JP4576080B2 - Video display device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏芯自由曲面プリズムをその稜線或いは頂点を基準に位置決め或いは保持するようにした映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にプリズム等の光学素子を用いた光学機器として良好な光学性能を得るには光学素子を筐体内や他の光学素子等に、高精度で正確に位置決めした状態で固定する必要がある。
【0003】
この光学素子の代表として偏芯自由曲面プリズムがある。この偏芯自由曲面ブリズムは、映像表示装置に表示された画像を拡大して観察者の眼球へ導くもので、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)等に多く採用されている。この偏芯自由曲面プリズムは基準となる平面が少ないため、その固定方法に関しては従来から種々のものが提案されている。
【0004】
例えば特開平9−73005号公報には、光学的に影響のない両側面に位置決め部を突設し、この位置決め部を基準として、偏芯自由曲面部リズムを他の部材或いは筐体内に固定する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、偏芯自由曲面プリズムに位置決め部を突設すると、偏芯自由曲面プリズム本来の光学性能以外に、この偏芯自由曲面プリズムを取り付けるための位置決め精度が要求されるため、1つの製品で多くの寸法精度が要求されてしまい、製造が煩雑化するばかりでなく、製品コストの高騰を招いてしまう。
【0006】
又、最近では、装置自体の軽量化や低廉化を実現するために、プラスチック製の偏芯自由曲面プリズムが多く採用されているが、このような偏芯自由曲面プリズムに一体形成されている位置決め部を他の部材に対し、ねじ等を介して固定する場合、締付け過ぎると、偏芯自由曲面プリズムに必要以上の応力が加えられてしまい、光学特性が著しく損なわれてしまう不都合があり、組付けに際しても細心の注意が必要となり、製造組み立てが煩雑化し、生産性を向上させる上での障害となる。
【0007】
更に、偏芯自由曲面プリズムに位置決め部を形成すると、この位置決め部を支持する受け部を他の部材、或いは筐体に形成する必要があり、製品全体が大型化してしまい、小型化を実現する上で支障を来してしまう不具合がある。
【0008】
本発明は、上記事情に鑑み、偏芯自由曲面プリズムに対して寸法精度の要求する部位を減少させて、製品の低コスト化を実現すると共に、光学的特性に影響を及ぼすことなく比較的容易に組み立てることが出来て生産性の向上を図ることができるばかりでなく、製品の小型化を実現することの可能な映像表示装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による映像表示装置は、映像を表示するための映像表示素子と、映像を拡大して観察者に映像を導くための少なくとも1つの偏芯自由曲面プリズムと、上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを保持する保持部材と、を有し、上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムの少なくとも1つの稜線或いは頂点を用いて、該偏芯自由曲面プリズムを位置決め或いは保持することを特徴とする。
【0010】
この場合、好ましくは、1)上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムの上記映像表示素子の映像表示面に対峙する面の周囲に設けられている稜線或いは頂点で行なわれることを特徴とする。
【0011】
2)上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムを形成する際の金型の型割り方向と略平行或いは略直角に形成される稜線を用いて行なわれることを特徴とする。
【0012】
3)上記偏芯自由曲面プリズムは、該偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に設けられた観察窓に対峙する光学面の周囲の稜線を上記保持部材で保持すること上記外装部材に位置決め或いは保持されることを特徴とする。
4)上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に形成されていることを特徴とする。
5)上記稜線は、上記偏芯自由曲面プリズムの有する略直線で且つ対称な位置に形成されていることを特徴とする。
6)上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを内装する外装部材を有し、
上記保持部材は、上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの稜線を位置決め或いは保持する稜線保持部材と、上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの頂点を位置決め或いは保持する頂点保持部材とを有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図1〜図6に本発明の第1実施の形態を示す。ここで、図1は映像表示装置の断面正面図、図2は図1のII-II断面図、図3は図1のIII-III断面図、図4は偏芯自由曲面プリズムの平面図、側面図、背面図、図5は偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図、図6は他の態様による偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図である。
【0014】
図1〜図3の符号1は映像表示装置であり、本実施の形態では携帯端末機2に併設されている。尚、この携帯端末機2としては携帯電話機、モバイル機器等があるが、本実施の形態では携帯端末機2の一例として携帯電話機を示しているため、以下においては、携帯端末機2を携帯電話機2と読み替えて説明する。
【0015】
携帯電話機2の底面に固設されている映像表示装置1の外装部材としての筐体3内には、画像を表示する映像表示素子4、映像表示素子4に表示された画像を拡大する偏芯自由曲面プリズム6等が内装されている。尚、映像表示素子4は、液晶表示素子以外に、EL(Electronic Luminescent)素子、プラズマディスプレイ、LED(Light Emitting Diode)アレイなどであっても良いが、本実施の形態では、液晶表示素子を採用しているため、その背面に液晶表示素子に表示された画像を十分な明るさで観察させるための照明素子5が配設されている。更に、筐体3の前面に、映像表示素子4に表示され、偏芯自由曲面プリズム6で拡大された画像を出射する観察窓7が設けられている。
【0016】
図4に示すように、偏芯自由曲面プリズム6はプラスチック成型品であり、平面又は球面若しくは非球面等の曲面より成る光入射面としての第1の光学面6a、球面又はトーリック面より成る一部に全反射を利用した反射及び屈折面として作用する第2の光学面6b、半透過又は鏡面反射のアジマス角度によって曲率の異なる回転非対称な非球面等、即ち1つの対称面に対してのみ面対称な面形状より成る第3の光学面6cの全体として光学的作用をする3つの光学面6a〜6cと、光学的作用(反射及び屈折作用)に寄与しない互いに対向する平行な一対の側面6dとを有している。更に、各光学面6a〜6c、及び側面6dとで外形稜線L1,L1’,L2〜L4が形成されている。
【0017】
そして、図5に示すように、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aから、映像表示素子4に表示された画像に基づく光線が素子内部に導入されると、第2の光学面6bで全反射された後、第3の光学面6cで反射集光して、第2の光学面6bを透過して、観察者の眼球Ueyに導光される。このとき、第2の光学面6bと第3の光学面6cとの曲率により、映像表示素子4に表示された画像を途中で結像させることなく、観察者の前方に拡大された虚像を表示させる。
【0018】
この場合、他の態様として、図6に示す偏芯自由曲面プリズム6’のように、第1の光学面6aから素子内部に導入された光線を第3の光学面6cへ導き、この第3の光学面6cで一旦全反射させた後、第2の光学面6bで全反射させ、更に、第3の光学面6cで反射集光させた後、第2の光学面6bから観察者の眼球Ueyに導光させるよう、すなわち、第3の光学面6cで光線を2度全反射させるようにしても良い。
【0019】
ところで、偏芯自由曲面プリズム6は基準面となる平面が少なく、この偏芯自由曲面プリズム6を、筐体3に所定に位置決めした状態で固定することが困難であるが、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線或いは頂点を基準として位置決め、或いは保持することで、従来のような、偏芯自由曲面プリズム6に突設する位置決め部を廃止し、高精度な位置決めを可能にしている。
【0020】
この場合、筐体3に対して偏芯自由曲面プリズム6の何れの外形稜線或いは頂点を位置決めするかは、この偏芯自由曲面プリズム6を成形する金型の構造に基づいて設定する。
【0021】
すなわち、図4(b)に示すように、本実施の形態で採用する偏芯自由曲面プリズム6は、矢印A,B,Cの3つの方向に型割りされる金型を用いて形成されている。この中で、矢印A,Bの型割り方向は、第1の光学面6aと側面6dとで形成される外形稜線L3に沿った方向に設定されており、又、第1の光学面6aは、矢印A,Bに示す型割り方向に対して対称となるように設定されている。
【0022】
第1の光学面6aの両側に形成される外形稜線L3は略直線で且つ対称であるため、この両外形稜線L3は互いに略平行で、又、頂点P1,P2は各々高さ方向がほぼ一致している。従って、この外形稜線L3、或いはその頂点P1.P2を筐体3に対する位置決め部位として設定することで、筐体3に形成する保持部材の精度が出し易くなり、偏芯自由曲面プリズム6を高精度に位置決めすることが可能となる。
【0023】
そのため、本実施の形態では、第1の光学面6aの両側に形成されている外形稜線L3、及び、この両外形稜線L3の各頂点P1,P2を基準として、偏芯自由曲面プリズム6を筐体3に固設するようにしている。
【0024】
具体的には、図1〜図3に示すように、筐体3が後ケース3aと前ケース3bとに分割されており、後ケース3aには、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L3の頂点P1を位置決め、或いは保持する後側頂点保持部材11が一体形成されている。一方、前ケース3bには、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L3の頂点P2を位置決め、或いは保持する前側頂点保持部材12aが一体形成されている。
【0025】
更に、この前ケース3bには、偏芯自由曲面プリズム6の第2の光学面6bの両側で、この第2の光学面6bと側面6dとが交差する外形稜線L2(図4参照)を保持する前側稜線保持部材12bが前側頂点保持部材12aに連続して形成されていると共に、偏芯自由曲面プリズム6の第2の光学面6bと第3の光学面6cとの収束する先端部を嵌合する凹部を有する先端側保持部材13が一体形成されている。
【0026】
このような構成では、筐体3の前ケース3bに形成されている前側稜線保持部材12bと前側頂点保持部材12aとに偏芯自由曲面プリズム6の第2の光学面6bの両側に形成された外形稜線L2と、第1の光学面6aの両側に形成された外形稜線L3の両端部に形成されている頂点P2を装着すると共に、先端側保持部材13に形成されている凹部に、第2の光学面6bと第3の光学面6cとの収束する先端部を係合させる。尚、このとき接着剤などを用いて偏芯自由曲面プリズム6を各保持部材12a,12b.13に仮止めするようにしても良い。
【0027】
その後、前ケース3bとケース3aとを嵌着させると、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L3の他端に形成されている頂点P1が、後ケース3aに一体形成されている後側頂点保持部材11に嵌着されて位置決め、或いは保持される。
【0028】
その結果、後側頂点保持部材11と前側頂点保持部材12aとで、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aが位置決めされ、更に、外形稜線L2が前側頂点保持部材12bに押し付けられて固定される。
【0029】
このように、本実施の形態によれば、偏芯自由曲面プリズム6の高精度に加工された第1の光学面6aの外形稜線L3を筐体3に対する位置決め部とし、しかも、この外形稜線L3を金型の型割り方向へ沿って略直線状に形成すると共に左右対称形状としたので、この両外形稜線L3の各頂点P1,P2の高さ方向が一致されるため、この両頂点P1,P2を位置決め、或いは保持する後側頂点保持部材11と前側頂点保持部材12aとを高い寸法精度で形成することが可能となり、従って、偏芯自由曲面プリズム6を筐体3に対し高精度に位置決めさせることができる。
【0030】
又、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aの両側に形成されている外形稜線L3の頂点P1,P2を、筐体3の各頂点保持部材11,12aで位置決め、或いは保持すると共に、先端を先端側保持部材13で保持するようにしたので、前ケース3bを後ケース3aに装着することで、偏芯自由曲面プリズム6が筐体3内で位置決めされるようになるため、組み立てが容易となり、組立て工数を削減することが出来る。
【0031】
更に、偏芯自由曲面プリズム6に従来のような位置決め部を突設する必要が無いため、偏芯自由曲面プリズム6の製造を簡略化することができると共に軽量化が実現できる。
【0032】
更に、組立てにおいては、ねじ等を用いて偏芯自由曲面プリズム6を固設する必要がないため、この偏芯自由曲面プリズム6に必要以上の応力が加えられてしまうことが無く、光学特性が損なわれることがなく、組立て品質が向上し、製品の信頼性が向上するばかりか、ねじ等が不要となり、部品点数の削減が図れ、更に装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【0033】
又、図7〜図9に本発明の第2実施の形態を示す。ここで、図7は観察装置の前ケースを外した状態の正面図、図8は図7のVIII−VIII断面図、図9は図7のIX-IX断面図である。
【0034】
本実施の形態では、後ケース3aの内面に、第1実施の形態で示した偏芯自由曲面プリズム6(図4参照)の第1の光学面6aの両側に形成した外形稜線L3の頂点P1を受ける後側頂点保持部材11を一体形成し、一方、前ケース3bの内面に、外形稜線L3の他方の頂点P2を受ける前側保持部材14を一体形成すると共に、両保持部材11,14を、後ケース3aと前ケース3bとの接合面まで延出させたものである。
【0035】
すなわち、組立てに際しては、後ケース3aに形成されている後側頂点保持部材11と、前ケース3bに形成されている前側保持部材14との一方に、偏芯自由曲面プリズム6の頂点P1或いはP2を取付けると共に、両頂点P1,P2間を結ぶ外形稜線L3を当接させ、接着剤などを用いて位置決め、或いは保持する。
【0036】
次いで、両ケース3a,3bを閉じると、両ケース3a,3bの内面に形成されている保持部材11,14間に、偏芯自由曲面プリズム6に設けられている第1の光学面6aの4カ所の頂点P1.P2が挟持され、更に、外形稜線L3にて位置決め、或いは保持される。
【0037】
このように、本実施の形態によれば、後ケース3aと前ケース3bとを閉じるだけで、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aの4カ所の頂点P1.P2が後ケース3aと前ケース3bとの内面に突設した保持部材11,14に挟まれて固定されると共に、この頂点P1.P2間を結ぶ外形稜線L3が保持部材11,14の内面に当接して位置決め、或いは保持されるため、第1実施の形態に比し構造がより簡素化されると共に、製造組み立てがより一層容易になる。
【0038】
更に、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L3は、略直線状で且つ対称に形成されているため、筐体3に形成された保持部材11,14に対して高精度に位置決めさせることができる。
【0039】
又、図10〜図12に本発明の第3実施の形態を示す。ここで、図10は観察装置の図12のXIII-XIII断面に相当する正面図、図11は図10のXI-XI断面図、図12は図10のX-X断面図である。
【0040】
本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L2と頂点P2とを、前ケース3bに形成した前側稜線保持部材12b、及びこの前側稜線保持部材12bに連続する前側頂点保持部材12aで位置決め、或いは保持した状態で、前ケース3bに固着するようにしたものである。
【0041】
すなわち、前ケース3bの内面に、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L2を位置決め、或いは保持すると共に頂点P2を位置決め、或いは保持する前側稜線保持部材12b及び前側頂点保持部材12aを一体形成する。
【0042】
そして、組立てに際しては、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線L2を前ケース3bの内面に形成した前側稜線保持部材12bに装着すると共に、頂点P1を前側頂点保持部材12aに当接させて、図10の紙面上下及び左右方向を位置決め、或いは保持し、接着剤などを用いて固定する。
【0043】
このように、本実施の形態では、前ケース3bに形成した前側稜線保持部材12b及び前側頂点保持部材12aに偏芯自由曲面プリズム6を接着させて位置決め、或いは保持するようにしたので、製造が容易となり、組立て性がより一層向上する。
【0044】
又、図13〜図15に本発明の第4実施の形態を示す。ここで、図13は観察装置の図15のXIII-XIII断面に相当する正面図、図14は図13のXIV-XIV断面図、図15は図13のXV-XV断面図である。
【0045】
本実施の形態では、後ケース3aと前ケース3bの内面に、偏芯自由曲面プリズム6の側面6dに当接して、この偏芯自由曲面プリズム6の側面6dを位置決め、或いは保持する保持部材15,16を各々突設させ、更に、この各保持部材15,16の対向面に、外形稜線L3の両端に形成された頂点P1,P2を保持する後側頂点保持部材15aと前側頂点保持部材16aとを突設すると共に、各保持部材15,16から内方へ、偏芯自由曲面プリズム6の第3の光学面6cと側面6dとが交差して形成されて外形稜線L4に当接するフランジ部15bと、第2の光学面6bと側面6dとが交差して形成されて外形稜線L2に当接するフランジ部16bとを突設したものである。
【0046】
後ケース3aと前ケース3bとを閉じると、この両ケース3a,3bに形成されている保持部材15,16、各頂点保持部材15a,16a、及びフランジ部15b,16bにより、偏芯自由曲面プリズム6の側面6dと外形稜線L3の両端に形成された頂点P1,P2と、各外形稜線L2,L4が位置決め、或いは保持され、更に、第2の光学面6bと第3の光学面6cとの収束する先端が先端側保持部材13に当接して位置決め、或いは保持される。
【0047】
その結果、本実施の形態では、接着剤などを用いることなく、後ケース3aと前ケース3bとを閉じるだけで、偏芯自由曲面プリズム6を位置決め、或いは保持することができるため、組立て性が著しく向上する。勿論、組立てに際しては接着剤を用いて偏芯自由曲面プリズム6を一方のケース3a或いは3bに仮固定するようにしても良い。
【0048】
又、図16〜図18に本発明の第5実施の形態を示す。ここで、図16は映像表示装置の図17のXVI-XVI断面に相当する正面図、図17は図16のXVII-XVII断面図、図18は図16のXVIII-XVIII断面図である。
【0049】
本実施の形態では、筐体3を袋状に一体形成し、内部に、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aの4カ所の頂点P1,P2、及び外形稜線L1を受ける壁面部17aと、偏芯自由曲面プリズム6の側面6dに当接して、この側面6dを位置決め、或いは保持する側壁17bとを有する保持部材17を一体形成することで、筐体3にプリズム収容室3cを形成し、更に、このプリズム収容室3cの側面を筐体3に開口し、この開口部を蓋体17cで閉塞したものである。
【0050】
組立てに際しては、プリズム収容室3cに対して、筐体3の側面に開口されている開口部から偏芯自由曲面プリズム6を装着する。すると、この偏芯自由曲面プリズム6の側面6dが側壁17bに位置規制された状態でガイドされ、最深部まで挿入すると、第1の光学面6aに形成されている4カ所の頂点P1,P2、及び外形稜線L1が、後方の壁面17aに当接されて位置決め、或いは保持される。従って、この4カ所の頂点P1,P2、及び外形稜線L1を壁面17aに接着することで、偏芯自由曲面プリズム6を位置決め、或いは保持することができる。
【0051】
そして、プリズム収容室3cに偏芯自由曲面プリズム6を所定に位置決め、或いは保持した後、筐体3の側面に開口されている開口部を蓋体17cにて閉塞すると共に、接着剤等を用いて固着する。
【0052】
このように、本実施の形態によれば、筐体3が袋状に一体形成されており、外部からの取り付けが困難な場合であっても、偏芯自由曲面プリズム6を外部から簡単で、しかも高精度に取付けることができる。そのため、例えば防水構造を要求される製品に対しても簡単に取付けることが可能となり、製品の適用範囲を拡大させることができる。
【0053】
又、図19〜図21に本発明の第6実施の形態を示す。ここで、図19は映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図、図20は図19のXX-XX断面図、図21は図19のXXI-XXI断面図である。
【0054】
本実施の形態では、保持部材19を枠状に形成し、枠状に形成した保持部材(以下「枠体」と称する)19に偏芯自由曲面プリズム6を収納し、この枠体19を筐体3に収容するものである。枠体19は、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aに対向する面が開口されており、又、側壁19aの内面が偏芯自由曲面プリズム6の側面6dを位置決め、或いは保持すると共に、この側壁19aから内方へ、第3の光学面6cと側面6dとが交差して形成される外形稜線L4と、第2の光学面6bと側面6dとが交差して形成される外形稜線L2とを位置決め、或いは保持するフランジ部19b,19cが各々形成されている。
【0055】
偏芯自由曲面プリズム6を枠体19に形成されている開口部から挿入すると、外形稜線L4,L2がフランジ部19b,19cに挟持されて位置決め、或いは保持されると共に、側壁19aにより側面6dが位置決め、或いは保持され、更に先端部が枠体19の内面に当接して位置決め、或いは保持される。
【0056】
その結果、偏芯自由曲面プリズム6を枠体19に装着するだけで、自動的に位置が固定される。
【0057】
そして、偏芯自由曲面プリズム6を枠体19に所定に装着した後、この枠体19の開口部を蓋体17cで閉塞し、接着剤などを用いて固着すると、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aの4カ所の頂点P1,P2、及び外形稜線L1が位置決め、或いは保持される。
【0058】
この枠体19の側壁19aの前ケース3bと後ケース3aとの内面に各々当接する端縁には、外方へ突出する取付け部19eが対向一対形成されており、この各取付け部19eに取付け孔19fが穿設されている。
【0059】
この枠体19を筐体3に組み付けるに際しては、先ず、後ケース3aと前ケース3bとの一方の内面に突設されている突起部3dに、枠体19の一方の取付け部19eに穿設されている取付け孔19fを嵌入させて位置決め、或いは保持する。次いで、後ケース3aと前ケース3bとを閉じると、他方のケース3a或いは3bの内面に突設されている突起部3dが、他方の取付け部19eに穿設されている取付け孔19fに嵌入されて位置決め、或いは保持される。
【0060】
このように、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム6を枠体19を介して筐体3に固定するようにしたので、偏芯自由曲面プリズム6を直接触れることなく組立てることができる。又、偏芯自由曲面プリズム6を予め枠体19に収納させておくことで、部品搬送等の際に偏芯自由曲面プリズム6を傷、欠損等から有効に保護することができ、取扱性が良くなる。特に、第3の光学面6cは全反射させるために反射コーティング処理が施されているため、この反射面を傷等から有効に保護することができ、製品の不良率を低減させることができる。
【0061】
又、図22〜図24に本発明の第7実施の形態を示す。ここで、図22は映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図、図23は図22のXXIII-XXIII断面図、図24は図22のXXIV-XXIV断面図である。
【0062】
本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム6を両面から三点支持するようにしたものである。
【0063】
すなわち、後ケース3aと前ケース3bとの内面に、偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aに平行で、且つ偏芯自由曲面プリズム6の中心に対して線対称な位置に一対の突部20a,20bが突設され、又、偏芯自由曲面プリズム6の先端部の中央に他の突部20bが突設されている。
【0064】
後ケース3aと前ケース3bとを閉じると、両ケース3a,3bに突設されている突部20a,20bが偏芯自由曲面プリズム6の第3の光学面6cと第2の光学面6bとに点接触し、この両光学面6c,6bを三点支持する。この場合、この両光学面6c,6bの突部20a,20bに対応する位置に凹部を形成することで、より高精度な位置決めを行なうことができる。
【0065】
以上、各実施の形態において説明したように、本実施の形態においては、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線、及びその頂点を利用して筐体に位置決め、或いは保持するようにしたので、取付け方法を多様化させることができ、あらゆる筐体に対して最適な取付け方を選択することが可能となり、設計の自由度が増すばかりでなく、筐体内のスペースを有効利用することができる。
【0066】
又、図25に本発明の第8実施の形態による頭部装着型映像表示装置(HMD)の要部斜視図を示す。
【0067】
頭部装着型映像表示装置に内蔵されている光学系保持部材21は、光学系保持部21aが左右一対設けられており、この両光学系保持部21aが連結部21bを介して連結されている。
【0068】
この光学系保持部21aに装着される偏芯自由曲面プリズム6の第1の光学面6aの側面6d側には、段部6eが形成されている。この段部6eは、金型の型型割り方向に沿って略直線状に形成されており、各光学系保持部21aには、この段部6e間を嵌着すると共に位置決め、或いは保持する凹部22が形成されている。更に、この凹部22の下端に、外方へ突出するフランジ部21cが曲げ形成されている。
【0069】
偏芯自由曲面プリズム6は、第1の光学面6aを各光学系保持部21aに形成された凹部22に嵌着し、略直線状に形成されている段部6eをフランジ部21cに当接させることで位置決め、或いは保持され、この状態で接着剤等を用いて固着する。
【0070】
このように、本実施の形態では、偏芯自由曲面プリズム6を光学系保持部21aに対し、ねじ等を用いることなく固着するようにしたので、ねじを取付けるためのスペースが不要となり、相対的に、光学系保持部材21の幅Wを縮小することができる。
【0071】
因みに、図26に従来の取付け方法を採用する頭部装着型映像表示装置(HMD)の要部斜視図を示す。同図に示すように、偏芯自由曲面プリズム6には、ねじ23を挿通する孔部6gを確保するために段部6eから外方へフランジ部が突設されており、一方、光学系保持部材21のフランジ部21cは、段部6eから突出されたフランジ部を受けるために外方へ長く突出させなければならず、その分、光学系保持部材21の幅W’が大きくなり、形状の大型化が助長される。
【0072】
更に、このフランジ部21cには、ねじを螺入させるための受け部21cを突設したり、一方偏芯自由曲面プリズム6の段部6eには位置決め用の突起6fを形成するなど、形状、構造が複雑で、製造組み立てが煩雑化するばかりでなく、装置全体の重量が増加する不都合があった。
【0073】
尚、本発明は、上述した各実施の形態に限るものではなく、例えば偏芯自由曲面プリズム6の第3の光学面6cの表面にゴム塗装処理を施して、この第3の光学面6cの反射コーティング層を保護するようにしても良く、或いは反射コート面の周辺をゴム塗装することで保護するようにしても良い。
【0074】
更に、偏芯自由曲面プリズム6の外形稜線と、この外形稜線を保持する保持部材との間に傷防止部材を介装するようにしても良い。この場合、この傷防止部材として、保持部材に貼付する緩衝材、或いは保持部材に塗布する塗料を用いるようにしても良い。
【0075】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、偏芯自由曲面プリズムに対し寸法精度の要求される部位を減少させて、製品の低コスト化を実現することができると共に、光学的特性に影響を及ぼすことなく比較的容易に組み立てることが可能となり、生産性の向上を図ることができるばかりでなく、製品の小型化、軽量化を実現するができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施の形態による映像表示装置の断面正面図
【図2】同、図1のII-II断面図
【図3】同、図1のIII-III断面図
【図4】同、偏芯自由曲面プリズムの(a)平面図、(b)側面図、(c)背面図
【図5】同、偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図
【図6】同、他の態様による偏芯自由曲面プリズムを用いた拡大画像を観察する際の説明図
【図7】第2実施の形態による観察装置の前ケースを外した状態の正面図
【図8】同、図7のVIII−VIII断面図
【図9】同、図7のIX-IX断面図
【図10】第3実施の形態による観察装置の図12のXIII-XIII断面に相当する正面図
【図11】同、図10のXI-XI断面図
【図12】同、図10のX-X断面図
【図13】第4実施の形態による観察装置の図15のXIII-XIII断面に相当する正面図
【図14】同、図13のXIV-XIV断面図
【図15】同、図15は図13のXV-XV断面図
【図16】第5実施の形態による映像表示装置の図17のXVI-XVI断面に相当する正面図
【図17】同、図16のXVII-XVII断面図
【図18】同、図16のXVIII-XVIII断面図
【図19】第6実施の形態による映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図
【図20】同、図19のXX-XX断面図
【図21】同、図19のXXI-XXI断面図
【図22】第7実施の形態による映像表示装置の前ケースを取り外した状態の正面図
【図23】同、図22のXXIII-XXIII断面図
【図24】同、図22のXXIV-XXIV断面図
【図25】第8実施の形態による頭部装着型映像表示装置の要部斜視図
【図26】従来の頭部装着型映像表示装置の要部斜視図
【符号の説明】
3 筐体(外装部材)
4 映像表示素子
6,6’ 偏芯自由曲面プリズム
6a 第1の光学面
6b 第2の光学面
6c 第3の光学面
11,12a,12b,13,14,15,16,17,19,21 保持部材
L1,L1’,L2,L3,L4 外形稜線
P1,P2 頂点
Uey 眼球
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device in which an eccentric free-form surface prism is positioned or held with reference to its ridgeline or vertex.
[0002]
[Prior art]
In general, in order to obtain good optical performance as an optical device using an optical element such as a prism, it is necessary to fix the optical element to the inside of the casing or other optical elements in a state of being accurately and accurately positioned.
[0003]
A representative example of this optical element is an eccentric free-form curved prism. This eccentric free-form surface prism enlarges an image displayed on a video display device and guides it to an observer's eyeball, and is often used in a head mounted display (HMD) or the like. Since this eccentric free-form surface prism has few standard planes, various fixing methods have been proposed.
[0004]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-73005, positioning portions are projected on both side surfaces that are not optically affected, and the eccentric free curved surface portion rhythm is fixed in another member or housing with reference to the positioning portions. Technology is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a positioning part is provided on the eccentric free-form curved prism, in addition to the original optical performance of the eccentric free-form curved prism, positioning accuracy for mounting this eccentric free-form prism is required. Dimensional accuracy is required, which not only complicates the manufacturing process but also increases the product cost.
[0006]
Recently, in order to reduce the weight and cost of the apparatus itself, plastic eccentric free-form curved prisms are often used. However, the positioning is integrally formed with such an eccentric free-form prism. When fixing the part to other members via screws or the like, if it is tightened too much, excessive stress will be applied to the eccentric free-form curved prism, and the optical characteristics will be significantly impaired. Careful attention is also required when attaching, which complicates manufacturing and assembly, and is an obstacle to improving productivity.
[0007]
Furthermore, if the positioning portion is formed on the eccentric free-form curved prism, it is necessary to form a receiving portion for supporting the positioning portion on another member or the casing, which increases the size of the entire product and realizes downsizing. There is a problem that causes trouble on the above.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention reduces the parts required for dimensional accuracy with respect to an eccentric free-form curved prism, achieves cost reduction of the product, and is relatively easy without affecting optical characteristics. It is an object of the present invention to provide a video display device that can be assembled to improve productivity, and that can reduce the size of the product.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an image display device according to the present invention includes an image display element for displaying an image, at least one eccentric free-form curved prism for enlarging the image and guiding the image to an observer, and the image A holding member for holding the display element and the eccentric free-form curved prism;TheHaveThe holding member isUsing at least one ridge line or vertex of the eccentric free-form surface prism,Position or hold the eccentric free-form curved prismIt is characterized by that.
[0010]
  In this case, preferably 1) the aboveOf the eccentric free-form surface prism by the holding member.Positioning isThe eccentric free-form surface prismIt is performed at a ridge line or a vertex provided around a surface facing the image display surface of the image display element.
[0011]
  2) AboveEccentricity due to holding memberThe positioning of the free-form surface prism is performed by using a ridge line formed substantially parallel or substantially at right angles to the mold splitting direction when the eccentric free-form surface prism is formed.
[0012]
  3) The eccentric free-form surface prism isAn optical surface facing an observation window provided in an exterior member that houses the eccentric free-form surface prismRidge aroundIs held by the holding membersoFor the exterior memberIt is characterized by being positioned or held.
  4)The holding member is formed on an exterior member that houses the eccentric free-form curved prism.
  5)The ridge line is formed in a substantially straight line and a symmetrical position of the eccentric free-form surface prism.
  6)An exterior member for interiorly arranging the video display element and the eccentric free-form surface prism;
  The holding member is provided on the inner surface of the exterior member for positioning or holding the ridge line of the eccentric free-form curved prism, and the holding member is provided on the inner surface of the exterior member for positioning or apex of the eccentric free-form curved prism. It has the vertex holding member to hold | maintain.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. 1 is a cross-sectional front view of the image display device, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram for observing an enlarged image using an eccentric free-form curved prism, and FIG. 6 is an explanation for observing an enlarged image using an eccentric free-form curved prism according to another aspect. FIG.
[0014]
Reference numeral 1 in FIGS. 1 to 3 denotes a video display device, which is provided in the portable terminal 2 in the present embodiment. The mobile terminal 2 includes a mobile phone, a mobile device, and the like, but in the present embodiment, a mobile phone is shown as an example of the mobile terminal 2. Therefore, in the following, the mobile terminal 2 is referred to as a mobile phone. This will be described as “2”.
[0015]
  An image display element 4 for displaying an image and an image displayed on the image display element 4 are enlarged in a housing 3 as an exterior member of the image display device 1 fixed on the bottom surface of the mobile phone 2.BiasA core free-form curved prism 6 and the like are internally provided. The video display element 4 may be an EL (Electronic Luminescent) element, a plasma display, an LED (Light Emitting Diode) array, or the like in addition to the liquid crystal display element. In the present embodiment, a liquid crystal display element is adopted. Therefore, the illumination element 5 for allowing the image displayed on the liquid crystal display element to be observed with sufficient brightness is disposed on the rear surface. Further, an observation window 7 for emitting an image displayed on the video display element 4 and enlarged by the eccentric free-form curved prism 6 is provided on the front surface of the housing 3.
[0016]
As shown in FIG. 4, the eccentric free-form curved prism 6 is a plastic molded product, and is composed of a first optical surface 6a, a spherical surface, or a toric surface as a light incident surface composed of a flat surface or a curved surface such as a spherical surface or an aspheric surface. A second optical surface 6b that acts as a reflection and refracting surface utilizing total reflection at the part, a rotationally asymmetric aspherical surface having different curvatures depending on the azimuth angle of semi-transmission or specular reflection, ie, a surface only on one symmetric surface Three optical surfaces 6a to 6c having an optical action as a whole of the third optical surface 6c having a symmetric surface shape, and a pair of parallel side faces 6d facing each other that do not contribute to the optical action (reflection and refraction action). And have. Further, outer ridge lines L1, L1 ', L2 to L4 are formed by the optical surfaces 6a to 6c and the side surface 6d.
[0017]
Then, as shown in FIG. 5, when a light beam based on the image displayed on the video display element 4 is introduced from the first optical surface 6a of the eccentric free-form surface prism 6 into the element, the second optical surface After being totally reflected by 6b, it is reflected and condensed by the third optical surface 6c, is transmitted through the second optical surface 6b, and is guided to the eyeball Uey of the observer. At this time, a virtual image enlarged in front of the observer is displayed without forming an image displayed on the video display element 4 in the middle due to the curvature of the second optical surface 6b and the third optical surface 6c. Let
[0018]
In this case, as another embodiment, a light beam introduced from the first optical surface 6a to the inside of the element is guided to the third optical surface 6c as in the eccentric free-form surface prism 6 ′ shown in FIG. The first optical surface 6c is once totally reflected, the second optical surface 6b is totally reflected, the third optical surface 6c is further reflected and condensed, and then the eyeball of the observer is reflected from the second optical surface 6b. The light may be guided to Uey, that is, the light beam may be totally reflected twice by the third optical surface 6c.
[0019]
By the way, the eccentric free-form surface prism 6 has few planes as a reference surface, and it is difficult to fix the eccentric free-form surface prism 6 to the housing 3 in a predetermined position. By positioning or holding the external ridge line or apex of the eccentric free-form curved prism 6 as a reference, the conventional positioning portion protruding from the eccentric free-form curved prism 6 can be eliminated, and high-precision positioning is possible. I have to.
[0020]
In this case, which external ridge line or vertex of the eccentric free-form curved prism 6 is positioned with respect to the housing 3 is set based on the structure of the mold for molding the eccentric free-form curved prism 6.
[0021]
That is, as shown in FIG. 4B, the eccentric free-form curved prism 6 employed in the present embodiment is formed using a mold that is divided in three directions indicated by arrows A, B, and C. Yes. Among them, the dividing direction of the arrows A and B is set to a direction along the outer ridge line L3 formed by the first optical surface 6a and the side surface 6d, and the first optical surface 6a is Are set so as to be symmetric with respect to the dividing direction indicated by arrows A and B.
[0022]
Since the outer ridge line L3 formed on both sides of the first optical surface 6a is substantially straight and symmetrical, the two outer ridge lines L3 are substantially parallel to each other, and the vertices P1 and P2 have substantially the same height direction. I'm doing it. Therefore, the outer ridge line L3 or its apex P1. By setting P2 as a positioning portion for the housing 3, it becomes easy to obtain the accuracy of the holding member formed on the housing 3, and the eccentric free-form curved prism 6 can be positioned with high accuracy.
[0023]
For this reason, in the present embodiment, the eccentric free-form curved prism 6 is mounted on the basis of the outer ridge line L3 formed on both sides of the first optical surface 6a and the vertices P1 and P2 of the two outer ridge lines L3. It is fixed to the body 3.
[0024]
Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the housing 3 is divided into a rear case 3 a and a front case 3 b, and the rear case 3 a has an outer ridge line L <b> 3 of the eccentric free-form curved prism 6. A rear vertex holding member 11 for positioning or holding the vertex P1 is integrally formed. On the other hand, the front case 3b is integrally formed with a front vertex holding member 12a that positions or holds the vertex P2 of the outer ridge line L3 of the eccentric free-form curved prism 6.
[0025]
Further, the front case 3b holds an external ridge line L2 (see FIG. 4) where the second optical surface 6b and the side surface 6d intersect on both sides of the second optical surface 6b of the eccentric free-form curved prism 6. The front ridge line holding member 12b is formed continuously with the front vertex holding member 12a, and the converging tips of the second optical surface 6b and the third optical surface 6c of the eccentric free-form curved prism 6 are fitted. A front end side holding member 13 having a concave portion to be joined is integrally formed.
[0026]
In such a configuration, the front ridge line holding member 12b and the front vertex holding member 12a formed on the front case 3b of the housing 3 are formed on both sides of the second optical surface 6b of the eccentric free-form curved prism 6. The outer ridge line L2 and the apex P2 formed at both ends of the outer ridge line L3 formed on both sides of the first optical surface 6a are mounted, and the second recess is formed in the recess formed in the distal end side holding member 13. The converging tip portions of the optical surface 6b and the third optical surface 6c are engaged. At this time, the eccentric free-form curved prism 6 is attached to each holding member 12a, 12b. 13 may be temporarily fixed.
[0027]
After that, when the front case 3b and the case 3a are fitted, the vertex P1 formed at the other end of the external ridge line L3 of the eccentric free-form curved prism 6 is retained at the rear vertex that is integrally formed with the rear case 3a. It is fitted to the member 11 and positioned or held.
[0028]
As a result, the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 is positioned by the rear vertex holding member 11 and the front vertex holding member 12a, and the outer ridge line L2 is further pressed against the front vertex holding member 12b. Fixed.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, the external ridge line L3 of the first optical surface 6a processed with high accuracy of the eccentric free-form curved prism 6 is used as the positioning portion for the housing 3, and the external ridge line L3. Are formed in a substantially straight line shape along the mold dividing direction of the mold and have a bilaterally symmetric shape. Therefore, the height directions of the vertices P1 and P2 of the two outer ridge lines L3 coincide with each other. The rear apex holding member 11 and the front apex holding member 12a for positioning or holding P2 can be formed with high dimensional accuracy. Therefore, the eccentric free-form curved prism 6 is positioned with high accuracy with respect to the housing 3. Can be made.
[0030]
Further, the apexes P1 and P2 of the outer ridge line L3 formed on both sides of the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 are positioned or held by the apex holding members 11 and 12a of the housing 3. Since the tip is held by the tip-side holding member 13, the eccentric free-form curved prism 6 is positioned in the housing 3 by mounting the front case 3b on the rear case 3a. This makes it easy to reduce the assembly man-hours.
[0031]
Furthermore, since there is no need to project a positioning portion as in the prior art on the eccentric free-form curved prism 6, the manufacture of the eccentric free-form curved prism 6 can be simplified and the weight can be reduced.
[0032]
Furthermore, in the assembly, it is not necessary to fix the eccentric free-form curved prism 6 using screws or the like, so that an excessive stress is not applied to the eccentric free-form curved prism 6 and the optical characteristics are improved. It is not damaged, the assembly quality is improved, the reliability of the product is improved, screws are not required, the number of parts can be reduced, and the entire device can be reduced in size and weight. .
[0033]
7 to 9 show a second embodiment of the present invention. 7 is a front view of the observation apparatus with the front case removed, FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 7, and FIG. 9 is a sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
[0034]
In the present embodiment, the apex P1 of the outer ridge line L3 formed on both sides of the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 (see FIG. 4) shown in the first embodiment on the inner surface of the rear case 3a. The rear-side vertex holding member 11 is integrally formed, while the front-side holding member 14 that receives the other vertex P2 of the outer ridge line L3 is integrally formed on the inner surface of the front case 3b. This extends to the joint surface between the rear case 3a and the front case 3b.
[0035]
That is, at the time of assembling, the apex P1 or P2 of the eccentric free-form curved prism 6 is placed on one of the rear apex holding member 11 formed on the rear case 3a and the front holding member 14 formed on the front case 3b. At the same time, the outer ridge line L3 connecting the two apexes P1 and P2 is brought into contact, and positioned or held using an adhesive or the like.
[0036]
Next, when both cases 3a and 3b are closed, 4 of the first optical surface 6a provided on the eccentric free-form curved prism 6 between the holding members 11 and 14 formed on the inner surfaces of both cases 3a and 3b. Vertex P1. P2 is sandwiched and further positioned or held at the outer edge L3.
[0037]
As described above, according to the present embodiment, it is only necessary to close the rear case 3a and the front case 3b so that the four apexes P1. P2 is sandwiched and fixed by holding members 11 and 14 projecting from the inner surfaces of the rear case 3a and the front case 3b, and the apex P1. Since the outer ridge line L3 connecting between P2 contacts the inner surfaces of the holding members 11 and 14 and is positioned or held, the structure is further simplified as compared with the first embodiment, and the manufacturing and assembly is further facilitated. become.
[0038]
Furthermore, since the outer ridge line L3 of the eccentric free-form curved prism 6 is substantially linear and symmetrical, it can be positioned with high accuracy with respect to the holding members 11 and 14 formed on the housing 3. .
[0039]
10 to 12 show a third embodiment of the present invention. 10 is a front view corresponding to the XIII-XIII cross section of FIG. 12 of the observation device, FIG. 11 is a XI-XI cross sectional view of FIG. 10, and FIG. 12 is a XX cross sectional view of FIG.
[0040]
In the present embodiment, the outer ridge line L2 and the apex P2 of the eccentric free-form curved prism 6 are formed by the front ridge line holding member 12b formed on the front case 3b and the front vertex holding member 12a continuous to the front ridge line holding member 12b. In this state, it is fixed to the front case 3b while being positioned or held.
[0041]
That is, on the inner surface of the front case 3b, the front ridge line holding member 12b and the front vertex holding member 12a for positioning or holding the external ridge line L2 of the eccentric free-form curved prism 6 and positioning or holding the vertex P2 are integrally formed.
[0042]
When assembling, the external ridge line L2 of the eccentric free-form curved prism 6 is attached to the front ridge line holding member 12b formed on the inner surface of the front case 3b, and the vertex P1 is brought into contact with the front vertex holding member 12a. The top and bottom and left and right directions of the paper 10 are positioned or held and fixed using an adhesive or the like.
[0043]
As described above, in the present embodiment, since the eccentric free-form curved prism 6 is adhered to the front ridge line holding member 12b and the front vertex holding member 12a formed on the front case 3b and positioned or held, the manufacturing is performed. It becomes easy and the assemblability is further improved.
[0044]
FIGS. 13 to 15 show a fourth embodiment of the present invention. 13 is a front view corresponding to the XIII-XIII cross section of FIG. 15 of the observation apparatus, FIG. 14 is a XIV-XIV cross sectional view of FIG. 13, and FIG. 15 is a XV-XV cross sectional view of FIG.
[0045]
In the present embodiment, the holding member 15 that contacts or contacts the side surface 6d of the eccentric free-form curved prism 6 on the inner surfaces of the rear case 3a and the front case 3b and positions or holds the side surface 6d of the eccentric free-form curved prism 6 , 16 project from each other, and the rear vertex holding member 15a and the front vertex holding member 16a holding the vertices P1, P2 formed at both ends of the outer ridge line L3 on the opposing surfaces of the holding members 15, 16 respectively. And a flange portion that is formed so that the third optical surface 6c and the side surface 6d of the eccentric free-form curved prism 6 intersect each other inwardly from the holding members 15 and 16, and abuts against the outer ridge line L4. 15b and a flange portion 16b that is formed by intersecting the second optical surface 6b and the side surface 6d and abuts against the outer ridge line L2.
[0046]
When the rear case 3a and the front case 3b are closed, the decentering free-form curved prism is formed by the holding members 15 and 16, the apex holding members 15a and 16a, and the flange portions 15b and 16b formed in the cases 3a and 3b. 6, the apexes P1 and P2 formed at both ends of the side surface 6d and the outer edge line L3, and the outer edge lines L2 and L4 are positioned or held, and further, the second optical surface 6b and the third optical surface 6c The converging tip is brought into contact with the tip holding member 13 and positioned or held.
[0047]
As a result, in this embodiment, the eccentric free-form curved prism 6 can be positioned or held by simply closing the rear case 3a and the front case 3b without using an adhesive or the like. Remarkably improved. Of course, when assembling, the eccentric free-form curved prism 6 may be temporarily fixed to one case 3a or 3b using an adhesive.
[0048]
FIGS. 16 to 18 show a fifth embodiment of the present invention. 16 is a front view corresponding to the XVI-XVI cross section of FIG. 17 of the video display device, FIG. 17 is a XVII-XVII cross section of FIG. 16, and FIG. 18 is a XVIII-XVIII cross section of FIG.
[0049]
In the present embodiment, the housing 3 is integrally formed in a bag shape, and a wall surface portion that receives the four apexes P1 and P2 of the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 and the outer ridge line L1 therein. The prism housing chamber 3c is formed in the housing 3 by integrally forming a holding member 17 having a side wall 17b that abuts on the side surface 6d of the eccentric free curved prism 6 and positions or holds the side surface 6d. In addition, the side surface of the prism accommodating chamber 3c is opened in the housing 3, and the opening is closed with a lid 17c.
[0050]
At the time of assembly, the eccentric free-form curved prism 6 is attached to the prism accommodating chamber 3c from the opening opened on the side surface of the housing 3. Then, the side surface 6d of the eccentric free-form curved prism 6 is guided in a state where the position is regulated by the side wall 17b, and when inserted to the deepest part, the four vertices P1, P2 formed on the first optical surface 6a, The outer ridge line L1 is positioned or held by contacting the rear wall surface 17a. Therefore, the eccentric free-form curved prism 6 can be positioned or held by adhering the four apexes P1 and P2 and the outer ridge line L1 to the wall surface 17a.
[0051]
Then, after the eccentric free-form curved prism 6 is properly positioned or held in the prism accommodating chamber 3c, the opening portion opened on the side surface of the housing 3 is closed with the lid 17c, and an adhesive or the like is used. And stick.
[0052]
Thus, according to the present embodiment, the housing 3 is integrally formed in a bag shape, and even when it is difficult to attach from the outside, the eccentric free-form curved prism 6 can be easily externally Moreover, it can be mounted with high accuracy. Therefore, for example, it is possible to easily attach a product requiring a waterproof structure, and the application range of the product can be expanded.
[0053]
FIGS. 19 to 21 show a sixth embodiment of the present invention. Here, FIG. 19 is a front view of the image display device with the front case removed, FIG. 20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG. 19, and FIG. 21 is a sectional view taken along line XXI-XXI in FIG.
[0054]
In the present embodiment, the holding member 19 is formed in a frame shape, and the eccentric free-form curved prism 6 is housed in a holding member (hereinafter referred to as “frame body”) 19 formed in a frame shape. It is accommodated in the body 3. The frame 19 has an opening on the surface facing the first optical surface 6 a of the eccentric free-form curved prism 6, and the inner surface of the side wall 19 a positions or holds the side surface 6 d of the eccentric free-form curved prism 6. In addition, from the side wall 19a inward, the outer ridge line L4 formed by intersecting the third optical surface 6c and the side surface 6d, and the outer shape formed by intersecting the second optical surface 6b and the side surface 6d. Flange portions 19b and 19c for positioning or holding the ridge line L2 are formed.
[0055]
When the eccentric free-form curved prism 6 is inserted from the opening formed in the frame body 19, the outer ridge lines L4 and L2 are sandwiched and positioned or held by the flange portions 19b and 19c, and the side surface 6d is formed by the side wall 19a. Positioning or holding is performed, and further, the leading end is in contact with the inner surface of the frame body 19 to be positioned or held.
[0056]
As a result, the position is automatically fixed only by attaching the eccentric free-form curved prism 6 to the frame body 19.
[0057]
Then, after the eccentric free-form curved prism 6 is mounted on the frame 19 in a predetermined manner, the opening of the frame 19 is closed with a lid 17c and fixed using an adhesive or the like. The four vertices P1 and P2 and the outer ridge line L1 of the first optical surface 6a are positioned or held.
[0058]
A pair of opposing mounting portions 19e projecting outward is formed on the edges of the side walls 19a of the frame body 19 which are in contact with the inner surfaces of the front case 3b and the rear case 3a, and are attached to the mounting portions 19e. A hole 19f is formed.
[0059]
When the frame body 19 is assembled to the housing 3, first, a projection 3 d projecting on one inner surface of the rear case 3 a and the front case 3 b is drilled in one attachment portion 19 e of the frame body 19. The mounting hole 19f is inserted and positioned or held. Next, when the rear case 3a and the front case 3b are closed, the protruding portion 3d protruding from the inner surface of the other case 3a or 3b is inserted into the mounting hole 19f formed in the other mounting portion 19e. Positioning or holding.
[0060]
As described above, in the present embodiment, the eccentric free-form surface prism 6 is fixed to the housing 3 via the frame body 19, so that the eccentric free-form surface prism 6 can be assembled without being touched directly. In addition, by storing the eccentric free-form curved prism 6 in the frame 19 in advance, the eccentric free-form curved prism 6 can be effectively protected from scratches, defects, etc. during parts conveyance, etc. Get better. In particular, since the third optical surface 6c is subjected to a reflective coating process for total reflection, the reflective surface can be effectively protected from scratches and the product defect rate can be reduced.
[0061]
22 to 24 show a seventh embodiment of the present invention. Here, FIG. 22 is a front view of the image display device with the front case removed, FIG. 23 is a sectional view taken along line XXIII-XXIII in FIG. 22, and FIG. 24 is a sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.
[0062]
In this embodiment, the eccentric free-form surface prism 6 is supported at three points from both sides.
[0063]
That is, a pair of inner surfaces of the rear case 3a and the front case 3b are parallel to the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 and are symmetrical with respect to the center of the eccentric free-form curved prism 6. Protrusions 20 a and 20 b are projected, and another projecting part 20 b is projected at the center of the tip of the eccentric free-form curved prism 6.
[0064]
When the rear case 3a and the front case 3b are closed, the projecting portions 20a and 20b projecting from the cases 3a and 3b become the third optical surface 6c and the second optical surface 6b of the eccentric free-form curved prism 6, respectively. The two optical surfaces 6c and 6b are supported at three points. In this case, more accurate positioning can be performed by forming a concave portion at a position corresponding to the protrusions 20a and 20b of both the optical surfaces 6c and 6b.
[0065]
As described above in each embodiment, in this embodiment, the external ridge line of the eccentric free-form curved prism 6 and the apex thereof are used to position or hold the casing. It is possible to diversify the method, and it is possible to select an optimal mounting method for every housing, and not only the degree of freedom of design is increased, but also the space in the housing can be used effectively.
[0066]
FIG. 25 shows a perspective view of a main part of a head-mounted image display device (HMD) according to the eighth embodiment of the present invention.
[0067]
The optical system holding member 21 incorporated in the head-mounted image display device is provided with a pair of left and right optical system holding parts 21a, and both optical system holding parts 21a are connected via a connecting part 21b. .
[0068]
A step portion 6e is formed on the side surface 6d side of the first optical surface 6a of the eccentric free-form curved prism 6 attached to the optical system holding portion 21a. The step portion 6e is formed in a substantially linear shape along the mold dividing direction of the mold, and each optical system holding portion 21a is a recess that fits between the step portions 6e and is positioned or held. 22 is formed. Furthermore, a flange portion 21c protruding outward is bent at the lower end of the recess portion 22.
[0069]
In the eccentric free-form surface prism 6, the first optical surface 6a is fitted into the concave portion 22 formed in each optical system holding portion 21a, and the step portion 6e formed in a substantially linear shape is brought into contact with the flange portion 21c. By positioning, it is positioned or held, and in this state, it is fixed using an adhesive or the like.
[0070]
As described above, in this embodiment, the eccentric free-form curved prism 6 is fixed to the optical system holding portion 21a without using a screw or the like. In addition, the width W of the optical system holding member 21 can be reduced.
[0071]
Incidentally, FIG. 26 shows a perspective view of a main part of a head-mounted image display device (HMD) employing a conventional mounting method. As shown in the figure, the eccentric free-form curved prism 6 has a flange projecting outward from the step 6e to secure a hole 6g through which the screw 23 is inserted, while holding the optical system. The flange portion 21c of the member 21 must be extended outward in order to receive the flange portion protruded from the step portion 6e, and accordingly, the width W ′ of the optical system holding member 21 is increased, Enlargement is encouraged.
[0072]
Further, the flange portion 21c is provided with a receiving portion 21c for screwing, or a step 6e of the eccentric free-form curved prism 6 is formed with a positioning projection 6f. The structure is complicated, and manufacturing and assembly are complicated, and the weight of the entire apparatus is increased.
[0073]
The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the surface of the third optical surface 6c of the eccentric free-form surface prism 6 is subjected to a rubber coating process, and the third optical surface 6c is formed. The reflective coating layer may be protected, or the periphery of the reflective coating surface may be protected by rubber coating.
[0074]
Further, a scratch preventing member may be interposed between the outer ridge line of the eccentric free-form curved prism 6 and the holding member that holds the outer ridge line. In this case, as the scratch preventing member, a buffer material applied to the holding member or a paint applied to the holding member may be used.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the parts required for dimensional accuracy with respect to the eccentric free-form curved prism, to realize a cost reduction of the product, and to affect the optical characteristics. As a result, it is possible to assemble relatively easily without exerting an effect, and not only can the productivity be improved, but also the product can be reduced in size and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional front view of a video display device according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
4A is a plan view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a rear view of the eccentric free-form curved prism.
FIG. 5 is an explanatory diagram when observing an enlarged image using the eccentric free-form surface prism;
FIG. 6 is an explanatory diagram when observing an enlarged image using an eccentric free-form surface prism according to another embodiment;
FIG. 7 is a front view of the observation apparatus according to the second embodiment with the front case removed.
8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
10 is a front view of the observation apparatus according to the third embodiment corresponding to the XIII-XIII cross section of FIG.
11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.
12 is a sectional view taken along line XX in FIG.
13 is a front view corresponding to the XIII-XIII cross section of FIG. 15 of the observation apparatus according to the fourth embodiment.
14 is a cross-sectional view of XIV-XIV in FIG.
15 is a cross-sectional view taken along XV-XV in FIG.
16 is a front view corresponding to the XVI-XVI cross section of FIG. 17 of a video display device according to a fifth embodiment;
17 is a sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
18 is a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is a front view of a video display device according to a sixth embodiment with a front case removed.
20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG.
21 is a cross-sectional view taken along XXI-XXI in FIG.
FIG. 22 is a front view of the image display device according to the seventh embodiment with the front case removed.
23 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXIII in FIG.
24 is a sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.
FIG. 25 is a perspective view of main parts of a head-mounted image display device according to an eighth embodiment.
FIG. 26 is a perspective view of a main part of a conventional head-mounted image display device.
[Explanation of symbols]
3 Housing (exterior material)
4 Video display element
6,6 'Eccentric free-form curved prism
6a First optical surface
6b Second optical surface
6c Third optical surface
11, 12a, 12b, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 21 Holding member
L1, L1 ', L2, L3, L4 Outline ridgeline
P1, P2 vertex
Uey eyeball

Claims (7)

映像を表示するための映像表示素子と、
映像を拡大して観察者に映像を導くための少なくとも1つの偏芯自由曲面プリズムと、
上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを保持する保持部材と
有し、
上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムの少なくとも1つの稜線或いは頂点を用いて、該偏芯自由曲面プリズムを位置決め或いは保持することを特徴とする映像表示装置。
An image display element for displaying an image;
At least one eccentric free-form surface prism for enlarging the image and guiding the image to the observer;
A holding member for holding the image display element and the eccentric free-form curved prism ;
Have,
The holding member, using at least one ridge or apex of the upper Kihenshin free-form surface prism, a video display apparatus characterized by positioning or holding the polarizing core free-form surface prism.
上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムの上記映像表示素子の映像表示面に対峙する面の周囲に設けられている稜線或いは頂点で行なわれることを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。Positioning of the eccentric free-form surface prism by the holding member, and characterized in that is carried out by ridge or apex is provided around the surface facing the image display surface of the image display device of polarizing core free-form surface prisms The video display device according to claim 1. 上記保持部材による上記偏芯自由曲面プリズムの位置決めは、該偏芯自由曲面プリズムを形成する際の金型の型割り方向と略平行或いは略直角に形成される稜線を用いて行なわれることを特徴とする請求項1或いは2記載の映像表示装置。The positioning of the eccentric free-form surface prism by the holding member is performed using a ridge line formed substantially parallel or substantially perpendicular to the mold splitting direction of the mold when forming the eccentric free-form surface prism. The video display device according to claim 1 or 2. 上記偏芯自由曲面プリズムは、該偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に設けられた観察窓に対峙する光学面の周囲の稜線を上記保持部材で保持すること上記外装部材に位置決め或いは保持されることを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。The eccentric free-form surface prism is positioned or held on the exterior member by holding the ridge line around the optical surface facing the observation window provided in the exterior member that houses the eccentric free-form surface prism with the holding member. The video display device according to claim 1, wherein: 上記保持部材は、上記偏芯自由曲面プリズムを内装する外装部材に形成されていることを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。The video display device according to claim 1, wherein the holding member is formed on an exterior member that houses the eccentric free-form curved prism. 上記稜線は、上記偏芯自由曲面プリズムの有する略直線で且つ対称な位置に形成されていることを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。The video display device according to claim 1, wherein the ridge line is formed at a substantially straight line and a symmetrical position of the eccentric free-form surface prism. 上記映像表示素子と上記偏芯自由曲面プリズムとを内装する外装部材を有し、An exterior member for interiorly arranging the video display element and the eccentric free-form surface prism;
上記保持部材は、The holding member is
上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの稜線を位置決め或いは保持する稜線保持部材と、A ridge line holding member provided on the inner surface of the exterior member for positioning or holding the ridge line of the eccentric free-form curved prism;
上記外装部材の内面に設けられ上記偏芯自由曲面プリズムの頂点を位置決め或いは保持する頂点保持部材と、A vertex holding member provided on the inner surface of the exterior member for positioning or holding the vertex of the eccentric free-form curved prism;
を有することを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。The video display device according to claim 1, further comprising:
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