JP7373981B2 - image display device - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に空間の奥行方向に複数の画像を重ね合わせて結像させる画像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display device, and particularly to an image display device that superimposes and forms a plurality of images in the depth direction of space.

従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an instrument panel that displays illuminated icons has been used as a device for displaying various information in a vehicle. Additionally, as the amount of information to be displayed increases, it has also been proposed to embed an image display device in the instrument panel or to configure the entire instrument panel with an image display device.

しかし、計器盤は車両のフロントガラスより下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ(以下HUD:Head Up Display)も提案されている(例えば、特許文献1を参照)。このようなHUDでは、フロントガラスの広い範囲に画像を投影するための光学装置が必要であり、光学装置の小型化および軽量化が望まれている。 However, since the instrument panel is located below the windshield of the vehicle, in order for the driver to visually check the information displayed on the instrument panel, the driver must move his line of sight downward while driving, which is not preferable. Therefore, a head-up display (hereinafter referred to as HUD) that projects an image onto the windshield so that the driver can read information when visually checking the front of the vehicle has also been proposed (for example, Patent Document 1 ). Such a HUD requires an optical device to project an image onto a wide area of the windshield, and it is desired that the optical device be made smaller and lighter.

一方で、小型の光学装置を用いて光を投影する画像表示装置としては、メガネ形状をしたヘッドマウント型のHUDが知られている(例えば、特許文献2を参照)。ヘッドマウント型のHUDでは、光源から照射された光を視聴者の眼に直接照射して、視聴者の網膜に画像を投影している。 On the other hand, as an image display device that projects light using a small optical device, a head-mounted HUD shaped like glasses is known (see, for example, Patent Document 2). A head-mounted HUD projects an image onto the viewer's retina by directly irradiating the viewer's eyes with light emitted from a light source.

特開2018-118669号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-118669 特表2018-528446号公報Special table 2018-528446 publication

しかし、従来のヘッドマウント型HUDでは、複数の画像を照射してビームスプリッタまたはハーフミラーで光軸を重ね合わせて結像させるためには、画像数に応じた画像表示部と配線を配置し、駆動制御を行う必要があり、省スペース化や軽量化が困難であるという問題があった。 However, in conventional head-mounted HUDs, in order to irradiate multiple images and form the images by overlapping the optical axes using a beam splitter or half mirror, the image display section and wiring must be arranged according to the number of images. There is a problem in that it is necessary to perform drive control, making it difficult to save space and reduce weight.

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an image display device that can form a plurality of images in the depth direction while saving space and reducing weight. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、第1画像を照射する第1画像投影部と、第2画像を照射する第2画像投影部と、第1面に入射した前記第1画像投影部からの光を第1方向に反射し、第2面に入射した前記第2画像投影部からの光を前記第1方向に透過する第1ビームスプリッタと、前記第1方向に進行した光を空間上に結像させる結像光学部を備え、前記第1画像投影部と前記第2画像投影部は、可撓性を有する信号配線で接続されており、前記第1画像投影部および前記第2画像投影部は、共通の画像信号入力部から入力された信号によって駆動されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the image display device of the present invention includes a first image projection section that irradiates a first image, a second image projection section that irradiates a second image, and a first image that is incident on a first surface. a first beam splitter that reflects light from the second image projection unit in a first direction and transmits light from the second image projection unit that is incident on a second surface in the first direction; and a first beam splitter that propagates in the first direction. The first image projection section and the second image projection section are connected by a flexible signal wiring, and the first image projection section and the second image projection section are connected to each other by a flexible signal wiring. The second image projection section is characterized in that it is driven by a signal input from a common image signal input section.

このような本発明の画像表示装置では、第1画像投影部と第2画像投影部を共通の画像信号入力部から入力された信号によって駆動することで、部品点数や配線数を低減することができ、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能となる。 In such an image display device of the present invention, the number of parts and the number of wirings can be reduced by driving the first image projection section and the second image projection section with signals input from a common image signal input section. This makes it possible to form multiple images in the depth direction while saving space and reducing weight.

また本発明の一態様では、前記第1画像投影部と前記第1ビームスプリッタの間に配置された第1電磁シャッターと、前記第2画像投影部と前記第1ビームスプリッタの間に配置された第2電磁シャッターを備える
Further, in one aspect of the present invention, a first electromagnetic shutter disposed between the first image projection section and the first beam splitter; and a first electromagnetic shutter disposed between the second image projection section and the first beam splitter. A second electromagnetic shutter is provided .

また本発明の一態様では、前記第1画像の結像位置と、前記第2画像の結像位置が異なっている。 Further, in one aspect of the present invention, the imaging position of the first image and the imaging position of the second image are different.

本発明では、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能な画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image display device that can form a plurality of images in the depth direction and can save space and be lightweight.

第1実施形態に係る画像表示装置100の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image display device 100 according to a first embodiment. 第2実施形態に係る画像表示装置110の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image display device 110 according to a second embodiment. 第3実施形態に係る画像表示装置120の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image display device 120 according to a third embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図1は、本実施形態に係る画像表示装置100の構成を示す模式図である。図1に示すように画像表示装置100は、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3と、再帰反射部RR1,RR2と、画像投影装置Sと、電磁シャッターES1,ES2,ES3と、ダイクロイックミラーDMと、ヘッドマウントディスプレイHMDを備えている。また、画像投影装置Sは、異なる表示領域がそれぞれ画像を表示して、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3として機能する。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Identical or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image display device 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the image display device 100 includes beam splitters BS1, BS2, BS3, retroreflectors RR1, RR2, an image projection device S, electromagnetic shutters ES1, ES2, ES3, a dichroic mirror DM, and a head. Equipped with a mounted display HMD. Further, the image projection device S functions as a first image projection section S1, a second image projection section S2, and a third image projection section S3, with different display areas displaying images, respectively.

図1に示した画像表示装置100では、視聴者は、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3およびヘッドマウントディスプレイHMDから投影された第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3、第4画像Hを奥行方向に異なる距離に視認する。図1においては、第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3、第4画像Hが並ぶ方向を奥行方向とし、奥行方向に直交する上下方向を垂直方向とし、奥行方向と垂直方向に直交する方向を横方向とする。図1において、第1画像投影部S1と、第2画像投影部S2と、第3画像投影部S3と、ヘッドマウントディスプレイHMDのそれぞれから描かれた一点鎖線、破線、二点鎖線、等の線は、各々が照射する画像の投影光の経路を示している。 In the image display device 100 shown in FIG. 1, the viewer can view the first image A1, the first image A1, and the Two images A2, a third image A3, and a fourth image H are viewed at different distances in the depth direction. In FIG. 1, the direction in which the first image A1, second image A2, third image A3, and fourth image H are lined up is the depth direction, the up and down direction orthogonal to the depth direction is the vertical direction, and the direction perpendicular to the depth direction is the depth direction. The orthogonal direction is defined as the horizontal direction. In FIG. 1, lines such as a dashed-dotted line, a dashed line, a dashed-double-dotted line, etc. drawn from the first image projection section S1, the second image projection section S2, the third image projection section S3, and the head mounted display HMD, respectively. indicates the path of the projection light of the image irradiated by each.

ビームスプリッタBS1は、入射した光の一部を透過するとともに一部を反射する部材であり、表面に反射率を調整する膜が形成された部分反射板を用いることができる。ビームスプリッタBS1は垂直方向と奥行方向に対して45度の角度となるように配置されている。また、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3から照射される光の光軸に対しても45度傾斜して配置されている。 The beam splitter BS1 is a member that transmits part of the incident light and reflects part of it, and can use a partial reflection plate on the surface of which a film for adjusting reflectance is formed. The beam splitter BS1 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the vertical direction and the depth direction. Further, it is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the light emitted from the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3.

ビームスプリッタBS2は、入射した光の一部を透過するとともに一部を反射する部材であり、表面に反射率を調整する膜が形成された部分反射板を用いることができる。ビームスプリッタBS2は垂直方向と奥行方向に対して45度の角度となるように傾斜して配置されている。また、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3から照射される光の光軸に対しても45度傾斜して配置されている。さらに、ビームスプリッタBS2とビームスプリッタBS1の傾斜方向は互いに反対であり、90度の角度で交差するように対向して配置されている。 The beam splitter BS2 is a member that transmits part of the incident light and reflects part of it, and can use a partial reflection plate on the surface of which a film for adjusting reflectance is formed. The beam splitter BS2 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the vertical direction and the depth direction. Further, it is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the light emitted from the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3. Furthermore, the inclination directions of the beam splitter BS2 and the beam splitter BS1 are opposite to each other, and they are arranged to face each other so as to intersect at an angle of 90 degrees.

ビームスプリッタBS3は、入射した光の一部を透過するとともに一部を反射する部材であり、表面に反射率を調整する膜が形成された部分反射板を用いることができる。ビームスプリッタBS3は垂直方向と奥行方向に対して45度の角度となるように配置されている。また、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2から照射される光の光軸に対しても45度傾斜して配置されている。 The beam splitter BS3 is a member that transmits a portion of the incident light and reflects a portion of the incident light, and can use a partial reflection plate on the surface of which a film for adjusting reflectance is formed. The beam splitter BS3 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the vertical direction and the depth direction. Further, it is also arranged at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the light emitted from the first image projection section S1 and the second image projection section S2.

再帰反射部RR1,RR2は、入射した光を入射方向に対して集光性を保ったまま反射させる光学部材であり、反射膜の表面側に微小なガラスビーズを敷き詰めた構造やプリズムを用いた構造の再帰反射部を用いることができる。再帰反射部RR1は、ビームスプリッタBS2の下方に配置され、主面が水平方向とされている。再帰反射部RR2は、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3と並んで奥行方向に配置され、主面が垂直方向とされている。 The retroreflectors RR1 and RR2 are optical members that reflect the incident light while maintaining condensation in the direction of incidence, and use a structure in which minute glass beads are spread on the surface side of the reflective film or a prism. Retroreflective portions of the structure can be used. The retroreflector RR1 is arranged below the beam splitter BS2, and its main surface is in the horizontal direction. The retroreflector RR2 is arranged in the depth direction along with the beam splitters BS1, BS2, and BS3, and its main surface is in the vertical direction.

ここでは、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3での光の透過率と反射率は任意のバランスを選択することができるが、例えば透過率を50%として反射率を50%とする。また、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3の傾斜角度として45度と直交の例を示したが、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3からの光照射方向と画像の結像位置との関係から適切な角度を用いることができる。 Here, an arbitrary balance can be selected for the light transmittance and reflectance of the beam splitters BS1, BS2, and BS3, but for example, the transmittance is set to 50% and the reflectance is set to 50%. In addition, although an example is shown in which the inclination angles of the beam splitters BS1, BS2, and BS3 are 45 degrees and orthogonal, the direction of light irradiation from the first image projection section S1, second image projection section S2, and third image projection section S3 is An appropriate angle can be used in relation to the imaging position of the image.

ダイクロイックミラーDMは、特定波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する光学部材である。ダイクロイックミラーDMは、再帰反射部RR1、ビームスプリッタBS2の上方に配置されており、奥行方向に45度の角度となるように傾斜して配置されている。図1に示した例では、ダイクロイックミラーDMは、第1画像投影部S1および第2画像投影部S2から照射される光の波長を反射し、その他の可視光を透過するものを用いる。後述するように、ビームスプリッタBS2、再帰反射部RR1,RR2およびダイクロイックミラーDMを経由した光によって、第1画像A1、第2画像A2および第3画像A3が空間上で結像されるので、これらの光学要素の組み合わせは本発明における結像光学部を構成している。 The dichroic mirror DM is an optical member that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths. The dichroic mirror DM is arranged above the retroreflector RR1 and the beam splitter BS2, and is arranged at an angle of 45 degrees in the depth direction. In the example shown in FIG. 1, the dichroic mirror DM reflects the wavelength of the light emitted from the first image projection section S1 and the second image projection section S2, and transmits the other visible light. As described later, the first image A1, the second image A2, and the third image A3 are formed in space by the light that has passed through the beam splitter BS2, the retroreflectors RR1 and RR2, and the dichroic mirror DM. The combination of optical elements constitutes the imaging optical section in the present invention.

また、図1では省略しているが、ビームスプリッタBS2とダイクロイックミラーDMとの間に結像光学系の一部として結像レンズを配置するとしてもよい。結像レンズは、ビームスプリッタBS2を透過してきた光を空間上の所定位置に結像させるための光学部材であり、複数のレンズ群を用いてもよい。 Although not shown in FIG. 1, an imaging lens may be disposed between the beam splitter BS2 and the dichroic mirror DM as part of the imaging optical system. The imaging lens is an optical member for focusing the light transmitted through the beam splitter BS2 on a predetermined position in space, and a plurality of lens groups may be used.

ヘッドマウントディスプレイHMDは、第4画像Hを空間上に結像させる画像投影部である。ヘッドマウントディスプレイHMDの具体的構成は限定されず、導光板と回折格子を用いるものや、導光板と光学素子を用いるもの等、公知の構成を用いることができる。 The head mounted display HMD is an image projection unit that forms the fourth image H in space. The specific configuration of the head mounted display HMD is not limited, and known configurations such as one using a light guide plate and a diffraction grating, one using a light guide plate and an optical element, etc. can be used.

画像投影装置SとヘッドマウントディスプレイHMDは、それぞれ画像を構成する光を照射する装置であり、それぞれ視聴者の目から所定距離に対して画像を投影する。第1画像投影部S1は、ビームスプリッタBS1の下方に配置され、ビームスプリッタBS1の他方の面(ビームスプリッタBS2と対向する面)に対して垂直方向に光を照射する。第2画像投影部S2は、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3および再帰反射部RR2と並んで横方向に配置され、ビームスプリッタBS3の一方の面(ビームスプリッタBS1とは反対側の面)に対して横方向に光を照射する。第3画像投影部S3は、ビームスプリッタBS3の下方に配置され、ビームスプリッタBS3の他方の面(ビームスプリッタBS1と対向する面)に対して垂直方向に光を照射する。ヘッドマウントディスプレイHMDは、視聴者の目とダイクロイックミラーDMの間に配置される。 The image projection device S and the head-mounted display HMD are devices that each emit light constituting an image, and each projects an image at a predetermined distance from the viewer's eyes. The first image projection unit S1 is disposed below the beam splitter BS1, and irradiates light in a direction perpendicular to the other surface of the beam splitter BS1 (the surface facing the beam splitter BS2). The second image projection section S2 is arranged laterally alongside the beam splitters BS1, BS2, BS3 and the retroreflection section RR2, and is directed toward one surface of the beam splitter BS3 (the surface opposite to the beam splitter BS1). Emits light horizontally. The third image projection unit S3 is arranged below the beam splitter BS3, and irradiates light in a direction perpendicular to the other surface of the beam splitter BS3 (the surface facing the beam splitter BS1). The head mounted display HMD is placed between the viewer's eyes and the dichroic mirror DM.

画像投影装置Sは、画像信号入力部(図示省略)から入力された信号によって駆動されて画像を表示する装置であり、異なる表示領域がそれぞれ第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3として機能する。図1に示すように画像投影装置Sは、第1画像投影部S1と第3画像投影部S3がそれぞれビームスプリッタBS1,BS3の下方に位置し、第2画像投影部S2がビームスプリッタBS3の横方向に配置されるように、屈曲部で連結された二つの平面を有している。画像投影装置Sの具体的構成は限定されないが、例えば可撓性を有する有機EL素子または無機EL素子を用いることができる。本実施形態の画像表示装置100では、画像投影装置Sを屈曲された複数の表示面を有する一つの装置で構成しているため、共通の画像信号入力部から入力された信号によって第1画像投影部S1、第2画像投影部S2と、第3画像投影部S3がそれぞれ駆動される。 The image projection device S is a device that displays an image by being driven by a signal input from an image signal input section (not shown), and has different display areas including a first image projection section S1, a second image projection section S2, and a second image projection section S2. It functions as a third image projection section S3. As shown in FIG. 1, the image projection device S includes a first image projection section S1 and a third image projection section S3 located below beam splitters BS1 and BS3, respectively, and a second image projection section S2 located beside the beam splitter BS3. It has two planes connected by a bend so that they are arranged in the same direction. Although the specific configuration of the image projection device S is not limited, for example, a flexible organic EL element or inorganic EL element can be used. In the image display device 100 of this embodiment, since the image projection device S is configured as one device having a plurality of curved display surfaces, the first image projection device S is configured by a signal input from a common image signal input unit. The section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 are each driven.

電磁シャッターES1,ES2,ES3は、それぞれ第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3の光出射面側に配置されており、光の透過と遮蔽を制御する光学部材である。電磁シャッターES1,ES2,ES3の具体的構成は限定されず、例えば液晶シャッターを用いることができる。 The electromagnetic shutters ES1, ES2, and ES3 are arranged on the light exit surface side of the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3, respectively, and are optical shutters that control transmission and shielding of light. It is a member. The specific configurations of the electromagnetic shutters ES1, ES2, and ES3 are not limited, and for example, liquid crystal shutters can be used.

第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3およびヘッドマウントディスプレイHMDが投影する画像は、静止画でも動画であってもよく、それぞれの投影する画像が同一であっても異なっていてもよい。また、第1画像投影部S1と、第2画像投影部S2と、第3画像投影部S3と、ヘッドマウントディスプレイHMDの光出射面側にレンズ等の光学部材を設けるとしてもよい。 The images projected by the first image projection unit S1, second image projection unit S2, third image projection unit S3, and head mounted display HMD may be still images or moving images, and the images projected by each may be the same. may also be different. Further, an optical member such as a lens may be provided on the light exit surface side of the first image projection section S1, the second image projection section S2, the third image projection section S3, and the head mounted display HMD.

図1に示したように、第1画像投影部S1から照射された光は、ビームスプリッタBS1で反射された後にビームスプリッタBS2に入射して一部が反射され、一部が透過する。反射された光は再帰反射部RR1で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2を透過し、ダイクロイックミラーDMで反射されて第1距離に第1画像A1として結像される。透過した光は再帰反射部RR2で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2で反射され、ダイクロイックミラーDMで反射されて第1距離に第1画像A1として結像される。第1画像A1として結像された光は、ヘッドマウントディスプレイHMDを透過して視聴者の目に到達する。したがって、視聴者は奥行方向における第1距離の空中に第1画像A1を視認する。 As shown in FIG. 1, the light emitted from the first image projection unit S1 is reflected by the beam splitter BS1 and then enters the beam splitter BS2, where part of the light is reflected and part of the light is transmitted. The reflected light is re-reflected by the retroreflector RR1, enters the beam splitter BS2 again, passes through the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a first distance as a first image A1. The transmitted light is reflected again by the retroreflector RR2, enters the beam splitter BS2 again, is reflected by the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a first distance as a first image A1. The light formed as the first image A1 passes through the head mounted display HMD and reaches the viewer's eyes. Therefore, the viewer visually recognizes the first image A1 in the air at the first distance in the depth direction.

また、第2画像投影部S2から照射された光は、ビームスプリッタBS3,BS1を透過した後にビームスプリッタBS2に入射して一部が反射され、一部が透過する。反射された光は再帰反射部RR1で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2を透過し、ダイクロイックミラーDMで反射されて第2距離に第2画像A2として結像される。透過した光は再帰反射部RR2で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2で反射され、ダイクロイックミラーDMで反射されて第2距離に第2画像A2として結像される。第2画像A2として結像された光は、ヘッドマウントディスプレイHMDを透過して視聴者の目に到達する。したがって、視聴者は奥行方向における第2距離の空中に第2画像A2を視認する。 Further, the light emitted from the second image projection unit S2 passes through the beam splitters BS3 and BS1, and then enters the beam splitter BS2, where part of the light is reflected and part of the light is transmitted. The reflected light is re-reflected by the retroreflector RR1, enters the beam splitter BS2 again, passes through the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a second distance as a second image A2. The transmitted light is re-reflected by the retroreflector RR2, enters the beam splitter BS2 again, is reflected by the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a second distance as a second image A2. The light formed as the second image A2 passes through the head-mounted display HMD and reaches the viewer's eyes. Therefore, the viewer visually recognizes the second image A2 in the air at the second distance in the depth direction.

また、第3画像投影部S3から照射された光は、ビームスプリッタBS3で反射された後にビームスプリッタBS2に入射して一部が反射され、一部が透過する。反射された光は再帰反射部RR1で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2を透過し、ダイクロイックミラーDMで反射されて第3距離に第3画像A3として結像される。透過した光は再帰反射部RR2で再反射されてビームスプリッタBS2に再入射してビームスプリッタBS2で反射され、ダイクロイックミラーDMで反射されて第3距離に第3画像A3として結像される。第3画像A3として結像された光は、ヘッドマウントディスプレイHMDを透過して視聴者の目に到達する。したがって、視聴者は奥行方向における第3距離の空中に第3画像A3を視認する。 Further, the light emitted from the third image projection unit S3 is reflected by the beam splitter BS3, and then enters the beam splitter BS2, where part of the light is reflected and part of the light is transmitted. The reflected light is re-reflected by the retroreflector RR1, enters the beam splitter BS2 again, passes through the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a third distance as a third image A3. The transmitted light is reflected again by the retroreflector RR2, enters the beam splitter BS2 again, is reflected by the beam splitter BS2, is reflected by the dichroic mirror DM, and is imaged at a third distance as a third image A3. The light formed as the third image A3 passes through the head mounted display HMD and reaches the viewer's eyes. Therefore, the viewer visually recognizes the third image A3 in the air at the third distance in the depth direction.

このとき、第1再帰反射部RR1で再帰反射された光と、第2再帰反射部RR2で再帰反射された光は、ビームスプリッタBS2で分岐された同一内容の画像であり、互いに重ね合わされてダイクロイックミラーDMに到達する必要がある。したがって、第1再帰反射部RR1と第2再帰反射部RR2の光学的な特性が同一である場合には、第1再帰反射部RR1と第2再帰反射部RR2からビームスプリッタBS2の距離を等しくすることが好ましい。 At this time, the light retroreflected by the first retroreflector RR1 and the light retroreflected by the second retroreflector RR2 are images of the same content split by the beam splitter BS2, and are superimposed on each other to create a dichroic image. It is necessary to reach the mirror DM. Therefore, when the optical characteristics of the first retroreflector RR1 and the second retroreflector RR2 are the same, the distances of the beam splitter BS2 from the first retroreflector RR1 and the second retroreflector RR2 are made equal. It is preferable.

また、ヘッドマウントディスプレイHMDから照射された光は、ヘッドマウントディスプレイHMDが備える光学系によって決まる第4距離に結像される光路で視聴者の目に到達する。したがって、視聴者は奥行方向における第4距離の空中に第4画像Hを視認する。 Furthermore, the light emitted from the head-mounted display HMD reaches the viewer's eyes through an optical path where the image is formed at a fourth distance determined by the optical system included in the head-mounted display HMD. Therefore, the viewer visually recognizes the fourth image H in the air at the fourth distance in the depth direction.

上述したように視聴者は、第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3および第4画像Hを結像させる光が、同一の視聴者における視野範囲に入射し、奥行方向に異なる位置である第1距離、第2距離、第3距離および第4距離に、第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3および第4画像Hを視認できる。同時に、視聴者はダイクロイックミラーDMおよびヘッドマウントディスプレイHMDを透過して目に到達する背景を視認できる。したがって、視聴者は背景に第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3および第4画像Hを重ね合わせたエアリアルイメージを視認することになる。 As described above, the viewer is aware that the light that forms the first image A1, the second image A2, the third image A3, and the fourth image H is incident on the same viewer's visual field and at different positions in the depth direction. The first image A1, the second image A2, the third image A3, and the fourth image H can be visually recognized at the first distance, the second distance, the third distance, and the fourth distance. At the same time, the viewer can view the background that passes through the dichroic mirror DM and the head-mounted display HMD and reaches the viewer's eyes. Therefore, the viewer visually recognizes an aerial image in which the first image A1, second image A2, third image A3, and fourth image H are superimposed on the background.

上述したように本実施形態の画像表示装置100では、一つの画像投影装置Sの異なる表示領域がそれぞれ第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3を構成している。これにより、共通の画像信号入力部から入力された信号によって第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3での表示を行うことができる。したがって、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3のそれぞれを別個の画像表示装置で構成し、個別に配線を施して駆動制御するよりも、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能となる。 As described above, in the image display device 100 of this embodiment, different display areas of one image projection device S constitute the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3, respectively. There is. Thereby, the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 can perform display using signals input from a common image signal input section. Therefore, rather than configuring each of the first image projection section S1, second image projection section S2, and third image projection section S3 as a separate image display device and individually wiring and controlling the drive, multiple image projection sections are arranged in the depth direction. This makes it possible to save space and reduce weight while still forming an image.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図2を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図2は、本実施形態に係る画像表示装置110の構成を示す模式図である。図2に示すように画像表示装置110は、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3と、再帰反射部RR1,RR2と、画像投影装置Sと、電磁シャッターES1,ES2,ES3と、ダイクロイックミラーDMと、ヘッドマウントディスプレイHMDを備えている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 2. Descriptions of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the image display device 110 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the image display device 110 includes beam splitters BS1, BS2, BS3, retroreflectors RR1, RR2, an image projection device S, electromagnetic shutters ES1, ES2, ES3, a dichroic mirror DM, and a head. Equipped with a mounted display HMD.

本実施形態の画像表示装置110では、画像投影装置Sにおいて、第1画像投影部S1と第3画像投影部S3が設けられる平面と、第2画像投影部S2が設けられる平面との間を曲率が大きな曲面とした点が第1実施形態と異なっている。 In the image display device 110 of this embodiment, in the image projection device S, there is a curvature between the plane where the first image projection section S1 and the third image projection section S3 are provided and the plane where the second image projection section S2 is provided. This embodiment differs from the first embodiment in that it has a large curved surface.

上述したように画像投影装置Sの異なる表示領域がそれぞれ第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3として機能し、第1距離、第2距離、第3距離に第1画像A1、第2画像A2、第3画像A3が結像される。したがって、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3を構成する領域は平坦な面とすることが好ましいが、画像表示に寄与しない領域の平坦性は重要度が低い。そこで、図2に示したように第2画像投影部S2と第3画像投影部S3の間は曲率が大きな曲面とすることで、画像表示装置Sのサイズを小さくすることができる。また、図1に示した第1実施形態と比較すると、画像表示装置Sが占有する空間を低減してさらなる省スペース化を図ることもできる。 As described above, the different display areas of the image projection device S function as the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3, respectively, and A first image A1, a second image A2, and a third image A3 are formed. Therefore, it is preferable that the regions constituting the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 are flat surfaces, but the flatness of the regions that do not contribute to image display is less important. low. Therefore, as shown in FIG. 2, by forming a curved surface with a large curvature between the second image projection section S2 and the third image projection section S3, the size of the image display device S can be reduced. Furthermore, compared to the first embodiment shown in FIG. 1, the space occupied by the image display device S can be reduced to further save space.

ここで、図2では第2画像投影部S2と第3画像投影部S3の間で全域にわたって曲面とする例を示したが、曲率が小さな屈曲部と平坦面を組み合わせて、第2画像投影部S2と第3画像投影部S3の間で平坦面が斜めに設けられるとしてもよい。 Here, although FIG. 2 shows an example in which a curved surface is formed over the entire area between the second image projection section S2 and the third image projection section S3, by combining a bent section with a small curvature and a flat surface, the second image projection section A flat surface may be provided obliquely between S2 and the third image projection section S3.

本実施形態の画像表示装置110でも、共通の画像信号入力部から入力された信号によって第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3での表示を行うことができ、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能となる。 Also in the image display device 110 of this embodiment, the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 can perform display using signals input from a common image signal input section. , it is possible to save space and reduce weight while forming multiple images in the depth direction.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図3を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図3は、本実施形態に係る画像表示装置120の構成を示す模式図である。図2に示すように画像表示装置120は、ビームスプリッタBS1,BS2,BS3と、再帰反射部RR1,RR2と、第1画像投影部S1と、第2画像投影部S2と、第3画像投影部S3と、フレキシブルケーブルFC1,FC2と、電磁シャッターES1,ES2,ES3と、ダイクロイックミラーDMと、ヘッドマウントディスプレイHMDを備えている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described using FIG. 3. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the image display device 120 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the image display device 120 includes beam splitters BS1, BS2, BS3, retroreflective sections RR1, RR2, a first image projection section S1, a second image projection section S2, and a third image projection section. S3, flexible cables FC1, FC2, electromagnetic shutters ES1, ES2, ES3, a dichroic mirror DM, and a head mounted display HMD.

本実施形態では、第1画像投影部S1と第3画像投影部S3はフレキシブルケーブルFC1で接続され、第2画像投影部S2と第3画像投影部S3はフレキシブルケーブルFC2で接続されており、共通の画像信号入力部(図示省略)から入力された信号によって駆動される画像投影装置Sを構成している。 In this embodiment, the first image projection section S1 and the third image projection section S3 are connected by the flexible cable FC1, and the second image projection section S2 and the third image projection section S3 are connected by the flexible cable FC2, and the common The image projection device S is driven by a signal input from an image signal input unit (not shown).

第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3は、それぞれ視聴者の目から所定距離に対して画像を投影する装置である。第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3の構成は限定されず、バックライトを備えた液晶表示装置、自発光の有機EL表示装置または無機EL素子、光源と変調素子を用いたプロジェクター装置等を用いることができる。 The first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 are devices that each project an image at a predetermined distance from the viewer's eyes. The configurations of the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 are not limited, and include a liquid crystal display device with a backlight, a self-luminous organic EL display device or an inorganic EL element, and a light source. A projector device or the like using a modulation element can be used.

フレキシブルケーブルFC1,FC2は、それぞれ第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3の間を電気的に接続するための可撓性を有する信号配線である。第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3の内部にも信号配線が設けられている。したがって、フレキシブルケーブルFC1で第1画像投影部S1と第3画像投影部S3の間を接続し、フレキシブルケーブルFC2で第2画像投影部S2と第3画像投影部S3の間を接続することで、一つの画像信号入力部から信号を入力するだけで画像投影装置Sに含まれる第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3に対して信号を供給して画像表示を行うことができる。 The flexible cables FC1 and FC2 are flexible signal wiring for electrically connecting the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3, respectively. Signal wiring is also provided inside the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3. Therefore, by connecting the first image projection section S1 and the third image projection section S3 with the flexible cable FC1, and connecting between the second image projection section S2 and the third image projection section S3 with the flexible cable FC2, By simply inputting a signal from one image signal input section, signals are supplied to the first image projection section S1, second image projection section S2, and third image projection section S3 included in the image projection device S to display the image. It can be performed.

また、フレキシブルケーブルFC1,FC2は可撓性を有しているため、第2画像投影部S2と第3画像投影部S3の設置自由度を向上させて、互いの光出射方向が交差するように配置することができる。また、第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3の面積を最小化して表示に寄与しない領域を削減するとともに、部品点数の削減による省スペース化と軽量化を図ることができる。 Furthermore, since the flexible cables FC1 and FC2 have flexibility, the degree of freedom in installing the second image projection section S2 and the third image projection section S3 is improved so that their light emission directions intersect with each other. can be placed. In addition, the areas of the first image projection section S1, second image projection section S2, and third image projection section S3 are minimized to reduce areas that do not contribute to display, and the number of parts is reduced to save space and reduce weight. can be achieved.

図3では、フレキシブルケーブルFC2を大きな曲率で弧を描くように曲げた例を示しているが、長さや配置形状は限定されず、他の部材間に設けられた空隙を利用して配線の取り回しをするとしてもよい。 Figure 3 shows an example in which the flexible cable FC2 is bent into an arc with a large curvature, but the length and arrangement shape are not limited, and the wiring can be routed using the gaps provided between other members. You may also do this.

本実施形態の画像表示装置120でも、共通の画像信号入力部から入力された信号によって第1画像投影部S1、第2画像投影部S2、第3画像投影部S3での表示を行うことができ、奥行方向に複数の画像を結像させながらも、省スペース化と軽量化を図ることが可能となる。 Also in the image display device 120 of this embodiment, the first image projection section S1, the second image projection section S2, and the third image projection section S3 can perform display using signals input from a common image signal input section. , it is possible to save space and reduce weight while forming multiple images in the depth direction.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.

100,110,120…画像表示装置
A1…第1画像
A2…第2画像
A3…第3画像
S1…第1画像投影部
S2…第2画像投影部
S3…第3画像投影部
RR1,RR2…再帰反射部
ES1,ES2,ES3…電磁シャッター
BS1,BS2,BS3…ビームスプリッタ
FC1,FC2…フレキシブルケーブル
100, 110, 120...Image display device A1...First image A2...Second image A3...Third image S1...First image projection section S2...Second image projection section S3...Third image projection section RR1, RR2...Recursion Reflector ES1, ES2, ES3...Electromagnetic shutter BS1, BS2, BS3...Beam splitter FC1, FC2...Flexible cable

Claims (3)

第1画像を照射する第1画像投影部と、
第2画像を照射する第2画像投影部と、
第1面に入射した前記第1画像投影部からの光を第1方向に反射し、第2面に入射した前記第2画像投影部からの光を前記第1方向に透過する第1ビームスプリッタと、
前記第1方向に進行した光を空間上に結像させる結像光学部を備え、
前記第1画像投影部と前記第2画像投影部は、可撓性を有する信号配線で接続されており、
前記第1画像投影部および前記第2画像投影部は、共通の画像信号入力部から入力された信号によって駆動されることを特徴とする画像表示装置。
a first image projection unit that emits a first image;
a second image projection unit that emits a second image;
A first beam splitter that reflects light from the first image projection unit that is incident on a first surface in a first direction, and transmits light from the second image projection unit that is incident on a second surface in the first direction. and,
comprising an imaging optical section that images the light traveling in the first direction in space;
The first image projection unit and the second image projection unit are connected by a flexible signal wiring,
An image display device, wherein the first image projection section and the second image projection section are driven by a signal input from a common image signal input section.
請求項1に記載の画像表示装置であって、The image display device according to claim 1,
前記第1画像投影部と前記第1ビームスプリッタの間に配置された第1電磁シャッターと、a first electromagnetic shutter disposed between the first image projection unit and the first beam splitter;
前記第2画像投影部と前記第1ビームスプリッタの間に配置された第2電磁シャッターを備えることを特徴とする画像表示装置。An image display device comprising: a second electromagnetic shutter disposed between the second image projection unit and the first beam splitter.
請求項1または2に記載の画像表示装置であって、
前記第1画像の結像位置と、前記第2画像の結像位置が異なっていることを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 1 or 2 ,
An image display device characterized in that the imaging position of the first image and the imaging position of the second image are different.
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