表示装置1Cの液晶シャッター2Cと表示素子3Cの画素の位置関係は数式3を満足し、本実施例の映像表示装置1Cは実施例2と同様である。   The positional relationship between the liquid crystal shutter 2C of the video display device 1C of the present embodiment and the pixels of the display element 3C satisfies Formula 3, and the video display device 1C of the present embodiment is the same as that of the second embodiment.

以下、図10を参照して、実施例4の映像表示装置1Dについて説明する。図10(a)は、実施例4の映像表示装置1Dの部分断面図であり、液晶シャッター2Dと表示素子3Dは実施例1、2と同様の構造を有する。本実施例は、外界像を表示素子面上に結像させる結像光学系と、表示素子面上に結像された外界像或いは表示素子面上に表示された画像を観察する接眼光学系に、マイクロレンズアレイを用いる。なお、結像光学系と接眼光学系の少なくとも一方が、画素ごとにレンズが対応するマイクロレンズアレイを有してもよいし、結像光学系と接眼光学系のいずれもかかるマイクロレンズアレイを有してもよい。   Hereinafter, with reference to FIG. 10, a video display device 1 </ b> D according to the fourth embodiment will be described. FIG. 10A is a partial cross-sectional view of the video display device 1D according to the fourth embodiment. The liquid crystal shutter 2D and the display element 3D have the same structure as the first and second embodiments. The present embodiment is an imaging optical system that forms an external image on the display element surface, and an eyepiece optical system that observes the external image formed on the display element surface or the image displayed on the display element surface. A microlens array is used. Note that at least one of the imaging optical system and the eyepiece optical system may have a microlens array corresponding to a lens for each pixel, and both the imaging optical system and the eyepiece optical system have such a microlens array. May be.

図10(a)において、51は外界像を表示素子3Dの表示面上に結像させるための結像光学系を構成するマイクロレンズアレイである。53は不要光によるコントラストの低下等を押えるための開口部53aを有する遮光マスクであるが、構成上必須ではないので省くことは可能である。55は表示素子3Dに表示された画像、或いは表示素子面上に結像された外界像を観察するための接眼光学系を構成するマイクロレンズアレイである。マイクロレンズアレイ51、55の各レンズは液晶シャッター2D及び表示素子3Dの少なくとも1画素毎に対応するように設けられている。   In FIG. 10A, reference numeral 51 denotes a microlens array constituting an image forming optical system for forming an external image on the display surface of the display element 3D. Reference numeral 53 denotes a light shielding mask having an opening 53a for suppressing a decrease in contrast due to unnecessary light, but it is not essential for the configuration and can be omitted. Reference numeral 55 denotes a microlens array constituting an eyepiece optical system for observing an image displayed on the display element 3D or an external image formed on the display element surface. Each lens of the microlens arrays 51 and 55 is provided so as to correspond to at least one pixel of the liquid crystal shutter 2D and the display element 3D.

液晶シャッター2Dの画素52aがOFF状態の時、実施例1で述べた如く液晶シャッター2Dの画素52aは開口状態にある。従って、外界像からの光束L5は、液晶シャッター2Dの画素52aを透過し、さらにそれに対応して設けられた遮光マスク53の開口部53aを通り、結像用のマイクロレンズ51aにより、表示素子3Dの対応する画素54a上に結像される。   When the pixel 52a of the liquid crystal shutter 2D is in the OFF state, the pixel 52a of the liquid crystal shutter 2D is in the open state as described in the first embodiment. Therefore, the light beam L5 from the external image passes through the pixel 52a of the liquid crystal shutter 2D, passes through the opening 53a of the light shielding mask 53 provided corresponding thereto, and is displayed by the microlens 51a for image formation on the display element 3D. The image is formed on the corresponding pixel 54a.

表示素子3Dの画素54aがOFF状態であれば、外界像からの光束L5はそのまま表示素子3Dの画素54aを透過し、接眼用マイクロレンズ55aにより観察者の眼36の網膜上に結像される。即ち、映像表示装置50を介して外界像を観察することができる。   If the pixel 54a of the display element 3D is in the OFF state, the light beam L5 from the external field image passes through the pixel 54a of the display element 3D as it is and is imaged on the retina of the observer's eye 36 by the eyepiece microlens 55a. . That is, an external image can be observed through the video display device 50.

液晶シャッター2DがON状態の画素52bでは、液晶シャッター2Dが閉じた状態にあるので、外界からの光束L6は液晶シャッター2Dにより遮光される。この時、液晶シャッター2Dbに対応する表示素子の画素54bをON状態にすれば、画素54bは発光し、表示画像光束L7を射出する。表示画像光束L7は、表示素子3Dの画素54bに対応した接眼用マイクロレンズ55bにより観察者の眼36の網膜上に結像される。   In the pixel 52b in which the liquid crystal shutter 2D is ON, the liquid crystal shutter 2D is in a closed state, so that the light flux L6 from the outside is blocked by the liquid crystal shutter 2D. At this time, if the pixel 54b of the display element corresponding to the liquid crystal shutter 2Db is turned on, the pixel 54b emits light and emits a display image light beam L7. The display image light beam L7 is imaged on the retina of the observer's eye 36 by the eyepiece microlens 55b corresponding to the pixel 54b of the display element 3D.

以上、表示素子3Dの外界側に積層された液晶シャッター2Dを表示素子3Dの表示画像に対応して動作させ、外界像の光束の透過、遮光を制御することにより、表示素子3Dに表示された画像に対する外界像光の影響を制御できる。   As described above, the liquid crystal shutter 2D laminated on the outside side of the display element 3D is operated in accordance with the display image of the display element 3D, and the transmission and shading of the light flux of the outside image are controlled to display the display element 3D. The influence of external image light on the image can be controlled.

図10(b)は、マイクロレンズアレイ51、55、液晶シャッター2D、表示素子3Dの位置関係を示す模式図である。   FIG. 10B is a schematic diagram showing the positional relationship among the microlens arrays 51 and 55, the liquid crystal shutter 2D, and the display element 3D.

表示素子3Dの画素ピッチをP、液晶シャッター2Dの画素ピッチをP1、マイクロレンズアレイ51のレンズピッチをP2、マイクロレンズアレイ55のレンズのピッチをP3とする。また、表示素子3Dと液晶シャッター2Dの距離をb1、表示素子3Dとマイクロレンズアレイ51及び55の距離をそれぞれb2、b3とする。更に、中心からn番目の画素における表示素子の画素と液晶シャッターの画素のズレ量をd1、同様に表示素子に対すマイクロレンズアレイ51及びマイクロレンズアレイ55の中心からn番目のレンズのズレ量をそれぞれd2、d3とする。また、表示素子3Dから観察者の眼36の瞳位置36aまでの距離をeとすると、表示素子3Dと液晶シャッター2Dの中心からn番目の画素のズレ量d1は、数式1のfをeに置き換えた次式で与えられる。
(数4)
d1=n・P・b1/e
同様に、表示素子3Dに対するマイクロレンズアレイ51、55の中心からn番目のレンズのズレ量は、それぞれ次式で与えられる。
(数5)
d2=n・P・b2/e
(数6)
d3=n・P・b3/e
また、液晶シャッター32の画素ピッチP1は、次式で与えられる。
(数7)
P1=(n・P+d1)/n
数式4、7より液晶シャッター2Dの画素ピッチP1は次式で与えられる。
(数8)
P1=P(1+b1/e)
同様に、マイクロレンズアレイ51、55のピッチP2、P3はそれぞれ次式で与えられる。
(数9)
P2=P(1+b2/e)
(数10)
P3=P(1−b3/e)
表示素子3Dに対する液晶シャッター2D、マイクロレンズアレイ51、55は、上記に示すピッチを用い、中心部n=1番目の画素及びレンズの中心をそれぞれ一致させ、外側端部で上記のズレ量が発生するように積層する。
The pixel pitch of the display element 3D is P, the pixel pitch of the liquid crystal shutter 2D is P1, the lens pitch of the microlens array 51 is P2, and the lens pitch of the microlens array 55 is P3. The distance between the display element 3D and the liquid crystal shutter 2D is b1, and the distance between the display element 3D and the microlens arrays 51 and 55 is b2 and b3, respectively. Further, the shift amount between the pixel of the display element and the pixel of the liquid crystal shutter in the nth pixel from the center is d1, and similarly, the shift amount of the nth lens from the center of the microlens array 51 and the microlens array 55 with respect to the display element is set. Let d2 and d3 respectively. Further, when the distance from the display element 3D to the pupil position 36a of the observer's eye 36 is e, the shift amount d1 of the nth pixel from the center of the display element 3D and the liquid crystal shutter 2D becomes f in Formula 1 as e. It is given by the following equation.
(Equation 4)
d1 = n · P · b1 / e
Similarly, the shift amounts of the nth lens from the center of the microlens arrays 51 and 55 with respect to the display element 3D are given by the following equations, respectively.
(Equation 5)
d2 = n · P · b2 / e
(Equation 6)
d3 = n · P · b3 / e
The pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 32 is given by the following equation.
(Equation 7)
P1 = (n · P + d1) / n
From Equations 4 and 7, the pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 2D is given by the following equation.
(Equation 8)
P1 = P (1 + b1 / e)
Similarly, the pitches P2 and P3 of the microlens arrays 51 and 55 are given by the following equations, respectively.
(Equation 9)
P2 = P (1 + b2 / e)
(Equation 10)
P3 = P (1-b3 / e)
The liquid crystal shutter 2D and the microlens arrays 51 and 55 with respect to the display element 3D use the pitch shown above, the center n = 1 and the center of the lens coincide with each other, and the above-described deviation amount occurs at the outer end. Laminate to

表示素子3Dの画素中心、液晶シャッター2Dの開口中心、マイクロレンズアレイ51、55のレンズ中心は、図10(b)に示すように、これらの中心と観察者の瞳位置36aの瞳中心とを結ぶ略直線上(gで示す)に位置することになる。   As shown in FIG. 10B, the pixel center of the display element 3D, the aperture center of the liquid crystal shutter 2D, and the lens centers of the microlens arrays 51 and 55 are the center of these and the pupil center of the observer's pupil position 36a. It is located on a substantially straight line (indicated by g).

今、観察者の瞳位置36aと表示素子3Dの距離eを20mmとし、その時の、表示素子3Dの画素の解像度を4分とすると、表示素子3Dの画素ピッチPは23μmとなる。   If the distance e between the observer's pupil position 36a and the display element 3D is 20 mm and the resolution of the pixels of the display element 3D at that time is 4 minutes, the pixel pitch P of the display element 3D is 23 μm.

表示素子3Dと液晶シャッター2Dの距離b1、表示素子3Dとマイクロレンズアレイ51の距離b2、表示素子3Dとマイクロレンズアレイ55の距離b3をそれぞれ0.5mm、1.5mm、1mmとする。すると、液晶シャッター2Dの画素ピッチP1は数式8からP1=23.6μm、マイクロレンズアレイ51のレンズピッチP2は数式9からP2=24.7μm、マイクロレンズアレイ55のレンズピッチP3は数式10からP3=21.9μmとなる。   The distance b1 between the display element 3D and the liquid crystal shutter 2D, the distance b2 between the display element 3D and the microlens array 51, and the distance b3 between the display element 3D and the microlens array 55 are 0.5 mm, 1.5 mm, and 1 mm, respectively. Then, the pixel pitch P1 of the liquid crystal shutter 2D is P1 = 23.6 μm from Expression 8, the lens pitch P2 of the microlens array 51 is Expression 9 to P2 = 24.7 μm, and the lens pitch P3 of the microlens array 55 is Expression 10 to P3. = 21.9 μm.

実施例2と同様に、上述した表示素子3Dに対する液晶シャッター2D、マイクロレンズアレイ51、55の位置関係は、垂直方向に対して述べたものであるが、水平方向、すなわち紙面に対し垂直方向に対しても同じである。   As in the second embodiment, the positional relationship between the liquid crystal shutter 2D and the microlens arrays 51 and 55 with respect to the display element 3D described above is described with respect to the vertical direction. The same is true.

表示素子3Dの画素構造を図4に示す構造とし、マイクロレンズアレイ51による表示素子3Dに対する外界像の結像位置を透明部29bとすることにより、外界像光の透過効率を上げ、外界像をより明るくすることができる。   The pixel structure of the display element 3D is the structure shown in FIG. 4, and the imaging position of the external field image with respect to the display element 3D by the microlens array 51 is the transparent portion 29b, thereby increasing the transmission efficiency of the external image light and It can be brighter.

この時、マイクロレンズアレイ55に対する表示素子3Dの発光位置と外界像光の結像位置がずれるが、このずれに対する瞳位置36aでのズレ量をDとする。マイクロレンズアレイ55のレンズ径は21.9μm、表示素子3Dとマイクロレンズアレイ55との距離1mmより、マイクロレンズ55と瞳の距離は19mm(=20mm−1mm)とすると、ズレ量Dは次式で与えられる。従って、瞳孔径(通常4mm程度)に比べて小さいので外界像光及び表示光の何れも瞳孔に入り画像がケラレルことは無い。
(数11)
D=0.438mm(=20mm×21.9μm/1mm)
実施例4によれば、外界像光をマイクロレンズ51により表示素子面上に結像させ、マイクロレンズ55により画素毎に観察者の眼の網膜上に結像させており、画像を反転させる必要が無く光学系の光軸方向の厚さを小さくして装置の小型化を達成することができる。
At this time, the light emission position of the display element 3D with respect to the microlens array 55 and the image formation position of the external image light are deviated, and the deviation amount at the pupil position 36a with respect to this deviation is D. When the lens diameter of the microlens array 55 is 21.9 μm, the distance between the display element 3D and the microlens array 55 is 1 mm, and the distance between the microlens 55 and the pupil is 19 mm (= 20 mm−1 mm), the deviation amount D is expressed by the following equation: Given in. Therefore, since it is smaller than the pupil diameter (usually about 4 mm), neither the external image light nor the display light enters the pupil and the image does not become vignetting.
(Equation 11)
D = 0.438 mm (= 20 mm × 21.9 μm / 1 mm)
According to the fourth embodiment, external image light is imaged on the display element surface by the microlens 51, and is imaged on the retina of the observer's eye for each pixel by the microlens 55, and it is necessary to invert the image. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the optical system in the optical axis direction and to reduce the size of the apparatus.

以下、図11を参照して、実施例5の映像表示装置1Eについて説明する。映像表示装置1Eは、観察者の左右の眼36L、36Rに対応して一対の映像表示装置1EL、1ERを設けている。図11は、実施例5の映像表示装置1Eの部分断面図である。映像表示装置1EL、1ERの間隔は観察者の眼の幅hに合わせる必要があるため、映像表示装置とは無関係に決定される。   Hereinafter, with reference to FIG. 11, a video display device 1 </ b> E according to the fifth embodiment will be described. The video display device 1E includes a pair of video display devices 1EL and 1ER corresponding to the left and right eyes 36L and 36R of the observer. FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the video display device 1E according to the fifth embodiment. Since the interval between the video display devices 1EL and 1ER needs to be adjusted to the eye width h of the observer, it is determined regardless of the video display device.

映像表示装置の水平方向の画角αを大きくしようとすると、中心部で左右の映像表示装置が干渉してしまう。これは、特に、観察者に対し光軸方向に離れる程顕著になる。   If an attempt is made to increase the horizontal angle of view α of the video display device, the left and right video display devices interfere at the center. This becomes particularly noticeable as the distance from the observer increases in the optical axis direction.

そこで、本実施例は、外界像を表示素子面上に結像するマイクロレンズアレイ61を、図中A(斜線部)で示す干渉領域において左右共通に使えるようにして画角を大きく確保している。更に、観察者の眼幅に合せて観察位置を調整できるようにしている。   Therefore, in this embodiment, the microlens array 61 that forms an external image on the display element surface can be used in common in the left and right in the interference region indicated by A (shaded portion) in the figure, thereby ensuring a large angle of view. Yes. Furthermore, the observation position can be adjusted according to the eye width of the observer.

各映像表示装置は、液晶シャッター2E、表示素子3E、接眼用マイクロレンズアレイ64を有すると共に、結像光学系を除く2つの映像表示装置のそれぞれをマイクロレンズアレイ61が延びる方向に平行な方向に移動する手段を有する。液晶シャッター2E、表示素子3E、マイクロレンズアレイ64は液晶シャッター2D、表示素子3D、マイクロレンズアレイ55と同様の構成を有する。   Each video display device includes a liquid crystal shutter 2E, a display element 3E, and an eyepiece microlens array 64, and each of the two video display devices excluding the imaging optical system is parallel to the direction in which the microlens array 61 extends. It has a means to move. The liquid crystal shutter 2E, the display element 3E, and the micro lens array 64 have the same configuration as the liquid crystal shutter 2D, the display element 3D, and the micro lens array 55.

マイクロレンズアレイ61のレンズのピッチP4は一定であるので、左右の映像表示装置とマイクロレンズアレイ61との位置関係は、ピッチP4単位で矢印B、C方向に移動する限り同じである。初期の眼幅をh0、観察者の眼幅をhとすると、次式を満足するように、左右の映像表示装置を矢印B又はC方向に移動させることにより、位置関係を保ちながら観察者の眼幅に合せることができる。
(数12)
(h−h0)/2=P4×n
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Since the lens pitch P4 of the microlens array 61 is constant, the positional relationship between the left and right image display devices and the microlens array 61 is the same as long as they move in the directions of arrows B and C in units of the pitch P4. Assuming that the initial eye width is h0 and the observer's eye width is h, the left and right image display devices are moved in the directions of arrows B or C so as to satisfy It can be adjusted to the eye width.
(Equation 12)
(H−h0) / 2 = P4 × n
As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

映像表示装置は、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など各種のディスプレイに適用することができる。   The video display device can be applied to various displays such as a head-mounted display and a head-up display.

1A、1B、1C、1D、1E 映像表示装置
2A、2B、2C、2D、2E 液晶シャッター(調光素子)
3A、3B、3C、3D、3E 表示素子
22 コントローラ回路(制御手段)
1A, 1B, 1C, 1D, 1E Video display device 2A, 2B, 2C, 2D, 2E Liquid crystal shutter (dimming element)
3A, 3B, 3C, 3D, 3E Display element 22 Controller circuit (control means)

Claims (8)

外界像と表示画像を同一視野内で表示する映像表示装置であって、
前記表示画像を表示する透過型の表示素子と、
前記表示素子に積層され、外界から前記表示素子に至る光束の透過量を前記表示素子の画素ごとに調節する調光素子と、
前記表示素子が前記表示画像を表示するときに前記表示画像に対応する部分の前記調光素子の光束の透過量が減少するように前記表示素子と前記調光素子の駆動を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする映像表示装置。
A video display device that displays an external image and a display image within the same field of view,
A transmissive display element for displaying the display image;
A dimming element that is stacked on the display element and adjusts the amount of transmitted light from the outside to the display element for each pixel of the display element;
Control means for controlling driving of the display element and the dimming element so that a transmission amount of a light beam of the dimming element corresponding to the display image is reduced when the display element displays the display image; ,
A video display device comprising:
前記表示素子は、発光層と、前記発光層を駆動するように前記発光層を挟むように画素ごとに設けられた第1の透明電極と、前記第1の透明電極を挟む一対の第1のガラス部材と、を有し、
前記調光素子は、液晶を駆動するように前記液晶を挟むように画素ごとに設けられた第2の透明電極と、前記第2の透明電極を挟む一対の第2のガラス部材と、を有することを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。
The display element includes a light emitting layer, a first transparent electrode provided for each pixel so as to sandwich the light emitting layer so as to drive the light emitting layer, and a pair of first electrodes sandwiching the first transparent electrode. A glass member,
The light control device includes a second transparent electrode provided for each pixel so as to sandwich the liquid crystal so as to drive the liquid crystal, and a pair of second glass members that sandwich the second transparent electrode. The video display device according to claim 1.
前記一対の第1のガラス部材の一つは前記第2のガラス部材を兼ねていることを特徴とする請求項2に記載の映像表示装置。   The video display device according to claim 2, wherein one of the pair of first glass members also serves as the second glass member. 前記調光素子の入射側に配置された結像光学系と、前記表示素子の射出側に配置された接眼光学系を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の映像表示装置。   4. The apparatus according to claim 1, further comprising: an imaging optical system disposed on an incident side of the light control element, and an eyepiece optical system disposed on an emission side of the display element. 5. The video display device described. 前記接眼光学系が形成する虚像を正立像に反転する手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載の映像表示装置。   The video display apparatus according to claim 4, further comprising means for inverting a virtual image formed by the eyepiece optical system into an erect image. 前記結像光学系と前記接眼光学系の少なくとも一方は、画素ごとにレンズが対応するマイクロレンズアレイを有することを特徴とする請求項4に記載の映像表示装置。   The video display apparatus according to claim 4, wherein at least one of the imaging optical system and the eyepiece optical system includes a microlens array corresponding to a lens for each pixel. 前記結像光学系と前記接眼光学系はいずれも画素ごとにレンズが対応するマイクロレンズアレイを有し、
ある画素について、前記結像光学系を構成するマイクロレンズのレンズ中心、前記調光素子の開口中心、前記表示素子の画素中心、前記接眼光学系を構成するマイクロレンズのレンズ中心を結ぶ直線は瞳位置を通ることを特徴とする請求項4に記載の映像表示装置。
Each of the imaging optical system and the eyepiece optical system has a microlens array corresponding to a lens for each pixel,
For a certain pixel, the straight line connecting the lens center of the microlens constituting the imaging optical system, the aperture center of the light control element, the pixel center of the display element, and the lens center of the microlens constituting the eyepiece optical system is a pupil. The video display device according to claim 4, wherein the video display device passes through a position.
前記外界像を前記表示素子に結像する結像光学系を更に有し、
前記結像光学系は画素ごとにレンズが対応するマイクロレンズアレイを有し、
観察者の左右の眼のそれぞれに対応して2つの映像表示装置が設けられ、
前記結像光学系を構成するマイクロレンズは前記観察者の左右の眼に対して共通に設けられ、
前記結像光学系を除く前記2つの映像表示装置のそれぞれを前記結像光学系のマイクロレンズが延びる方向に平行に移動する手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の映像表示装置。
An image forming optical system for forming the external image on the display element;
The imaging optical system has a microlens array corresponding to a lens for each pixel,
Two video display devices are provided for each of the left and right eyes of the observer,
The microlens constituting the imaging optical system is provided in common for the left and right eyes of the observer,
8. The apparatus according to claim 1, further comprising means for moving each of the two image display devices excluding the imaging optical system in parallel with a direction in which the microlens of the imaging optical system extends. 2. The video display device according to item 1.
JP2011181163A 2011-08-23 2011-08-23 Video display device Withdrawn JP2013044836A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011181163A JP2013044836A (en) 2011-08-23 2011-08-23 Video display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011181163A JP2013044836A (en) 2011-08-23 2011-08-23 Video display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013044836A true JP2013044836A (en) 2013-03-04

Family

ID=48008812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011181163A Withdrawn JP2013044836A (en) 2011-08-23 2011-08-23 Video display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013044836A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016071217A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社ゼンリンデータコム Information processing system, information processing method, and program
JP2016526237A (en) * 2013-06-07 2016-09-01 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Operation mode switching in head mounted displays
KR101911485B1 (en) * 2017-05-08 2018-10-25 한국기초과학지원연구원 Optical system for head-up display and head-up display system
CN110959132A (en) * 2017-05-27 2020-04-03 李汶基 Glasses type transparent display using reflector

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016526237A (en) * 2013-06-07 2016-09-01 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Operation mode switching in head mounted displays
JP2016071217A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社ゼンリンデータコム Information processing system, information processing method, and program
KR101911485B1 (en) * 2017-05-08 2018-10-25 한국기초과학지원연구원 Optical system for head-up display and head-up display system
CN110959132A (en) * 2017-05-27 2020-04-03 李汶基 Glasses type transparent display using reflector
JP2020522737A (en) * 2017-05-27 2020-07-30 ムン キ イ, Transparent glasses-type display using a mirror
US11022803B2 (en) 2017-05-27 2021-06-01 Moon Key Lee Eye glasses-type transparent display using mirror
JP2021103321A (en) * 2017-05-27 2021-07-15 ムン キ イ, Transparent eyeglass type display using mirror
CN110959132B (en) * 2017-05-27 2022-06-14 李汶基 Glasses type display and variable focal length glasses type display
JP7146990B2 (en) 2017-05-27 2022-10-04 ムン キ イ, Transparent glasses-type display using a mirror

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8985803B2 (en) Freeform-prism eyepiece with illumination waveguide
JP4955056B2 (en) Image display device
CN106297626B (en) Multi-view display device
US11480796B2 (en) Three-dimensional display module using optical wave-guide for providing directional backlights
JP6145721B2 (en) Image display device
US20150236302A1 (en) Organic light-emitting display device
JP4608947B2 (en) Liquid crystal display device
JP2013044836A (en) Video display device
JP2006235116A (en) Stereoscopic display device
JP2010098567A (en) Head mount full-face type image display device
JP6411257B2 (en) Display device and control method thereof
US20210314553A1 (en) Three-dimensional display method based on spatial superposition of sub-pixels&#39; emitted beams
US11726252B2 (en) Self-lit display panel
KR20140073133A (en) Display apparatus
JP5593429B1 (en) Eyepiece-type image display device that can realize a natural field of view
JP2010197917A (en) Display device
JP6731612B2 (en) Image display
JP2000292737A (en) Image display device
CN111796421B (en) Display device for head-mounted display and head-mounted display
US11860395B2 (en) Self-lit display panel
JPWO2018180271A1 (en) Optical element and optical device
US11575881B2 (en) Near-eye display module releasing the eye&#39;s focus from fixed plane
US20240192496A1 (en) Virtual image display device and head-mounted display apparatus
JP5029375B2 (en) Display system
US20240223744A1 (en) Multiple-views-one-eye display method with sub-pixels as basic display units

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141104