JP3373265B2 - Head mounted video display - Google Patents

Head mounted video display

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JP3373265B2
JP3373265B2 JP27530293A JP27530293A JP3373265B2 JP 3373265 B2 JP3373265 B2 JP 3373265B2 JP 27530293 A JP27530293 A JP 27530293A JP 27530293 A JP27530293 A JP 27530293A JP 3373265 B2 JP3373265 B2 JP 3373265B2
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image
light
optical system
retina
image display
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智延 吉川
義春 山本
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、映像表示装置に関す
るもので、特に頭に装着することで拡大された虚像を見
ることができる頭部装着型映像表示装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video display device, and more particularly to a head-mounted video display device which can be mounted on a head to view a magnified virtual image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から携帯用映像表示装置は広く使用
されている。しかし、携帯用であるため表示部分が小さ
く、さらに、装置を保持する物が必要であり、歩行中あ
るいは他の作業をしながら映像を見ることが困難であっ
た。また、近年これらの問題点を解決する表示装置とし
て頭部装着型映像表示装置が提案され、研究および開発
がされるようになり、特開平4−131814号公報な
どに提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, portable video display devices have been widely used. However, since it is portable, the display portion is small, and an object for holding the device is required, which makes it difficult to view the image while walking or while performing other work. In recent years, a head-mounted image display device has been proposed as a display device that solves these problems, and has been studied and developed, and is proposed in, for example, JP-A-4-131814.

【0003】図5に従来の頭部装着型映像表示装置の構
成を示す。図5において、51は液晶ディスプレイ、5
2は反射ミラー、53は凸レンズ、54はハーフミラー
である。この従来の頭部装着型映像表示装置では、液晶
ディスプレイ51に表示された映像は、反射ミラー52
によって反射され凸レンズ53によって虚像として拡大
され、装着者はハーフミラー54をとおして虚像を見る
ことができる。このとき、同時に外部の景色も見ること
ができる。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional head-mounted image display device. In FIG. 5, 51 is a liquid crystal display, 5
Reference numeral 2 is a reflection mirror, 53 is a convex lens, and 54 is a half mirror. In this conventional head-mounted image display device, the image displayed on the liquid crystal display 51 is reflected by the reflection mirror 52.
Is reflected by the convex lens 53 and enlarged as a virtual image, and the wearer can see the virtual image through the half mirror 54. At this time, the outside scenery can be seen at the same time.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成によれば、視度調整を手動で行うために視度調整
が十分になされない状態で映像を観察する場合が生じ、
目の疲労度が大きくなり視力低下の原因となっていた。
この発明の目的は、視度調整が良好になされ、目の疲労
度を低減することのできる頭部装着型映像表示装置を提
供することである。
However, according to the above-mentioned conventional structure, there is a case where an image is observed in a state where the diopter adjustment is not sufficiently performed because the diopter adjustment is manually performed.
The degree of fatigue of the eyes was increased, and this was a cause of reduced visual acuity.
An object of the present invention is to provide a head-mounted image display device in which diopter adjustment is favorably performed and eye fatigue can be reduced.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の頭部装着
型映像表示装置は、映像表示手段と、この映像表示手段
によって表示された映像を虚像として拡大する拡大用光
学系と、拡大用光学系によって拡大された映像の網膜上
の結像状態を検出する結像状態検出手段と、この結像状
態検出手段からの情報によって拡大用光学系をその光軸
方向に駆動して拡大用光学系によって拡大された映像を
網膜上に結像するように結像位置を変更する結像位置変
更手段とを備え、結像状態検出手段が、映像表示手段と
光学的に共役位置に配置された線光源と、この線光源か
らの光束を反射して拡大用光学系へ導くとともに網膜で
反射して拡大用光学系を介して戻った光束を透過する半
反射手段と、線光源と光学的に共役位置に配置され半反
射手段を透過した光束の断面面積をその光束の中心を挟
んで二分する2つの領域のうちの一方の領域の光束を遮
る遮光手段と、この遮光手段で遮られなかった光束の進
行方向前方に位置し遮光手段で一方の領域が遮光される
2つの領域の並び方向と同方向に並んだ2以上の領域の
光強度を検出する光検出手段とからなる。
Head-mounted image display apparatus according to claim 1 Means for Solving the Problems] includes a video display unit, a magnifying optical system for enlarging a virtual image displayed by the video display means, expansion Forming state detecting means for detecting an image forming state on the retina of the image magnified by the image forming optical system ;
Direction and drive the image magnified by the magnifying optical system.
Image forming position changing means for changing the image forming position so as to form an image on the retina, and the image forming state detecting means and the image displaying means.
A line light source that is optically arranged at a conjugate position
These light fluxes are reflected and guided to the magnifying optical system, and at the retina
A half that transmits the light flux that is reflected and returned through the magnifying optical system.
It is placed in a position that is optically conjugate with the reflection means and the linear light source
The cross-sectional area of the light beam that has passed through
The light flux in one of the two areas
Light blocking means and the progress of the light flux not blocked by this light blocking means.
Located on the front side in the row direction, one area is shielded by the shading means.
Of two or more areas that are lined up in the same direction as the two areas
And a light detecting means for detecting the light intensity.

【0006】[0006]

【0007】請求項記載の頭部装着型映像表示装置
は、請求項記載の頭部装着型映像表示装置において、
線光源から放出される光の波長が830nmを超えるよ
うにしている。請求項記載の頭部装着型映像表示装置
は、請求項記載の頭部装着型映像表示装置において、
線光源がLEDアレイからなる。請求項記載の頭部装
着型映像表示装置は、映像表示手段と、この映像表示手
段によって表示された映像を虚像として拡大する拡大用
光学系と、拡大用光学系によって拡大された映像の網膜
上の結像状態を検出する結像状態検出手段と、この結像
状態検出手段からの情報によって拡大用光学系をその光
軸方向に駆動して拡大用光学系によって拡大された映像
を網膜上に結像するように結像位置を変更する結像位置
変更手段とを備え、結像状態検出手段が、映像表示手段
と光学的に共役位置に配置された点光源と、この点光源
からの光束を反射して拡大用光学系へ導くとともに網膜
で反射して拡大用光学系を介して戻った光束を透過する
半反射手段と、この半反射手段を透過した光束に非点隔
差を発生させるアナモルフィック光学系と、このアナモ
ルフィック光学系を透過した光束の進行方向前方であっ
てアナモルフィック光学系により影響を受けない方向の
光束の結像点とアナモルフィック光学系により影響を受
ける方向の光束の結像点との間に位置する光束の進行方
向に対して垂直な面における光束の強度分布を検出する
光検出手段とからなる。
[0007] head-mounted image display apparatus according to claim 2, wherein, in the head-mounted image display apparatus according to claim 1,
The wavelength of the light emitted from the linear light source exceeds 830 nm. Head-mounted image display apparatus according to claim 3, wherein, in the head-mounted image display apparatus according to claim 1,
The linear light source is an LED array. The head-mounted image display device according to claim 4 , wherein the image display means and the image display hand are provided.
For enlargement to enlarge the image displayed by the step as a virtual image
Retina of the image magnified by the optical system and the magnifying optical system
Image forming state detecting means for detecting the upper image forming state, and this image forming state
The information from the state detection means is used to drive the magnifying optical system
Image magnified by the magnifying optical system driven in the axial direction
Image formation position that changes the image formation position so that the image is formed on the retina
The image forming state detecting means includes a point light source optically arranged in a conjugate position with the image display means, and a light flux from the point light source is reflected and guided to the magnifying optical system and reflected by the retina. Then, the semi-reflecting means for transmitting the light flux returned through the magnifying optical system, the anamorphic optical system for generating an astigmatic difference in the light flux transmitted through the semi-reflecting means, and the anamorphic optical system are transmitted. The forward direction of the
In a direction not affected by the anamorphic optics
Influenced by the image formation point of the light flux and the anamorphic optical system
Direction of light flux positioned between the image point of the light flux
And a light detecting means for detecting the intensity distribution of the light flux on a plane perpendicular to the direction .

【0008】請求項記載の頭部装着型映像表示装置
は、請求項記載の頭部装着型映像表示装置において、
点光源から放出される光の波長が830nmを超えるよ
うにしている。請求項記載の頭部装着型映像表示装置
は、請求項記載の頭部装着型映像表示装置において、
点光源がLEDからなる。
[0008] head-mounted image display apparatus according to claim 5, wherein, in the head-mounted image display apparatus according to claim 4,
The wavelength of the light emitted from the point light source exceeds 830 nm. Head-mounted image display apparatus according to claim 6, wherein, in the head-mounted image display apparatus according to claim 4,
The point light source is an LED.

【0009】[0009]

【作用】この発明の構成によれば、結像状態検出手段で
網膜上の結像状態を検出することにより、映像の結像位
置のズレ量を得て、その情報から結像位置変更手段によ
り光学系を駆動して網膜上に結像することができる。そ
のため、常に網膜上の像が良好となり、目の疲労度を低
減することができる。
According to the structure of the present invention, by detecting the image forming state on the retina by the image forming state detecting means, the amount of deviation of the image forming position of the image is obtained, and from the information, the image forming position changing means is used. An optical system can be driven to form an image on the retina. Therefore, the image on the retina is always good, and the degree of eye fatigue can be reduced.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の第1の実施例について図面
を参照しながら説明する。図1は第1の実施例の頭部装
着型映像表示装置の構成図であり、ここでは片目のみの
構成を示した。図1において、1はLEDアレイ、2は
ハーフミラー、3は波長選択性ミラー、4は全反射ミラ
ー、5は拡大レンズ(拡大用光学系)、6はレンズ駆動
部(結像位置変更手段)、7はハーフミラー、8は遮光
部材、9は検出レンズ、10は検出器、11は駆動制御
部(結像位置変更手段)、12はELバックライト(映
像表示手段)、13は液晶ディスプレイ(映像表示手
段)、14は水晶体、15は網膜である。なお、結像状
態検出手段は、LEDアレイ1(線光源)と、ハーフミ
ラー(半反射手段)2と、遮光部材(遮光手段)8と、
検出器(光検出手段)10とからなる。また、図4はこ
の実施例における装着時の外観図であり、40はこの実
施例の頭部装着型映像表示装置である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the head-mounted image display apparatus of the first embodiment, and here, the configuration of only one eye is shown. In FIG. 1, 1 is an LED array, 2 is a half mirror, 3 is a wavelength selective mirror, 4 is a total reflection mirror, 5 is a magnifying lens (magnifying optical system), and 6 is a lens driving unit (imaging position changing means). , 7 is a half mirror, 8 is a light blocking member, 9 is a detection lens, 10 is a detector, 11 is a drive control unit (imaging position changing means), 12 is an EL backlight (image display means), and 13 is a liquid crystal display ( Image display means), 14 is a crystalline lens, and 15 is a retina. The image forming state detecting means includes an LED array 1 (line light source), a half mirror (semi-reflecting means) 2, a light blocking member (light blocking means) 8,
And a detector (light detecting means) 10. FIG. 4 is an external view of the head-mounted image display apparatus according to this embodiment when it is mounted.

【0011】ELバックライト12によって照明された
液晶ディスプレイ13上に表示された映像は、拡大レン
ズ5および水晶体14によって網膜15上に結像され
る。つまり、装着者は拡大された虚像を観察することと
なる。このとき、液晶ディスプレイ13と光学的に共役
位置に配置された波長860nmの光束を発するLED
アレイ1からの光束は、ハーフミラー2、830nm以
上の光束のみを反射する波長選択性ミラー3および全反
射ミラー4で反射して、拡大レンズ5を経て、ハーフミ
ラー7で反射し、水晶体14によって網膜15上まで導
かれる。網膜15で反射した光束は、水晶体14を経
て、ハーフミラー7で反射し、拡大レンズ5を経て、全
反射ミラー4、波長選択性ミラー3で反射され、ハーフ
ミラー2を透過する。この透過した光束は、LEDアレ
イ1と共役な位置に配置された遮光部材8によって半分
の領域が遮ぎられ、検出レンズ9によって検出器10に
導かれる。検出レンズ9は眼球の瞳と検出器10を共役
とする機能を果たしている。
The image displayed on the liquid crystal display 13 illuminated by the EL backlight 12 is imaged on the retina 15 by the magnifying lens 5 and the crystalline lens 14. That is, the wearer observes the enlarged virtual image. At this time, an LED that emits a light beam with a wavelength of 860 nm, which is optically arranged at a conjugate position with the liquid crystal display 13.
The light flux from the array 1 is reflected by the half mirror 2, the wavelength selective mirror 3 and the total reflection mirror 4 that reflect only the light flux of 830 nm or more, passes through the magnifying lens 5, and is reflected by the half mirror 7, and is reflected by the crystalline lens 14. It is guided up to the retina 15. The light beam reflected by the retina 15 passes through the lens 14, the half mirror 7, the magnifying lens 5, the total reflection mirror 4, the wavelength selective mirror 3, and the half mirror 2. The transmitted light flux has its half area blocked by the light blocking member 8 arranged at a position conjugate with the LED array 1, and is guided to the detector 10 by the detection lens 9. The detection lens 9 serves to conjugate the pupil of the eyeball and the detector 10.

【0012】LEDアレイ1の像が網膜15上に焦点ズ
レを起こすことなく結像している場合は、網膜15で反
射された光束によって遮光部材8の位置に再び像を結ぶ
ので半分の領域が遮られた後、検出レンズ9によって検
出器10に至った光束の強度分布は一様となる。この場
合、液晶ディスプレイ13上の映像も焦点ズレすること
なく網膜15上に結像することとなる。また、LEDア
レイ1の像が網膜15上ではなく、水晶体14に近い側
に結像している場合、網膜15で反射した光束は遮光部
材8の位置ではなく、ハーフミラー2に近い方向にずれ
た位置に再び像を結ぶ。この場合遮光部材8で半分の領
域が遮られた後、検出器10に至った光束の強度分布は
一様ではなく、遮られた側の強度が小さくなる。また、
LEDアレイ1の像が、水晶体14から遠ざかる側に結
像している場合、網膜15で反射した光束は遮光部材8
の位置ではなく、ハーフミラー2から遠ざかる方向にず
れた位置に再び像を結ぶ。この場合遮光部材8で半分の
領域が遮られた後、検出器10に至った光束の強度分布
は一様ではなく、遮られた側の強度が大きくなる。
When the image of the LED array 1 is formed on the retina 15 without defocusing, the light beam reflected by the retina 15 forms an image again at the position of the light shielding member 8 so that a half area is formed. After being blocked, the intensity distribution of the light flux reaching the detector 10 by the detection lens 9 becomes uniform. In this case, the image on the liquid crystal display 13 is also focused on the retina 15 without defocusing. Further, when the image of the LED array 1 is formed not on the retina 15 but on the side closer to the crystalline lens 14, the light flux reflected by the retina 15 is displaced not in the position of the light shielding member 8 but in the direction closer to the half mirror 2. The image is re-established in the correct position. In this case, after half the area is blocked by the light blocking member 8, the intensity distribution of the light flux reaching the detector 10 is not uniform, and the intensity on the blocked side becomes small. Also,
When the image of the LED array 1 is formed on the side away from the crystalline lens 14, the light flux reflected by the retina 15 is shielded by the light shielding member 8.
The image is formed again at a position deviated in the direction away from the half mirror 2 instead of at the position. In this case, after half the area is blocked by the light blocking member 8, the intensity distribution of the light flux reaching the detector 10 is not uniform, and the intensity on the blocked side becomes large.

【0013】検出器10は遮光部材8の置かれた側とも
う一方側の2つの領域における強度値を各々駆動制御部
11に出力する。駆動制御部11は各領域の出力から、
像が網膜15上に結像しているのか、どちらかにずれて
いるのかを判定し、ずれている場合補正する方向に拡大
レンズ5を移動するようにレンズ駆動部6に信号を出力
する。
The detector 10 outputs the intensity values in the two regions on the side where the light shielding member 8 is placed and the other side to the drive control unit 11. The drive control unit 11 determines from the output of each area,
It is determined whether the image is formed on the retina 15 or is deviated to either side, and if it is deviated, a signal is output to the lens driving unit 6 so as to move the magnifying lens 5 in the direction to be corrected.

【0014】以上のようにこの実施例によれば、拡大レ
ンズ5によって拡大された映像の網膜15上の結像状態
を検出する結像状態検出手段と、この結像状態検出手段
からの情報によって拡大レンズ5を駆動して結像位置を
変更する結像位置変更手段とを設けたことにより、常に
網膜15上の像が良好となり、目の疲労度を低減するこ
とができる。
As described above, according to this embodiment, the image formation state detecting means for detecting the image formation state on the retina 15 of the image enlarged by the magnifying lens 5 and the information from the image formation state detecting means are used. By providing the image forming position changing means for driving the magnifying lens 5 to change the image forming position, the image on the retina 15 is always good, and the eye fatigue can be reduced.

【0015】なおこの実施例において、検出器10は2
分割フォトダイオードアレイを使用しているが1次元C
CDであっても同様の効果が得られる。また、ELバッ
クライト12は蛍光灯等の発光体と置き換えても同様の
効果を得ることができる。つぎに、この発明の第2の実
施例について図面を参照しながら説明する。図2は第2
の実施例の頭部装着型映像表示装置の構成図であり、こ
こでは片目のみの構成を示した。図2において、21は
LED、22はハーフミラー、23は波長選択性ミラ
ー、24は全反射ミラー、25は拡大レンズ(拡大用光
学系)、26はレンズ駆動部(結像位置変更手段)、2
7はハーフミラー、28はシリンドリカルレンズ、29
は第1の結像位置、30は第2の結像位置、31は検出
器、32は駆動制御部(結像位置変更手段)、33はE
Lバックライト(映像表示手段)、34は液晶ディスプ
レイ(映像表示手段)、35は水晶体、36は網膜であ
る。なお、結像状態検出手段は、LED(点光源)21
と、ハーフミラー(半反射手段)22と、シリンドリカ
ルレンズ(アナモルフィック光学系)28と、検出器
(光検出手段)31とからなる。図3は検出器31を説
明するための図である。また、この実施例における装着
時の外観図は、第1の実施例に示す図4と同様である。
In this embodiment, the detector 10 has two
Uses a split photodiode array, but one-dimensional C
The same effect can be obtained with a CD. The same effect can be obtained even if the EL backlight 12 is replaced with a light emitting body such as a fluorescent lamp. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 2 is the second
It is a block diagram of the head-mounted image display apparatus of the embodiment of the above, and here, the configuration of only one eye is shown. In FIG. 2, 21 is an LED, 22 is a half mirror, 23 is a wavelength selective mirror, 24 is a total reflection mirror, 25 is a magnifying lens (magnifying optical system), 26 is a lens driving unit (imaging position changing means), Two
7 is a half mirror, 28 is a cylindrical lens, 29
Is a first image forming position, 30 is a second image forming position, 31 is a detector, 32 is a drive controller (image forming position changing means), and 33 is E.
L backlight (image display means), 34 is a liquid crystal display (image display means), 35 is a crystalline lens, and 36 is a retina. The image forming state detecting means is an LED (point light source) 21.
And a half mirror (semi-reflecting means) 22, a cylindrical lens (anamorphic optical system) 28, and a detector (light detecting means) 31. FIG. 3 is a diagram for explaining the detector 31. The external view of this embodiment at the time of mounting is the same as FIG. 4 shown in the first embodiment.

【0016】ELバックライト32によって照明された
液晶ディスプレイ34上に表示された映像は、拡大レン
ズ25および水晶体35によって網膜36上に結像され
る。つまり、装着者は拡大された虚像を観察することと
なる。このとき、液晶ディスプレイ34と光学的に共役
位置に配置された波長860nmの光束を発するLED
21からの光束は、ハーフミラー22、830nm以上
の光束のみを反射する波長選択性ミラー23および全反
射ミラー24で反射して、拡大レンズ25を経て、ハー
フミラー27で反射し、水晶体35によって網膜36上
まで導かれる。網膜36で反射した光束は、水晶体35
を経て、ハーフミラー27で反射し、拡大レンズ25を
経て、全反射ミラー24、波長選択性ミラー23で反射
され、ハーフミラー22を透過する。この透過した光束
は、シリンドリカルレンズ28によって1方向について
のみ屈折作用を受け、屈折作用を受けない方向の光束は
第1の結像点29に集まり、屈折作用を受ける方向の光
束は第2の結像点30に集まる光束となる。
The image displayed on the liquid crystal display 34 illuminated by the EL backlight 32 is imaged on the retina 36 by the magnifying lens 25 and the crystalline lens 35. That is, the wearer observes the enlarged virtual image. At this time, an LED that emits a light beam having a wavelength of 860 nm, which is optically arranged at a conjugate position with the liquid crystal display 34.
The light flux from 21 is reflected by the half mirror 22, the wavelength selective mirror 23 and the total reflection mirror 24 that reflect only the light flux of 830 nm or more, passes through the magnifying lens 25, is reflected by the half mirror 27, and is retina by the crystalline lens 35. Guided up to 36. The luminous flux reflected by the retina 36 is the crystalline lens 35.
Then, the light is reflected by the half mirror 27, passes through the magnifying lens 25, is reflected by the total reflection mirror 24 and the wavelength selective mirror 23, and is transmitted through the half mirror 22. The transmitted light flux is refracted by the cylindrical lens 28 in only one direction, the light flux in the non-refractive direction gathers at the first image forming point 29, and the light flux in the refracted direction is in the second direction. It becomes a light beam that converges on the image point 30.

【0017】LED21の像が網膜36上に焦点ズレを
起こすことなく結像している場合には第1の結像位置2
9はLED21と共役な位置となり、そのとき検出器3
1は、図3(A)に示した4分割された各領域の信号が
(a+c)=(b+d)となるよう配置されている。こ
の場合、液晶ディスプレイ34上の映像も焦点ズレする
ことなく網膜36上に結像することとなる。また、LE
D21の像が網膜36上ではなく、水晶体35に近い側
に結像している場合、検出器31に至った光束の強度分
布は図3(B)のようになり、出力は(a+c)>(b
+d)となる。また、LED21の像が、水晶体35か
ら遠ざかる側に結像している場合、検出器31に至った
光束の強度分布は図3(C)のようになり、出力は(a
+c)<(b+d)となる。
When the image of the LED 21 is formed on the retina 36 without defocusing, the first image forming position 2
9 is at a position conjugate with the LED 21, at which time the detector 3
No. 1 is arranged so that the signals of the four divided regions shown in FIG. 3A are (a + c) = (b + d). In this case, the image on the liquid crystal display 34 is also focused on the retina 36 without defocusing. Also, LE
When the image of D21 is formed not on the retina 36 but on the side close to the crystalline lens 35, the intensity distribution of the light flux reaching the detector 31 is as shown in FIG. 3B, and the output is (a + c)> (B
+ D). When the image of the LED 21 is formed on the side away from the lens 35, the intensity distribution of the light flux reaching the detector 31 is as shown in FIG. 3C, and the output is (a
+ C) <(b + d).

【0018】検出器31は(a+c)−(b+d)を信
号として駆動制御部32に出力する。駆動制御部32は
その信号の正負から、像が網膜36上に結像しているの
か、どちらかにずれているのかを判定し、ずれている場
合は補正する方向に拡大レンズ25を移動するようにレ
ンズ駆動部26に信号を出力する。以上のようにこの実
施例によれば、拡大レンズ25によって拡大された映像
の網膜36上の結像状態を検出する結像状態検出手段
と、この結像状態検出手段からの情報によって拡大レン
ズ25を駆動して結像位置を変更する結像位置変更手段
とを設けたことにより、常に網膜36上の像が良好とな
り、目の疲労度を低減することができる。
The detector 31 outputs (a + c)-(b + d) as a signal to the drive controller 32. The drive control unit 32 determines whether the image is formed on the retina 36 or is deviated from the positive or negative of the signal, and when it is deviated, the magnifying lens 25 is moved in a correcting direction. Thus, the signal is output to the lens driving unit 26. As described above, according to this embodiment, the image forming state detecting means for detecting the image forming state on the retina 36 of the image enlarged by the magnifying lens 25 and the magnifying lens 25 based on the information from the image forming state detecting means. By providing the image forming position changing means for driving the image forming device to change the image forming position, the image on the retina 36 is always improved and the degree of eye fatigue can be reduced.

【0019】なおこの実施例において、検出器31は4
分割フォトダイオードアレイを使用しているが2次元C
CDであっても同様の効果が得られる。また、ELバッ
クライト33は蛍光灯等の発光体と置き換えても同様の
効果を得ることができる。
In this embodiment, the detector 31 has four
Two-dimensional C
The same effect can be obtained with a CD. Further, the same effect can be obtained by replacing the EL backlight 33 with a light emitting body such as a fluorescent lamp.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のようにこの発明の頭部装着型映像
表示装置は、結像状態検出手段で網膜上の結像状態を検
出することにより、映像の結像位置のズレ量を得て、そ
の情報から結像位置変更手段により光学系を駆動して網
膜上に結像することができる。そのため、自動的に常に
網膜上の像が良好となり、目の疲労度を低減することが
できる。
As described above, in the head-mounted image display device of the present invention, the amount of deviation of the image forming position of the image is obtained by detecting the image forming state on the retina by the image forming state detecting means. From that information, the optical system can be driven by the imaging position changing means to form an image on the retina. Therefore, the image on the retina is always improved automatically, and the degree of eye fatigue can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例の頭部装着型映像装置
の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a head-mounted image device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2の実施例の頭部装着型映像装置
の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a head-mounted image device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】第2の実施例における検出器の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a detector according to a second embodiment.

【図4】第1および第2の実施例における装着時の外観
図。
FIG. 4 is an external view of the first and second embodiments when mounted.

【図5】従来の頭部装着型映像表示装置の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional head-mounted image display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LEDアレイ(線光源) 2 ハーフミラー(半反射手段) 5 拡大レンズ(拡大用光学系) 6 レンズ駆動部(結像位置変更手段) 8 遮光部材(遮光手段) 10 検出器(光検出手段) 11 駆動制御部(結像位置変更手段) 12 ELバックライト(映像表示手段) 13 液晶ディスプレイ(映像表示手段) 21 LED(点光源) 22 ハーフミラー(半反射手段) 25 拡大レンズ(拡大用光学系) 26 レンズ駆動部(結像位置変更手段) 28 シリンドリカルレンズ(アナモルフィック光学
系) 31 検出器(光検出手段) 32 駆動制御部(結像位置変更手段) 33 ELバックライト(映像表示手段) 34 液晶ディスプレイ(映像表示手段)
1 LED Array (Linear Light Source) 2 Half Mirror (Semi-Reflecting Means) 5 Magnifying Lens (Magnifying Optical System) 6 Lens Driving Unit (Image Forming Position Changing Means) 8 Light Shielding Member (Light Shielding Means) 10 Detector (Light Detecting Means) 11 Drive Control Section (Image Forming Position Changing Means) 12 EL Backlight (Image Displaying Means) 13 Liquid Crystal Display (Image Displaying Means) 21 LED (Point Light Source) 22 Half Mirror (Semi-Reflecting Means) 25 Magnifying Lens (Magnifying Optical System) ) 26 lens drive section (imaging position changing means) 28 cylindrical lens (anamorphic optical system) 31 detector (light detecting means) 32 drive control section (imaging position changing means) 33 EL backlight (image display means) 34 Liquid crystal display (video display means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−125515(JP,A) 特開 平3−37039(JP,A) 特開 平3−168623(JP,A) 特開 平2−252432(JP,A) 特開 昭61−172552(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/02 H04N 5/64 511 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-6-125515 (JP, A) JP-A-3-37039 (JP, A) JP-A-3-168623 (JP, A) JP-A-2- 252432 (JP, A) JP 61-172552 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 27/02 H04N 5/64 511

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 映像表示手段と、この映像表示手段によ
って表示された映像を虚像として拡大する拡大用光学系
と、前記拡大用光学系によって拡大された映像の網膜上
の結像状態を検出する結像状態検出手段と、この結像状
態検出手段からの情報によって前記拡大用光学系をその
光軸方向に駆動して前記拡大用光学系によって拡大され
た映像を網膜上に結像するように結像位置を変更する結
像位置変更手段とを備え、 前記 結像状態検出手段が、前記映像表示手段と光学的に
共役位置に配置された線光源と、この線光源からの光束
を反射して前記拡大用光学系へ導くとともに網膜で反射
して前記拡大用光学系を介して戻った光束を透過する半
反射手段と、前記線光源と光学的に共役位置に配置され
前記半反射手段を透過した光束の断面面積をその光束の
中心を挟んで二分する2つの領域のうちの一方の領域の
光束を遮る遮光手段と、この遮光手段で遮られなかった
光束の進行方向前方に位置し前記遮光手段で一方の領域
が遮光される前記2つの領域の並び方向と同方向に並ん
2以上の領域の光強度を検出する光検出手段とからな
る頭部装着型映像表示装置。
1. A video display means and the video display means.
Magnification optical system that magnifies the image displayed as a virtual image
And on the retina of the image magnified by the magnifying optical system
Image forming state detecting means for detecting the image forming state of the
The magnifying optical system is controlled by the information from the state detecting means.
It is driven in the direction of the optical axis and magnified by the magnifying optical system.
Change the image formation position so that the captured image is formed on the retina.
And a image position changing means, the imaging condition detection means comprises a linear light source that is disposed on the image display unit is optically conjugate position to the magnifying optical system reflects the light beam from the line source A semi-reflecting unit that guides and transmits the light flux that is reflected by the retina and returned through the magnifying optical system, and is disposed at an optically conjugate position with the linear light source.
Of the light flux cross-sectional area of the light beam transmitted through the semi-reflecting means
Of one of the two areas that divide it in half across the center
Light blocking means for blocking the light beam , and one region located in front of the light beam traveling direction not blocked by the light blocking means by the light blocking means
Are aligned in the same direction as the direction in which the two areas are shielded
It is composed of a light detecting means for detecting the light intensity of two or more areas.
That the head part-mounted image display device.
【請求項2】 線光源から放出される光の波長が830
nmを超える請求項記載の頭部装着型映像表示装置。
2. The wavelength of the light emitted from the linear light source is 830.
The head-mounted image display device according to claim 1, wherein the image display device has a thickness of more than 1 nm.
【請求項3】 線光源がLEDアレイからなる請求項
記載の頭部装着型映像表示装置。
3. A line light source is an LED array according to claim 1
The head-mounted image display device described.
【請求項4】 映像表示手段と、この映像表示手段によ
って表示された映像を虚像として拡大する拡大用光学系
と、前記拡大用光学系によって拡大された映像の網膜上
の結像状態を検出する結像状態検出手段と、この結像状
態検出手段からの情報によって前記拡大用光学系をその
光軸方向に駆動して前記拡大用光学系によって拡大され
た映像を網膜上に結像するように結像位置を変更する結
像位置変更手段とを備え、 前記 結像状態検出手段が、前記映像表示手段と光学的に
共役位置に配置された点光源と、この点光源からの光束
を反射して前記拡大用光学系へ導くとともに網膜で反射
して前記拡大用光学系を介して戻った光束を透過する半
反射手段と、この半反射手段を透過した光束に非点隔差
を発生させるアナモルフィック光学系と、このアナモル
フィック光学系を透過した光束の進行方向前方であって
前記アナモルフィック光学系により影響を受けない方向
の光束の結像点と前記アナモルフィック光学系により影
響を受ける方向の光束の結像点との間に位置する前記光
束の進行方向に対して垂直な面における光束の強度分布
を検出する光検出手段とからなる頭部装着型映像表示装
置。
4. A video display means and the video display means.
Magnification optical system that magnifies the image displayed as a virtual image
And on the retina of the image magnified by the magnifying optical system
Image forming state detecting means for detecting the image forming state of the
The magnifying optical system is controlled by the information from the state detecting means.
It is driven in the direction of the optical axis and magnified by the magnifying optical system.
Change the image formation position so that the captured image is formed on the retina.
And a image position changing means, the imaging condition detection means, said image display means and the point light source is located in an optically conjugate position to the magnifying optical system reflects the light beam from the point light source A semi-reflecting means for guiding the light beam reflected by the retina and returning through the magnifying optical system, and an anamorphic optical system for generating an astigmatic difference in the light beam passing through the semi-reflecting means. In front of the traveling direction of the light flux that has passed through the morphic optical system,
Direction not affected by the anamorphic optics
Image point of the light flux of and the anamorphic optical system
The light located between the image forming point of the light flux in the direction of receiving the sound
Detected by the light detection means from Na Ru head unit mounted image display device the intensity distribution <br/> of the light beam on a surface perpendicular to the traveling direction of the bundle.
【請求項5】 点光源から放出される光の波長が830
nmを超える請求項記載の頭部装着型映像表示装置。
5. The wavelength of light emitted from a point light source is 830.
The head-mounted image display device according to claim 4, wherein the image display device has a thickness exceeding nm.
【請求項6】 点光源がLEDからなる請求項記載の
頭部装着型映像表示装置。
6. The head-mounted image display device according to claim 4, wherein the point light source is an LED.
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