JP2022120574A - head mounted display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、虚像を投射して表示するヘッドマウントディスプレイ装置(HMD:Head Mount Display。以下、HMDと記す)に関する。 The present invention relates to a head mount display (HMD: Head Mount Display, hereinafter referred to as HMD) that projects and displays a virtual image.
HMDは、メガネ状やゴーグル状の、導光素子を介して虚像を発生させ映像を表示する装置である。HMDにおいて、映像信号に基づいて照明系から入射した光を変調して画像を生成する映像表示装置として、例えばLCOS(Liquid crystal on silicon)が知られている。LCOSは映像生成用の画素電極と共通電極の間に液晶が有り、映像信号に基づいて、画素ごとに電極間の電界を制御することにより、液晶を通過した光の位相差変化に応じた偏光角度により明暗を発生させ映像を表示するものである。また、映像表示装置に供給する光の強度分布を均一にするためにマイクロレンズアレイ(以下、MLAと記す)を用いる構成が知られている。 An HMD is a device that displays an image by generating a virtual image through a light guide element in the form of eyeglasses or goggles. 2. Description of the Related Art In HMDs, liquid crystal on silicon (LCOS), for example, is known as a video display device that modulates light incident from an illumination system based on a video signal to generate an image. LCOS has a liquid crystal between the pixel electrode for image generation and the common electrode, and by controlling the electric field between the electrodes for each pixel based on the image signal, the polarization corresponding to the change in the phase difference of the light that has passed through the liquid crystal It displays images by generating brightness and darkness depending on the angle. Also, a configuration using a microlens array (hereinafter referred to as MLA) is known to uniformize the intensity distribution of light supplied to the image display device.
本技術分野における背景技術として特許文献1がある。特許文献1には、映像表示部と導光部からなるHMDにおいて、映像表示部は、光源部と、集光レンズと、色合成部と、MLAと、結像レンズと、プリズム付き結像レンズと、反射部と、表示器と、虚像投射器とを備え、光源部からの光束を集光レンズで略平行光にし、色合成部で各色の光束を合成し、MLAで均一な強度分布を生成し、結像レンズとプリズム付き結像レンズと反射部とを介して表示器に照明光を提共する構成が開示されている。 There is Patent Document 1 as a background art in this technical field. In Patent Document 1, in an HMD consisting of an image display section and a light guide section, the image display section includes a light source section, a condenser lens, a color synthesizing section, an MLA, an imaging lens, and an imaging lens with a prism. , a reflector, a display, and a virtual image projector, the light beams from the light source are converted into substantially parallel light by a condenser lens, the light beams of each color are synthesized by the color synthesizing unit, and a uniform intensity distribution is produced by the MLA. A configuration is disclosed for generating and providing illumination light to a display via an imaging lens, an imaging lens with a prism, and a reflector.
MLAのセルサイズを小さくすることで映像表示装置に集光される光束サイズを小さくし、映像表示装置に供給される光量を増やすことで光の利用効率を上げる方法がある。但し、この方法は光束サイズを小さくするため製造工程内の映像表示装置の位置調整時に映像欠けが発生する可能性があるという課題がある。 There is a method of increasing the light utilization efficiency by reducing the size of the light flux condensed on the image display device by reducing the cell size of the MLA and increasing the amount of light supplied to the image display device. However, since this method reduces the size of the luminous flux, there is a problem that image defects may occur during the position adjustment of the image display device in the manufacturing process.
特許文献1では、MLAのセルサイズを小さくし光の利用効率を上げる点について考慮されていない。 Patent Document 1 does not consider reducing the cell size of the MLA to increase the light utilization efficiency.
本発明の目的は、上記課題に鑑み、映像に弊害なくMLAのセルサイズを縮小し光の利用効率を上げることが可能なHMDを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an HMD capable of reducing the cell size of an MLA and increasing the efficiency of light utilization without adversely affecting images.
本発明は、その一例を挙げるならば、映像を生成する映像表示装置と、映像表示装置に照射光を供給する照明系と、照射光を映像表示装置に導き映像表示装置からの光を投射系に入射する光学素子とを備えたヘッドマウントディスプレイ装置であって、照明系はマイクロレンズアレイを有し、マイクロレンズアレイのセルサイズは、映像表示装置に供給される照射光の範囲が映像表示装置の受光面より大きい所定の範囲になるように構成されており、マイクロレンズアレイは姿勢調整が可能な保持構造を有している。 To give an example, the present invention includes an image display device that generates an image, an illumination system that supplies illumination light to the image display device, and a projection system that guides the illumination light to the image display device and projects the light from the image display device. The illumination system has a microlens array, and the cell size of the microlens array is such that the range of the illumination light supplied to the image display device is the same as that of the image display device. The microlens array has a holding structure capable of adjusting its posture.
本発明によれば、映像に弊害なくMLAのセルサイズを縮小し光の利用効率を上げることが可能なHMDを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the HMD which can reduce the cell size of MLA, and can improve the utilization efficiency of light can be provided, without a bad image.
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施例の前提となる、従来のHMDの構成について説明する。 First, the configuration of a conventional HMD, which is the premise of this embodiment, will be described.
図1は、従来のHMDにおける映像表示部の概略構成図である。なお、図1の構成を1つ備えると片眼式のHMDとなり、二つ備えると両眼式のHMDとなり、図1の構成は、片眼/両眼の両方の方式のHMDに対応できる構成である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image display unit in a conventional HMD. It should be noted that if one structure shown in FIG. 1 is provided, it becomes a monocular HMD, and if two structures are provided, it becomes a binocular HMD. is.
図1において、映像表示部100は、照明系10と、偏光光学素子であるPBS(Polarizing Beam Splitter:偏光ビームスプリッタ)20と、映像表示装置30と、投射系40と、導光部50を備えている。なお、図1は、映像表示装置30がLCOSの場合は示している。
In FIG. 1, an
照明系10は、光源部である光源11と光源13、集光レンズ12、14、ダイクロイックミラー15、MLA16、全反射ミラー17、結像レンズ18を有している。なお、照明系10は、PBS20を介して映像表示装置30を照明できるのであれば、一部の部品が省略されていてもよいし、また、他の部品が追加されていてもよい。
The
照明系10において、光源部の内の光源11は緑色の光(G光)を出射し、光源13は、赤色光源と青色光源が同一パッケージに実装されており、赤色と青色の光(R光とB光)を出射する。なお、図1では、2色の光源が同一のパッケージに実装されている光源13を例として示しているが、3色の光源の各々が独立したパッケージ内に実装されていても良いし、3色の光源が1つのパッケージ内に集積して実装されていても良い。
In the
光源11から出射した光は、集光レンズ12に入射する。集光レンズ12は、その略合成焦点位置に光源11が位置する関係で配置されている。光源11から出射した光束は、集光レンズ12に入射してコリメート光となる。光源11からのコリメート光は、ダイクロイックミラー15に向かって出射する。同様に、光源13から出射した光は、集光レンズ14に入射してコリメート光となり、ダイクロイックミラー15に向かって出射する。ダイクロイックミラー15は、R光とB光とG光の光軸を揃えて合成し、各色のコリメート光を合成して出射する。
Light emitted from the light source 11 enters the
MLA16は、マイクロメートル単位の大きさのレンズが連続して配置された光学レンズであり、ダイクロイックミラー15から出射した略コリメート光束を受光する。略コリメート光は集光レンズ12、14で生成されていて、光源部の発光領域に応じた光の広がりを持つコリメート光束になっている。そのため、これをMLA16の入射側に備えられたレンズで集光すると、MLA16の出射側のレンズ上に光源部の像を結像する。MLAの出射側に備えられたレンズは、MLAの入射側に備えられたレンズの開口形状に応じた配光分布の光束を出射する。
The MLA 16 is an optical lens in which lenses each having a size on the order of micrometers are continuously arranged, and receives a substantially collimated light flux emitted from the
MLA16から出射した光束は、全反射ミラー17で全反射して進路を略直角に曲げて結像レンズ18に入射する。結像レンズ18は、コリメート光を集光しながらPBS20に向かって結像させる。なお、結像される像は、MLA16の入射側に備えられたそれぞれのレンズの開口の像を重ね合わせたものになる。MLA16が備える開口を照明する光の強度分布は一様ではないが、後段の結像レンズ18などによって重ね合わせられるため、均一な強度分布を持つ照明光を提供できる。
The light flux emitted from the
PBS20は、透明材質で構成され、入射面と反射面と出射面を有する光学材である。反射面は、結像レンズ18の光軸に対して傾斜しており、偏光選択性の反射性能を有する。すなわち、S偏光は反射するがP偏光は透過する。そのため、結像レンズ18からの光束がP偏光の場合、結像レンズ18からの光束は反射面を透過し映像表示装置30を照明する。
The PBS 20 is an optical member made of a transparent material and having an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface. The reflective surface is inclined with respect to the optical axis of the
映像表示装置30は、LCOSであって、液晶層32、表示パネル33で構成される。表示パネル33は、照明系10から入射した照明光を反射させる。液晶層32は、照明系10から入射した照明光の偏光を映像信号に基づいて変調し操作することで出射する光を制御する。これにより、映像表示装置30は、映像信号に基づいて照明系10から入射した光を変調して映像光を生成する。映像表示装置30で生成した映像光は、PBS20を介して投射系40に入射する。
The
投射系40は、映像表示装置30の像を投射する。映像表示装置30の像を利用者から所望の距離に存在しているように網膜に結像するために、投射系40は映像表示装置30の像を虚像として提供する。そのために、投射系40からの映像光は導光部50へ出射する。
導光部50は、映像表示装置30が生成した映像光を投射系40から取り込み、内部反射させて、利用者の眼前にまで導く。
The
図2は、映像表示装置が透過型のLCD(Liquid Crystal Display)の場合の、従来のHMDにおける映像表示部の概略構成図である。図2において、図1と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図2において、図1と異なる点は、映像表示装置60がLCDであり、全反射ミラー17を削除し、映像表示装置60(LCD)から導光部50までをストレートにして、映像表示部100を眼鏡のフレームに添わせるようにコンパクトにする光学系の一例である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image display unit in a conventional HMD when the image display device is a transmissive LCD (Liquid Crystal Display). In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 2, the difference from FIG. 1 is that the
図3は、映像表示装置がDLP(Digital Light Processing)(登録商標)の場合の、従来のHMDにおける映像表示部の概略構成図である。図3において、図1と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図3において、図1と異なる点は、映像表示装置31がDLPであり、PBS20に代えて3角プリズム21を有し、映像表示装置31に対して照明光が斜めに入射する点で異なる。DLPは、デジタルミラーデバイス (DMD)を用いた映像表示システムであって、細かいミラーが表示画素数分、複数並び、ミラーの角度を変えることで、映像表示画素の明暗を制御している。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image display unit in a conventional HMD when the image display device is DLP (Digital Light Processing) (registered trademark). In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. 3 differs from FIG. 1 in that the
図4は、MLAセルサイズとLCOS上の光束の関係を説明した図である。図4において、図1と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図4を用いて、MLAを構成する複数のレンズの1つのレンズサイズをセルサイズとして、そのセルサイズとLCOSに供給される光の範囲(光束)の関係について説明する。 FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the MLA cell size and the luminous flux on the LCOS. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The relationship between the cell size and the range (luminous flux) of light supplied to the LCOS will be described with reference to FIG.
図4において、LCOS30に供給される光の範囲35であるWlは、下記式で示される。
Wl=Wa×(f/fm)、
なお、fm=R/(N-1)
ここで、Wa:MLAセルサイズ、f:結像レンズ18の焦点距離、fm:MLA16の焦点距離、R:MLA16の曲率、N:MLA16の屈折率
上記式より、LCOSに供給される光の範囲WlはMLAセルサイズWaに比例することがわかる。
In FIG. 4, Wl, which is the
Wl=Wa×(f/fm),
Note that fm=R/(N-1)
Here, Wa: MLA cell size, f: focal length of
図5は、MLAセルサイズとLCOS上の光束の大きさの関係の概略図である。図5において、(a)は、MLA16において、セルサイズを16-1から16-2に示すように小さくした場合の模式図である。すなわち、MLAのセルサイズ範囲は同じで、セルサイズを小さくした状態となる。(b)は、LCOS30の供給される照明光を受光するLCOS30の受光面34とLCOS30に供給される光の範囲35を示しており、MLAセルサイズが小さくなるとLCOS30に照射される光束の範囲35のLCOS30の受光面34からはみ出す部分が小さくなり、光束が絞られるために光の利用率が増加する。それとは反対に、LCOS30に供給される光の範囲35に対するLCOS30の受光面34の裕度が小さくなる。
FIG. 5 is a schematic diagram of the relationship between the MLA cell size and the magnitude of the luminous flux on the LCOS. In FIG. 5, (a) is a schematic diagram when the cell size is reduced as indicated by 16-1 to 16-2 in the
図6は、LCOSへ供給される光の範囲(光束)と光量変化率の関係を示した図である。
(a)は、LCOS30に供給される光の範囲35が、LCOSの受光面34の面積と同サイズである場合からLCOSの受光面34に対して大きくなった場合を示しており、(b)は、(a)における光量変化率をシミュレーションした結果を示す。(b)において、横軸は、LCOSの受光面34のサイズ(X、Y)で決まる面積を100%としたときのLCOSへ供給される光の範囲35(XL、YL)を示し、縦軸はLCOS30の受光面34に照射される光量変化率を示している。(b)に示すように、光の範囲35が119%と大きくなると光量変化率が81%と減少する。このことを逆にすると、光の範囲35が小さくなると光量変化率は増加方向に比例する。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the range (luminous flux) of light supplied to the LCOS and the light amount change rate.
(a) shows a case where the
次に、MLAセルサイズを小さくすることで発生する映像欠けは、LCOSが回転することによって発生するが、その要因について説明する。 Next, the lack of image caused by reducing the MLA cell size is caused by the rotation of the LCOS.
図7は、LCOSの偏光角度のばらつきを説明する図である。図7において、LCOSの液晶層は部品ごとに偏光角度のばらつきがあり、コントラスト(全白/全黒の輝度比)の劣化を発生させる。(a)に示すように、偏光角度のズレ量が反時計方向にθ度である場合、(b)に示すように発生する偏光角度のばらつきを吸収するために、LCOS自身を回転させて調整することが考えられる。そのため、LCOS全体(映像表示装置30)を時計方向にθ度回転させる必要がある。これは、同じく液晶層のあるLCDでも同様である。 FIG. 7 is a diagram for explaining variations in polarization angle of LCOS. In FIG. 7, the LCOS liquid crystal layer has variations in the polarization angle for each component, causing degradation in contrast (luminance ratio of all white/all black). As shown in (a), when the deviation of the polarization angle is θ degrees in the counterclockwise direction, the LCOS itself is adjusted by rotating in order to absorb the variation in the polarization angle that occurs as shown in (b). can be considered. Therefore, it is necessary to rotate the entire LCOS (video display device 30) clockwise by θ degrees. This also applies to LCDs having a liquid crystal layer as well.
図8は、PBSの取り付けずれを説明する図である。図8において、PBS20が筐体120に対して取付け時に浮いた状態で取付けられた場合、LCOS30はそのずれに合わせて回転調整させる必要がある。
FIG. 8 is a diagram for explaining misalignment of the PBS. In FIG. 8, if the
また、同様に、図3のDLPの場合でも、3角プリズム21が筐体120に対して取付け時に浮いた状態で取付けられた場合、DLP31はそのずれに合わせて回転調整させる必要がある。
Similarly, in the case of the DLP of FIG. 3 as well, if the
図9は、図7、8で説明したLCOSを回転調整した場合の、MLAセルサイズを小さくすることで発生する映像欠けを説明する図である。 9A and 9B are diagrams for explaining image dropout caused by reducing the MLA cell size when the LCOS described in FIGS. 7 and 8 is rotationally adjusted.
図9において、(a)は、MLAセルサイズを小さくする前の、LCOS30に供給される光の範囲35に対するLCOS30の受光面34の裕度が大きい場合を示しており、LCOS30の回転調整を行なった後でもLCOS30に供給される光の範囲35内にLCOS30の受光面34は収まるので映像欠けは生じない。一方、(b)に示すように、光利用率を増加させるためにMLAセルサイズを小さくした場合、LCOS30に供給される光の範囲35に対するLCOS30の受光面34の裕度は小さくなり、LCOS30の回転調整を行なった場合、LCOS30の受光面34がLCOS30に供給される光の範囲35からはみ出し、映像欠けが生じるという課題がある。なお、LCDやDLPの場合でも、同様の課題がある。
In FIG. 9, (a) shows a case where the tolerance of the
以上の課題に対して、本実施例では、MLAの位置調整を行なうことで、映像に弊害なくMLAのセルサイズを縮小し光の利用効率を上げることが可能なHMDを提供する。以下、本実施例の具体例について説明する。 In view of the above problems, the present embodiment provides an HMD capable of reducing the cell size of the MLA without adversely affecting the image and increasing the light utilization efficiency by adjusting the position of the MLA. A specific example of this embodiment will be described below.
図10は、本実施例における、MLAセルサイズを小さくすることで発生する映像欠けとMLAの位置調整を説明する図である。図10において、(a)、(b)に示すように、LCOSの回転調整で光の欠け(映像欠け)が発生した場合、(c)に示すように、MLAを回転させ、LCOSに供給される光の範囲35もLCOSの受光面34と同じように回転させることで、映像欠けを防止する。
10A and 10B are diagrams for explaining image defect caused by reducing the MLA cell size and position adjustment of the MLA in this embodiment. In FIG. 10, as shown in (a) and (b), when light loss (image loss) occurs due to rotation adjustment of the LCOS, the MLA is rotated as shown in (c), and the light is supplied to the LCOS. By rotating the
次にMLAを調整する為の必要条件や調整方法について説明する。 Next, the necessary conditions and adjustment method for adjusting the MLA will be described.
図11は、本実施例におけるMLAの形状例である。現状は(a)に示すように、MLAの最外形16-3、MLAセル範囲16-4は四角の形状で、回転調整が困難である構造である。対策例として、(b)は、最外形16-3を円とし、MLAセル範囲16-4の形状は四角、(c)は、最外形16-3を一部に円弧を有した形状とし、MLAセル範囲16-4の形状は四角、(d)は、最外形16-3を円とし、MLAセル範囲16-4の形状は円、(e)は、最外形16-3を一部に円弧を有した形状とし、MLAセル範囲16-4の形状は円としている。対策例(b)(c)(d)(e)は共通して、MLA調整穴16-5を有する。 FIG. 11 shows an example of the shape of the MLA in this embodiment. At present, as shown in (a), the outermost shape 16-3 of the MLA and the MLA cell range 16-4 are rectangular in shape, making it difficult to adjust the rotation. As an example of countermeasures, in (b) the outermost shape 16-3 is a circle and the shape of the MLA cell range 16-4 is a square, and in (c) the outermost shape 16-3 is partially arcuate, The shape of the MLA cell range 16-4 is a square, (d) the outermost shape 16-3 is a circle, the shape of the MLA cell range 16-4 is a circle, and (e) the outermost shape 16-3 is partially The shape has an arc, and the shape of the MLA cell range 16-4 is a circle. Countermeasure examples (b), (c), (d), and (e) have an MLA adjustment hole 16-5 in common.
図12は、本実施例におけるMLAの他の形状例である。図12は正面図と側面図を示しており、図11は、最外形16-3の形状を円もしくは円弧としたが、図12においては、MLAの一部が円もしくは円弧でもよい。(f)は、最外形16-3は四角で、MLAセル範囲16-4は円であり、厚み方向は筒状の形状を有する。(g)は、最外形16-3は四角で、MLAセル範囲16-4は円弧を有した形状であり、厚み方向は筒状の形状を有する。対策例(f)(g)は共通して、MLA調整穴16-5を有する。 FIG. 12 shows another shape example of the MLA in this embodiment. FIG. 12 shows a front view and a side view. In FIG. 11, the shape of the outermost shape 16-3 is a circle or an arc, but in FIG. 12, part of the MLA may be a circle or an arc. In (f), the outermost shape 16-3 is square, the MLA cell range 16-4 is circular, and has a cylindrical shape in the thickness direction. In (g), the outermost shape 16-3 is square, the MLA cell range 16-4 is arc-shaped, and has a cylindrical shape in the thickness direction. Countermeasure examples (f) and (g) have an MLA adjustment hole 16-5 in common.
なお、MLAセル範囲の形状は、四角、円、円弧でも設計値(F値)を満足していれば性能は問題無い。 Even if the shape of the MLA cell range is a square, a circle, or an arc, there is no problem in performance as long as the design value (F value) is satisfied.
図13は、実施例におけるMLAを搭載する搭載ケースの形状及び固定方法を示す。搭載ケース130は、MLAをV字受けできる形状にする。MLAの搭載は、MLAの形状例である図12(f)を例に説明すると、MLAセル範囲16-4の円弧部分を搭載ケース130のV字に搭載する。その後、バネ16-6を搭載ケース130とMLAの間に差し込み固定する。この時、バネはMLAの最外形16-3を押さえるようにし、光の通過を遮らないようにする。これは図12(g)でも同様である。また図11の場合は、MLAの最外形16-3の円弧部分を搭載ケースのV字の上に搭載し、同様にバネで固定する。
FIG. 13 shows the shape and fixing method of the mounting case for mounting the MLA in the embodiment. The mounting
図14は、実施例におけるMLAの調整方法を示す。MLAの形状例である図12(f)を例に説明すると、MLA調整穴16-5に調整ピン16-7を差し込み、回転調整する。このように、MLA16は、姿勢調整が可能な保持構造を有する。
FIG. 14 shows an MLA adjustment method in the example. Taking FIG. 12(f), which is an example of the shape of the MLA, as an example, an adjustment pin 16-7 is inserted into the MLA adjustment hole 16-5 to perform rotational adjustment. In this way, the
図15は、本実施例におけるHMDの映像表示部の概略構成図である。図15において、図1と同じ構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図15において、図1と異なる点は、MLA16が搭載ケース130にバネ16-6で固定されている点で異なる。これにより、MLA16を固定しても、回転調整時に回転できるように構成できる。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of the image display unit of the HMD in this embodiment. In FIG. 15, the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. 15 differs from FIG. 1 in that the
図16は、映像表示装置の映像部の概略構成図である。LCOSの受光面34の外側はダミーエリア36(黒表示エリア)があり、そのさらに外側に電極エリア37、絶縁膜エリア(ポリイミド)38がある。電極エリア37、絶縁膜エリア38に光束が当たると、光が散乱に反射し、映像の外側に迷光として表示される。電極エリア37は、LCOSの受光面34(X、Y)の寸法を100%とすると、110%以上のところにある。通常は、この電極エリア37以降を遮光する工夫がなされているが、MLAのセルサイズを小さくし、光の範囲を110%以下に収めると、遮光する工夫をすること無く、迷光対策となる。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a video unit of the video display device. There is a dummy area 36 (black display area) outside the
なお、図16の構成は、映像表示装置60(LCD)や映像表示装置31(DLP)にも該当する。 Note that the configuration of FIG. 16 also applies to the video display device 60 (LCD) and the video display device 31 (DLP).
図17は、本実施例におけるMLA回転調整の処理フローチャートである。図17において、MLA回転調整は、HMDの製造工程のLCOS調整(位置、回転)の工程で行う。すなわち、図17において、LCOS調整を開始すると(S101)、ステップS102で、まず、従来のLCOSの光軸方向のフォーカス調整や部品の位置決め精度ばらつき等に伴う回転方向の位置調整を行う。そして、ステップS103で、映像欠けをチェックし、映像欠けがあれば、ステップS104で、MLA回転調整を行う。そして、ステップS103に戻り、映像欠けがなくなるまでMLA回転調整を行ない、映像欠けがなくなれば、ステップS105でLCOS調整を完了する。 FIG. 17 is a processing flowchart of MLA rotation adjustment in this embodiment. In FIG. 17, the MLA rotation adjustment is performed in the LCOS adjustment (position, rotation) process of the HMD manufacturing process. That is, in FIG. 17, when the LCOS adjustment is started (S101), first, in step S102, conventional LCOS focus adjustment in the optical axis direction and position adjustment in the rotational direction due to variations in positioning accuracy of components are performed. Then, in step S103, image missing is checked, and if there is image missing, MLA rotation adjustment is performed in step S104. Then, the process returns to step S103, and the MLA rotation adjustment is performed until the lack of image disappears. When the lack of image disappears, the LCOS adjustment is completed in step S105.
なお、図17は、映像表示装置(LCOS)30が映像表示装置60(LCD)、DLP31の場合でも適用が可能であり、図17において、LCOS調整を、LCD調整またはDLP調整に置き換えればよい。
17 can be applied even when the image display device (LCOS) 30 is the image display device 60 (LCD) or the
以上のように、本実施例によれば、映像に弊害なくMLAのセルサイズを縮小し光の利用効率を上げることが可能なHMDを提供でき、なお且つ、迷光対策にもなる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an HMD capable of reducing the cell size of the MLA and increasing the light utilization efficiency without adversely affecting the image, and also as a countermeasure against stray light.
以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
1:HMD、10:照明系、16:マイクロレンズアレイ(MLA)、16-1、16-2:セルサイズ、16-3:MLAの最外形、16-4:MLAセル範囲、16-5:MLA調整穴、16-6:バネ、16-7:調整ピン、18:結像レンズ、20:PBS、21:3角プリズム、30:映像表示装置(LCOS)、31:映像表示装置(DLP)、34:LCOSの受光面、35:LCOSに供給される光の範囲、36:ダミーエリア(黒表示エリア)、37:電極エリア、38:絶縁膜エリア(ポリイミド)、40:投射系、50:導光部、60:映像表示装置(LCD)、100:映像表示部、120:筐体、130:搭載ケース 1: HMD, 10: illumination system, 16: microlens array (MLA), 16-1, 16-2: cell size, 16-3: outermost shape of MLA, 16-4: MLA cell range, 16-5: MLA adjustment hole, 16-6: spring, 16-7: adjustment pin, 18: imaging lens, 20: PBS, 21: triangular prism, 30: video display device (LCOS), 31: video display device (DLP) , 34: light receiving surface of LCOS, 35: range of light supplied to LCOS, 36: dummy area (black display area), 37: electrode area, 38: insulating film area (polyimide), 40: projection system, 50: Light guide part, 60: image display device (LCD), 100: image display part, 120: housing, 130: mounting case
Claims (8)
前記照明系はマイクロレンズアレイを有し、
前記マイクロレンズアレイのセルサイズは、前記映像表示装置に供給される照射光の範囲が前記映像表示装置の受光面より大きい所定の範囲になるように構成されており、
前記マイクロレンズアレイは姿勢調整が可能な保持構造を有していることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 An image display device that generates an image, an illumination system that supplies illumination light to the image display device, and an optical element that guides the illumination light to the image display device and causes the light from the image display device to enter a projection system. A head-mounted display device comprising
The illumination system has a microlens array,
The cell size of the microlens array is configured such that the range of the irradiation light supplied to the image display device is a predetermined range larger than the light receiving surface of the image display device,
A head-mounted display device, wherein the microlens array has a holding structure capable of adjusting its attitude.
前記映像表示装置の受光面の面積を100%としたとき、
前記映像表示装置の受光面より大きい所定の範囲は、100%から110%であることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 1,
When the area of the light receiving surface of the image display device is 100%,
The head mounted display device, wherein the predetermined range larger than the light receiving surface of the image display device is from 100% to 110%.
前記マイクロレンズアレイの形状は、一部を円もしくは一部に円弧を有した形状であることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 1,
A head-mounted display device, wherein the shape of the microlens array is a shape partially circular or partially arcuate.
前記マイクロレンズアレイを搭載する搭載ケースを有し、
前記搭載ケースは、V字形状を有し、該V字形状で前記マイクロレンズアレイの円もしくは一部に円弧を有した形状を受ける構成であることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 3,
Having a mounting case for mounting the microlens array,
The head-mounted display device, wherein the mounting case has a V-shape, and the V-shape receives the shape of the microlens array having a circle or a partial arc.
前記マイクロレンズアレイは、前記搭載ケースに押圧部材で押圧されて固定されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 4,
A head mount display device, wherein the microlens array is pressed and fixed to the mounting case by a pressing member.
前記押圧部材はバネであることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 5,
A head mounted display device, wherein the pressing member is a spring.
前記映像表示装置はLCOSまたはLCDであり、
前記光学素子はPBSであることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 1,
The image display device is an LCOS or LCD,
A head mount display device, wherein the optical element is a PBS.
前記映像表示装置はDLPであり、
前記光学素子は3角プリズムであることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。 In the head mounted display device according to claim 1,
The image display device is a DLP,
A head mount display device, wherein the optical element is a triangular prism.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021017550A JP2022120574A (en) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | head mounted display device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2021017550A Pending JP2022120574A (en) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | head mounted display device |
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2021
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