JP5254513B2 - Browsing system with display illumination and eyewear assembly having the same - Google Patents
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Description
関連出願への相互参照本出願は、1999年6月21日付けの米国特許仮出願60/140,327号の、35 U.S.C§112(e)の利益の優先権を主張する。上記出願の全内容は、引用によって本明細書の記載に援用する。
Cross-reference to related applications This application is incorporated by reference in U.S. Provisional Application No. 60 / 140,327, June 21, 1999, 35 S. Insist on the priority of C§112 (e) interests. The entire contents of the above application are incorporated herein by reference.
連邦政府後援研究または開発に関する声明本発明の開発は、R&D契約DAAN02−98−Cー4026による後援を受けた。米国政府は、この発明にいくつかの権利を持つことができる。
STATEMENT REGARDING FEDERALLY SPONSORED RESEARCH OR DEVELOPMENT The development of the present invention was sponsored by R & D contract DAAN 02-98-C-4026. The US government may have several rights in this invention.
(発明の背景)
小型能動マトリックス液晶ディスプレイ(AMLCD)は照明源を必要とする。透過型AMLCDを使用するシステムの場合には、光源はディスプレイの後に置かれる。図1は、透過型AMLCD10が、発光ダイオード(LEC)バックライト20を備える簡単な従来技術の方法を示す。バックライトからの光線30は、AMLCDを通って伝播し、画像を形成するために変調される。ある種のAMLCDの場合には、発色は、赤、緑および青のサブフレームをAMLCD内に順次装填し、赤、緑および青の発光ダイオードを同時にシーケンシャルに照明することにより行われる。シーケンシャルな照明は、必要な発光ダイオードのリード線40の中の一本を通してシーケンシャルに電流を供給することにより行われる。光を視準(コリメート)するために、フレネルレンズのようなビーム成形素子50を使用することができる。拡散装置またはフィルタのような他の素子も使用することができる。このタイプのAMLCDおよび照明装置は、コピン・コーポレーション社が市販している。ディスプレイのような閲覧システムは、簡単な光学式拡大光学素子、または各段の間に位置する中間画像面を特徴とする多段画像光学式システムを備えることができる。
(Background of the Invention)
Small active matrix liquid crystal displays (AMLCD) require an illumination source. In the case of a system using a transmissive AMLCD, the light source is placed after the display. FIG. 1 illustrates a simple prior art method in which a
従来技術のミニアチュア反射型AMLCD(図2)は、ディスプレイ60に隣接するビーム分割立方体70をベースとする照明システムを使用する。ビーム・スプリッタは、照明光を直線的に偏光する働きをし、また液晶ディスプレイに対して分析装置としての働きもする偏光分割コーティング71を備えることができる。別な方法としては、偏光ビーム・スプリッタをポリマ・フィルムから形成することもできる。透過型AMLCDに関しては、光学素子50を、照明を視準し、拡散し、または濾過するために使用することができる。
The prior art miniature reflective AMLCD (FIG. 2) uses an illumination system based on a
図3は、ディスプレイ60の拡大した画像を見るための、照明システムに取り付けた、コンパクトで簡単な拡大装置を含む、もっと複雑な従来技術の反射型AMLCDシステムを示す(米国特許第5,596,451号)。この従来技術のデバイスの場合には、コンパクトなシステムは、AMLCD60からの画像を照明し、閲覧するための1つのビーム・スプリッタ71を使用することにより形成される。上記ビーム・スプリッタ71は、照明し、また画像を閲覧するために使用されるが、拡大を行うためのミラー42は、照明システムの光学経路内では使用されない。照明光の離接運動に影響を与えるレンズまたはミラーは必要としない。何故なら、この設計の場合の光源34は、広域エミッタであるからである。
FIG. 3 shows a more complex prior art reflective AMLCD system that includes a compact and simple magnifying device attached to a lighting system for viewing a magnified image of display 60 (US Pat. No. 5,596,6). 451). In the case of this prior art device, a compact system is formed by using one
反射型AMLCDの場合には、従来、投影システムは、ランプおよび視準光学系をベースとする効率的な照明装置を使用してきた。視準光学系は、反射型ディスプレイ(例えば、米国特許第6,036,318号参照)の効率的で均等な照明を行う。このタイプの視準システムは、必要とする追加のレンズや光学経路が長いので、重量が重く大型になり、そのため、頭部装着ディスプレイでは使用されない。
In the case of reflective AMLCDs, projection systems have traditionally used efficient lighting devices based on lamps and collimating optics. The collimating optical system provides efficient and even illumination of a reflective display (see, for example, US Pat. No. 6,036,318). This type of collimation system is heavy and large because of the additional lens and optical path required, and is therefore not used in head mounted displays.
視準照明光学系は、通常、米国特許第5,949,503号が開示しているような高輝度のランプおよび投影レンズを使用する投影システムで使用される。上記米国特許のようなある種の場合には、投影光学系の一部を照明用に使用することができる。投影システムの場合には、この方法を使用すると、投影画像の照明の均等性が改善され、コントラストが改善される。
Collimated illumination optics are typically used in projection systems that use high brightness lamps and projection lenses as disclosed in US Pat. No. 5,949,503. In certain cases, such as the above US patent, a portion of the projection optics can be used for illumination. In the case of a projection system, this method improves the uniformity of illumination of the projected image and improves the contrast.
発明の概要
本発明は、反射型液晶ディスプレイ用の照明システムの改善に関する。上記改善は、照明システムと拡大システムとを合体し、それにより、画像の拡大およびディスプレイの照明の2つの目的のための一組の光学素子の使用に基づくものである。本発明は、また、反射型または透過型液晶ディスプレイに適用することができる高輝度のモノクロ画像を入手するためのシステムに関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an improved illumination system for a reflective liquid crystal display. The improvement is based on the use of a set of optical elements for the two purposes of merging the illumination system and the magnification system, thereby for image magnification and display illumination. The invention also relates to a system for obtaining a high-intensity monochrome image that can be applied to a reflective or transmissive liquid crystal display.
より詳細に説明すると、本発明は、照明光学経路および閲覧光学経路を含むディスプレイ照明および閲覧システムを提供する。一致光学経路部分を形成するために、照明光学経路の少なくとも一部は、閲覧光学経路と一致している。能動マトリックス液晶ディスプレイを備えるディスプレイは、光学経路の一致している部分の一方の端部に位置する。第1のレンズ・システムは、光学経路の一致部分上に位置していて、閲覧光学経路上に画像面を形成する。第2のレンズ・システムは、閲覧光学経路上に位置する。
More particularly, the present invention provides a display illumination and viewing system that includes an illumination optical path and a viewing optical path. In order to form a coincident optical path portion, at least a portion of the illumination optical path is coincident with the viewing optical path. A display comprising an active matrix liquid crystal display is located at one end of the coincident portion of the optical path. The first lens system is located on a coincident portion of the optical path and forms an image plane on the viewing optical path. The second lens system is located on the viewing optical path.
赤、緑および青の発光ダイオードのような照明光源は、照明光学経路上に位置していて、光学経路の一致部分からはズレている。照明光源は、第1のレンズ・システムの焦点距離に対応する距離だけ、第1のレンズ・システムから離れている。ビーム・スプリッタのような反射型および透過型素子は、照明光源からの光をディスプレイの方向に、光学経路の一致部分に向かって反射し、ディスプレイからの光を閲覧光学経路に沿って送るために、光学経路の一致部分の対向端部に位置する。このような方法で、本発明は、従来技術のシステムより軽量小型で、均等で効率的な照明を行う頭部装着反射型AMLCD用の視準照明システムを提供する。 Illumination light sources such as red, green and blue light emitting diodes are located on the illumination optical path and are offset from the coincident part of the optical path. The illumination light source is separated from the first lens system by a distance corresponding to the focal length of the first lens system. Reflective and transmissive elements, such as beam splitters, reflect light from the illumination source in the direction of the display towards the matching portion of the optical path and to direct light from the display along the viewing optical path. , Located at the opposite end of the matching portion of the optical path. In this way, the present invention provides a collimated illumination system for a head mounted reflective AMLCD that is lighter, smaller, and provides even and efficient illumination than prior art systems.
他の態様によれば、本発明は、カラー・モードおよびモノクロ・モードで動作することができる画像ディスプレイ・システムである。上記ディスプレイ・システムは、赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填を行う一定の速度で動作することができる能動マトリックス液晶ディスプレイを備える。発光ダイオードのような、赤、緑および青の光源からなる照明光源は、能動マトリックス液晶ディスプレイを照明するように配置される。照明回路は、照明光源と接続していて、カラー表示を行うカラー・モードと、モノクロ表示を行うモノクロ・モードとの間で照明光源を切り替えるように動作するスイッチを含む。そのため、照明装置をモノクロ・モードに切り替える機能を供給することにより、本発明の輝度は向上する。さらに、他の態様によれば、本発明は、照明装置の輝度の調整も行う。 According to another aspect, the present invention is an image display system capable of operating in color mode and monochrome mode. The display system comprises an active matrix liquid crystal display capable of operating at a constant speed with sequential loading of red, green and blue subframes. An illumination light source consisting of red, green and blue light sources, such as light emitting diodes, is arranged to illuminate the active matrix liquid crystal display. The illumination circuit is connected to the illumination light source and includes a switch that operates to switch the illumination light source between a color mode for performing color display and a monochrome mode for performing monochrome display. Therefore, the brightness of the present invention is improved by supplying a function for switching the illumination device to the monochrome mode. Furthermore, according to another aspect, the present invention also adjusts the luminance of the lighting device.
添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、本発明をよりよく理解することができるだろう。
A better understanding of the present invention can be obtained when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which:
発明の詳細な説明
本発明は、一段または複数段の光学式システムの一体化された閲覧光学系と照明光学系とを備える。一体化という用語は、閲覧光学系用に使用され、また照明システムで光を視準する働きをし、それにより、コスト、重量および大きさを低減するために使用される光線の離接運動に影響を与える光学素子の中のあるものの一体化を意味する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention comprises a viewing optical system and an illumination optical system that are integrated into a single or multiple stage optical system. The term integration is used for viewing optics and serves to collimate light in the illumination system, thereby reducing the separation and movement of the light used to reduce cost, weight and size. It means the integration of some of the influencing optical elements.
本発明について予備知識を持ってもらうために図4に、図2の従来技術の視準システムを使用するディスプレイ・システムを示す。照明システム22は、閲覧者に画像を提供するために、閲覧システム23に接続している。照明システムは、赤53、緑54および青55の発光ダイオード、オプションとしての拡散装置49、フレネルレンズ50、および偏光ビーム・スプリッタ71を備える。発光ダイオードからの照明は、拡散装置を使用している場合には、その拡散装置を通過し、フレネルレンズ50により視準され、AMLCD60を均等に照明する。反射した偏光は、ビーム・スプリッタ71によりAMLCDの方向に向けられる。AMLCDは、その各ピクセルのところで、光の偏光を画像を表す電気信号により、光の偏光をある角度だけ回転させる。光線は、照明段22から拡大段23を通過し、レンズ150および160を通して画像となる。画像を拡大し、収差を修正するために、任意の数の光学面を使用することができる。図面を簡単にするために、レンズ面を単一のレンズ150および160で表すことにする。実際には、これらのレンズ150および160は、それぞれ、色消し二重レンズまたは三重レンズ、非球形、または複数の面のもっと複雑な組合わせである。
FIG. 4 shows a display system that uses the prior art collimation system of FIG. 2 to provide prior knowledge of the present invention. The
図5aおよび図5bは、本発明の主要な部材を示す。反射型AMLCD60は、レンズ・システム150およびレンズ・システム160で表す、二段階の拡大を行うレンズ・システムを通して見ることになる。視線の経路は、レンズ・システム150およびレンズ・システム160を通して、AMLCDからユーザの目まで形成される。各レンズ・システムの特徴は、焦点距離fである。図5aについて説明すると、ニュートンのレンズの方程式(N・P=f1・f2)により、レンズ・システム150は、150および160の間に示すように、中間画像面を形成し、上記画像面の一部は、当業者であれば周知のニュートンのレンズ方程式またはそれに相当するものにより与えられる。レンズ・システム160が、画像面から、その焦点距離に等しいある距離のところに位置する場合には、ユーザは無限距離のところに画像を見る。レンズ・システム160の位置は、虚像の距離を変化させるために移動させることができる。システムの拡大率は、当業者であれば周知のように、上記2つの段の倍率の積で表される。
5a and 5b show the main components of the present invention. The
図5aおよび図5bは、レンズ・システム150および160の間への、例えば、ビーム・スプリッタ200のような反射型および透過型素子の挿入を示す。ビーム・スプリッタとしては、当業者であれば周知のように、薄いフィルムの複数の層を真空蒸着することにより作ることができる、偏光ビーム・スプリッタ、またはポリマ技術により作ることができる(例えば、3Mとして提供される製品)偏光ビーム・スプリッタを使用することができるし、または、約50%透過する真空蒸着の薄い金属フィルム(半銀ミラー)を使用することもできる。別な方法としては、偏光ビーム分割立方体を使用することもできる。図5bについて説明するが、この図を見れば、ビーム・スプリッタ200の目的が、発光ダイオード・ランプ100のような照明光源からの光を反射することであることを理解することができる。上記発光ダイオード・ランプとしては、光学経路への、電界シーケンシャル・カラー照明装置で使用される赤、緑および青の発光ダイオードを備える多重カラー・ランプを使用することができる。発光ダイオード・ランプ100とAMLCD60との間の経路が、照明経路を形成する。図を見れば、照明経路が閲覧経路の一部と一致することが分かる。発光ダイオードが、レンズ・システム150から(図5bに、距離a+bで示す)レンズ・システム150の焦点距離f2に等しい位置に設置された場合には、レンズ・システム150は、光を視準し、それにより、AMLCD60上の照明の均等性を改善する。拡散装置および他の光学素子は、AMLCDに入射する光を均質化し、または全システムの閲覧要求により、長い光源を開発するために、発光ダイオードとビーム・スプリッタとの間で使用することができる。
FIGS. 5 a and 5 b illustrate the insertion of reflective and transmissive elements, such as, for example,
図6は、この主要部材に基づく、光学設計の一例を示す。レンズ面150、160は、当業者であれば周知の非球形であり、下式により表される。
FIG. 6 shows an example of an optical design based on this main member. The lens surfaces 150 and 160 are non-spherical shapes well known to those skilled in the art, and are represented by the following equations.
【数1】
[Expression 1]
この場合、係数は表1に示す数値である。表2は、(ディスプレイ60と瞳孔との間の)画像化経路用の光学的規定の要約である。表3は、(ランプ100とディスプレイ60との間の)照明経路に対する規定の要約である。
In this case, the coefficient is a numerical value shown in Table 1. Table 2 is a summary of the optical definitions for the imaging path (between the
【表1】
[Table 1]
【表2】
[Table 2]
【表3】
[Table 3]
これらの設計の場合には、発光ダイオードからの光を視準するための別のレンズを必要としないために、軽量にすることができる。図4について説明するが、この図を見れば、(図4の)視準レンズ50を使用しないですみ、その焦点距離に関連する距離が短くなり、小型軽量になったことが分かる。
In the case of these designs, a separate lens for collimating the light from the light emitting diode is not required, and thus the weight can be reduced. Although FIG. 4 will be described, it can be seen from this figure that the collimating lens 50 (of FIG. 4) can be omitted, and the distance related to the focal length is shortened, resulting in a smaller and lighter weight.
図7は、米国特許第5,886,822号が開示しているタイプの接眼レンズ・ディスプレイでの本発明の使用方法を示す。反射型ディスプレイ60および拡大レンズ・システム150用のハウジング170は、接眼レンズ210の近くに位置する。ディスプレイ60は、照明光源100により照明される。レンズ・システム150は、レンズ210内の光学式システムの入力瞳孔のところの画像面に投影する。レンズ210は、レンズ220により形成された拡大内部光学リレー、偏光ビーム・スプリッタ240、1/4波長プレート260および凹状ミラー250と協力して、ユーザの目で、見やすい距離のところのレンズ210の前で見ることができる画像を供給する。
FIG. 7 illustrates the use of the present invention in an eyepiece display of the type disclosed in US Pat. No. 5,886,822. The
上記説明において、発光ダイオードまたは発光ダイオードの配列の形をしている画像源について記述したが、その理由は、発光ダイオードが、これらのディスプレイでの通常の光源だからである。レーザ、遠隔地の画像源から光を送る光ファイバ、または他のランプを含む他の多くの照明光源も使用することができる。 In the above description, an image source in the form of a light emitting diode or an array of light emitting diodes has been described, because the light emitting diode is the usual light source in these displays. Many other illumination sources can also be used, including lasers, optical fibers that send light from remote image sources, or other lamps.
図7のタイプの接眼レンズ・システムで、シーケンシャルな赤、緑および青の照明を使用すると、優れた色彩の画像が形成される。しかし、発光ダイオードのシーケンシャルな照明を使用すると、発光ダイオードの使用率が低下し、それにより、目に供給される光の全量も少なくなる。ビーム・スプリッタ240と周囲の風景とディスプレイからの光線とを融合するための結合装置として使用している図7のタイプのシステムの場合には、見る人は、周囲の陽光が明るい場合のような非常に明るい画像を必要とする場合がある。
The use of sequential red, green and blue illumination with an eyepiece system of the type of FIG. 7 results in excellent color images. However, the use of sequential illumination of light emitting diodes reduces the utilization of light emitting diodes, thereby reducing the total amount of light supplied to the eye. In the case of a system of the type of FIG. 7 that is used as a
上記のアイウェア(目に装着する)・ディスプレイのような多くの用途の場合には、ある種の画像に対してカラー・ディスプレイ、およびカラーを必要としない明るい周囲の光の中でみる他の画像用の高輝度のディスプレイを必要とする。シーケンシャルなカラー・ディスプレイを非常に明るくするために、本発明は、また、100%の使用率で、同時に赤、緑および青の発光ダイオードに電力を供給するステップを含む高輝度モノクロ・モードを実行するための方法を含む。
For many applications, such as the above (mounting on the eye) eyewear display is a color display for certain image, and bright ambient does not require color in view of the other in the light A high brightness display for images is required. In order to make the sequential color display very bright, the present invention also implements a high-intensity monochrome mode that includes powering the red, green and blue light-emitting diodes at 100% utilization at the same time Including a method for
図8の本発明のある実施形態の場合には、発光ダイオード301、302、303は、連続的にオンになるが、その場合、スイッチ300を使用するAMLCDのフレーム速度は全然変化しない。3つすべての発光ダイオードが、連続的にまた同時に発光すると、白黒の画像のポートレートが形成されるが、この場合、白は、赤、緑および青のシーケンシャルな発光ダイオードの発光によるどの色よりも明るい。
In the embodiment of the invention of FIG. 8, the
照明装置の電力回路に適用された、図8のスイッチ300を使用することにより、同時発光を行うことができる。スイッチをある位置に設定すると、発光ダイオードは、バックライト・コントローラ内のシーケンシャル・カラー駆動回路に接続される。他の位置に設定した場合には、発光ダイオードは、電流源に接続される。図8は、VDD、発光ダイオード301、302、303、電流制限直列抵抗311、312、313およびアースを含む電流源を示す。しかし、発光ダイオードに電流を供給するために、他の回路も使用することができる。スイッチ300は、発光ダイオードに連続的に、また同時に電流を供給するので、各発光ダイオードの使用率は、少なくとも3倍になる。この技術は、透過型AMLCD(図1)または反射型AMLCD照明装置(図2)にも適用することができる。
Simultaneous light emission can be performed by using the
図9は、他の実施形態を示す。スイッチ350は、発光ダイオードを制御するために、ディスプレイ・コントローラ330に論理入力を供給するために使用される。ディスプレイ・コントローラ330は、経路319に沿って、ORゲート304、305および306を通して照明信号を発光ダイオードに供給する。ORゲートからの論理出力は、制御トランジスタ307、308、309のゲートに供給される。上記トランジスタにより、経路319に送られた論理信号に従って、電流は発光ダイオードを通して流れることができる。スイッチ350は、照明装置の動作モードを選択するために使用される。左の位置(アース)に設定されている場合には、ORゲートの入力は、アース電位に保持され、経路319上の制御信号は、発光ダイオードを全面的に制御する。中央の位置に設定されている場合には、ORゲートの入力321、322および323は、VDD電位に保持されるが、このことは、ORゲートの出力はハイに保持され、その結果、経路319上の信号がどうであれ、発光ダイオードは連続的に発光することを意味する。スイッチ350が一番右の位置に設定されている場合には、ライン321、322、323は、ディスプレイ・コントローラ内の論理、または、他の制御回路からの、別の論理経路(図示せず)により確立された数値に保持される。
FIG. 9 shows another embodiment.
第3の実施形態(図10)は、AMLCDディスプレイ・コントローラに論理信号経路320を供給するスイッチ310を備える。ライン320上の論理信号は、ユーザによる高輝度のモノクロ・モードの選択を意味する。この信号により、コントローラ・ロジックは、メモリおよび他の場所での電力消費を低減し、そこからモノクロ画像を形成する、赤、緑および青の情報のバランスを最適にする目的で使用するために信号を調整する。
The third embodiment (FIG. 10) includes a
この発明のもう一つの実施形態は、マイクロプロセッサが、背景の色を選択することができるようにする回路を備える。通常、全輝度で、赤、緑および青の発光ダイオードを動作させることにより、すでに説明したように、高輝度の白黒を表示できる。3つの発光ダイオードの間の電流のバランスを制御することにより、バックライトを任意の色にすることができる。白および黒は、主な高輝度の照明として使用することができるが、コンピュータ上で実行されているアプリケーションが、そのように選択した場合には、黒と赤で警報を表示するために、バックライトの色を、例えば、赤に切り替えることができる。この切り替えは、赤の発光ダイオードだけに電力を供給することにより行うことができる。
Another embodiment of the invention comprises circuitry that allows the microprocessor to select a background color. Normally, by operating red, green and blue light emitting diodes at full brightness, high brightness black and white can be displayed as described above. By controlling the current balance between the three light emitting diodes, the backlight can be of any color. White and black can be used as the main high-intensity lighting, but if the application running on the computer chooses to do so, the back to display an alarm in black and red The color of the light can be switched to, for example, red. This switching can be performed by supplying power only to the red light emitting diode.
発光ダイオードをモノクロ・モードで連続的に発光させる必要もなければ、カラー・モードで、その全使用率により稼動させる必要もないことに留意されたい。上記の論理デバイスは、モノクロ・モードまたはカラー・モードで輝度を低減するために、使用率を低減するのに使用することができる。図11は、上記輝度制御を行う方法を示す。発光ダイオードの1つを発光させるための信号がディスプレイ・コントローラ330から発信される。経路451により、単安定マルチバイブレータ400にパルスが同時に供給される。例えば、発光ダイオード303を発光させるための信号は、ORゲート306を通ってディスプレイ・コントローラ330からANDゲート403に送られる。ANDゲートは、パルス420が存在している間だけ、照明信号だけを通過させる。このパルス420は、ライン451から始動パルスを受信した場合に、マルチバイブレータ400により始動する。パルスの持続時間は、システムのユーザの制御の下でのポテンシオメータ410の設定により制御される。パルス幅時間がtである場合には、対応するANDゲートは、対応する時間tの間、開いた状態に保持され、発光ダイオードは、時間tの間、発光する。それ故、マルチバイブレータ400からのパルスの幅により、発光ダイオードの使用率、すなわち輝度が制御される。図11は、ANDゲートからの信号が、一組の整合している電界効果トランジスタ460を通って流れる電流を制御する直列抵抗413を通って送られる様子を示す。パルス幅tは、ディスプレイ・コントローラが供給することができるし、または追加の論理経路(図示せず)を通して、単安定マルチバイブレータが供給することができる論理信号により制御することもできることに留意されたい。
It should be noted that the light emitting diode need not be continuously lit in monochrome mode and need not be operated at full utilization in color mode. The above logic devices can be used to reduce utilization in order to reduce brightness in monochrome or color mode. FIG. 11 shows a method for performing the brightness control. A signal for emitting one of the light emitting diodes is transmitted from the
図8−図11の照明回路は、個々の論理デバイス、プログラマブル論理デバイス、または特注集積回路で実行することができる。別な方法としては、上記回路をディスプレイ・コントローラに内蔵させることもできる。上記回路は、レーザ・ダイオードのような別の照明光源を制御するように構成することができる。 The lighting circuits of FIGS. 8-11 can be implemented with individual logic devices, programmable logic devices, or custom integrated circuits. Alternatively, the circuit can be built into the display controller. The circuit can be configured to control another illumination source , such as a laser diode.
本発明は、上記の詳細は図および説明に制限されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってだけ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の透過型能動マトリックス液晶ディスプレイの照明システムの略図である。
【図2】従来技術の反射型能動マトリックス液晶ディスプレイの照明システムの略図である。
【図3】従来技術の反射型能動マトリックス液晶ディスプレイの拡大装置を備える照明システムの略図である。
【図4】照明システム付き閲覧システムを内蔵しているディスプレイ・システムである。
【図5a】本発明のディスプレイ・システムの光学主要部材の略図である。
【図5b】 本発明のディスプレイ・システムの光学主要部材の略図である。
【図6】図5aおよび図5bのディスプレイ・システムの光学設計の略図である。
【図7】接眼レンズ・ディスプレイを備える本発明のディスプレイ・システムの略図である。
【図8】本発明の照明制御システムのブロック図および回路である。
【図9】本発明の照明制御システムの、もう一つの実施形態のブロック図および回路である。
【図10】本発明の照明制御システムの、さらにもう一つの実施形態のブロック図および回路である。
【図11】本発明の照明制御システムの、さらにもう一つの実施形態のブロック図および回路である。
The present invention is not limited to the figures and the description described above, but only by the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a prior art transmissive active matrix liquid crystal display illumination system.
FIG. 2 is a schematic diagram of a prior art reflective active matrix liquid crystal display illumination system.
FIG. 3 is a schematic diagram of an illumination system comprising a prior art reflective active matrix liquid crystal display magnification device.
FIG. 4 is a display system incorporating a viewing system with a lighting system.
FIG. 5a is a schematic illustration of the optical components of the display system of the present invention.
FIG. 5b is a schematic diagram of the optical components of the display system of the present invention.
FIG. 6 is a schematic illustration of the optical design of the display system of FIGS. 5a and 5b.
FIG. 7 is a schematic illustration of a display system of the present invention comprising an eyepiece display.
FIG. 8 is a block diagram and circuit of a lighting control system of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram and circuit of another embodiment of the lighting control system of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram and circuit of yet another embodiment of the lighting control system of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram and circuit of yet another embodiment of the lighting control system of the present invention.
Claims (26)
一致経路部分を形成するために、照明光学経路の少なくとも一部と閲覧光学経路の少なくとも一部が一致している照明光学経路と閲覧光学経路と、
前記一致経路部分の一方の端部に位置する能動マトリックス液晶ディスプレイを備えるディスプレイと、
前記一致経路部分上に位置していて、第1の焦点距離を持ち、前記閲覧光学経路上に画像面を供給する第1のレンズ・システムと、
前記閲覧光学経路上に位置する第2のレンズ・システムと、
前記照明光学経路上に位置していて、前記一致経路部分の光路から側方にズレていて、前記第1のレンズ・システムの第1の焦点距離と同じ距離だけ前記第1のレンズ・システムから離れている照明光源と、
前記照明光源からの光を前記ディスプレイの方向に向けて、前記一致経路部分上に反射し、また前記閲覧光学経路に沿って前記ディスプレイからの光を送るために、前記一致経路部分の対向端部のところに位置するビーム・スプリッタと
を備え、
前記一致経路部分が前記ディスプレイと前記ビーム・スプリッタとの間に亘る光路部分であり、
前記ディスプレイは、カラー・モードおよびモノクロ・モードで動作することができる画像ディスプレイ・システムであって、
赤、緑および青のサブフレームのシーケンシャルな装填からなる一定のフレーム速度で動作することができる能動マトリックス液晶ディスプレイと、
前記能動マトリックス液晶ディスプレイを発光させるように配置されている、赤、緑および青の光源を備える前記照明光源と、
前記照明光源と接続していて、前記赤、緑および青の光源の間の電流のバランスを制御することによってカラー表示を行うための前記カラー・モードとモノクロ表示を行うためのモノクロ・モードとの間で前記照明光源を切り替えるために動作するスイッチを含む照明回路と、
を備えており、
前記カラー・モードの前記照明光学経路と前記モノクロ・モードの前記照明光学経路とが同じであることを特徴とするディスプレイ照明付き閲覧システム。 A viewing system with display illumination for viewing images on a display,
An illumination optical path and a viewing optical path in which at least a portion of the illumination optical path and at least a portion of the viewing optical path are matched to form a matching path portion;
A display comprising an active matrix liquid crystal display located at one end of the matching path portion;
A first lens system located on the coincidence path portion, having a first focal length and providing an image plane on the viewing optical path;
A second lens system located on the viewing optical path;
Located on the illumination optical path, offset laterally from the optical path of the coincident path portion, and from the first lens system by the same distance as the first focal length of the first lens system. A distant illumination source,
Opposite ends of the coincidence path portion for directing light from the illumination light source onto the coincidence path portion, in the direction of the display, and for transmitting light from the display along the viewing optical path With a beam splitter located at
The coincident path portion is an optical path portion extending between the display and the beam splitter;
The display is an image display system capable of operating in color mode and monochrome mode,
An active matrix liquid crystal display capable of operating at a constant frame rate consisting of sequential loading of red, green and blue subframes;
The illumination light source comprising red, green and blue light sources arranged to emit light from the active matrix liquid crystal display;
A color mode for performing color display and a monochrome mode for performing monochrome display by controlling a current balance between the red, green and blue light sources connected to the illumination light source; An illumination circuit including a switch that operates to switch the illumination light source between,
Equipped with a,
The viewing system with display illumination , wherein the illumination optical path in the color mode and the illumination optical path in the monochrome mode are the same .
頭部に装着できるフレームと、
ユーザの目の前に前記フレームで支持されているアイウェア・レンズと、
前記閲覧光学経路に沿って該アイウェア・レンズを通した光学経路内に光を送るように配置されている請求項1記載の前記ディスプレイ照明付き閲覧システムと、
を備えることを特徴とするアイウェア組立体。 An eyewear assembly,
A frame that can be worn on the head;
An eyewear lens supported by the frame in front of the user's eyes;
The viewing illuminated viewing system of claim 1, wherein the viewing illuminated viewing system is arranged to send light in an optical path through the eyewear lens along the browsing optical path;
An eyewear assembly comprising:
前記第2のレンズ・システムが前記アイウェア・レンズに取り付けられていることを特徴とするアイウェア組立体。 10. The eyewear assembly of claim 9, further comprising a housing supported on a frame that can be attached to the head, wherein the display, the first lens system, and the beam splitter are the housing. Is supported within,
An eyewear assembly, wherein the second lens system is attached to the eyewear lens.
12. The browsing system with display illumination according to claim 11, wherein the display is a reflective active matrix liquid crystal display or a transmissive active matrix liquid crystal display.
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