JPH06324284A - 頭部装着型映像表示装置 - Google Patents
頭部装着型映像表示装置Info
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- JPH06324284A JPH06324284A JP5111245A JP11124593A JPH06324284A JP H06324284 A JPH06324284 A JP H06324284A JP 5111245 A JP5111245 A JP 5111245A JP 11124593 A JP11124593 A JP 11124593A JP H06324284 A JPH06324284 A JP H06324284A
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- Japan
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- liquid crystal
- crystal display
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Abstract
(57)【要約】
【目的】視度調整機構を有するコンパクトな頭部装着型
映像表示装置。 【構成】液晶表示素子２の下方にビームスプリッタ７を
配置し、ビームスプリッタ７の液晶表示素子２に対して
の反対側に光軸に沿って移動可能な負レンズ８及び凹面
拡大鏡３を同軸に配置する。負レンズ８は光軸方向に移
動可能なように支持されている。液晶表示素子２からの
光は、ビームスプリッタ７および負レンズ８を透過し、
凹面拡大鏡３で反射する。反射光は再び負レンズ８を通
りビームスプリッタ７で反射されて観察者の眼９に到達
する。視度補正を行う場合には、負レンズ８を凹面拡大
鏡３側もしくは三角プリズム６側に光軸に沿って移動す
る。負レンズ８を２度通過することにより視度補正のた
めの移動距離が少なくて足り装置のコンパクト化が図ら
れる。
映像表示装置。 【構成】液晶表示素子２の下方にビームスプリッタ７を
配置し、ビームスプリッタ７の液晶表示素子２に対して
の反対側に光軸に沿って移動可能な負レンズ８及び凹面
拡大鏡３を同軸に配置する。負レンズ８は光軸方向に移
動可能なように支持されている。液晶表示素子２からの
光は、ビームスプリッタ７および負レンズ８を透過し、
凹面拡大鏡３で反射する。反射光は再び負レンズ８を通
りビームスプリッタ７で反射されて観察者の眼９に到達
する。視度補正を行う場合には、負レンズ８を凹面拡大
鏡３側もしくは三角プリズム６側に光軸に沿って移動す
る。負レンズ８を２度通過することにより視度補正のた
めの移動距離が少なくて足り装置のコンパクト化が図ら
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、観察者の頭部に装着し
て電子像等を観察する映像表示装置に関する。
て電子像等を観察する映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示素子に表示された電子像
と外界像を重ねて観察可能とした頭部装着型ディスプレ
イが提案されている（特開平３−１９１３８９号）。こ
のディスプレイは、図３に示すように、観察者の眼の前
にハーフミラー１を傾斜させて配置し、視軸外に液晶表
示素子２を配置し、また、ハーフミラー１を挟んで液晶
表示素子２に対向して凹面拡大鏡３を配置して構成され
ている。
と外界像を重ねて観察可能とした頭部装着型ディスプレ
イが提案されている（特開平３−１９１３８９号）。こ
のディスプレイは、図３に示すように、観察者の眼の前
にハーフミラー１を傾斜させて配置し、視軸外に液晶表
示素子２を配置し、また、ハーフミラー１を挟んで液晶
表示素子２に対向して凹面拡大鏡３を配置して構成され
ている。
【０００３】従って、液晶表示素子２からの光の一部は
ハーフミラー１を透過し、凹面拡大鏡３で反射されて、
その反射光の一部が再びハーフミラー１で反射して観察
者の眼に届く。同時に、外界光４の一部もハーフミラー
１を透過して観察者の眼に届く。そのため、観察者は拡
大された液晶表示素子２からの電子像と外界光とを重ね
て見ることができる。
ハーフミラー１を透過し、凹面拡大鏡３で反射されて、
その反射光の一部が再びハーフミラー１で反射して観察
者の眼に届く。同時に、外界光４の一部もハーフミラー
１を透過して観察者の眼に届く。そのため、観察者は拡
大された液晶表示素子２からの電子像と外界光とを重ね
て見ることができる。
【０００４】又、かかる頭部装着型ディスプレイにおい
て、視度補正を行う場合には図３中矢印Ａで示したよう
に液晶表示素子２を液晶表示素子２と凹面拡大鏡３との
光軸に沿って前後に平行移動することにより、視度補正
を行うというものである。
て、視度補正を行う場合には図３中矢印Ａで示したよう
に液晶表示素子２を液晶表示素子２と凹面拡大鏡３との
光軸に沿って前後に平行移動することにより、視度補正
を行うというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
視度補正機能を有する頭部装着型ディスプレイにおいて
は、映像信号を伝達するコード等種々の配線がなされて
いる液晶表示素子を移動させるため、移動機構が複雑に
なるという欠点があった。また、頭部装着型ディスプレ
イはその性格上コンパクトな装置であることが望まれて
いるが、上記の液晶表示素子の移動による場合は、その
移動する距離を大きくしないと充分な視度補正範囲が得
られないため、装置全体の外観が大きくなりコンパクト
化の要請を満たさないという不都合があった。
視度補正機能を有する頭部装着型ディスプレイにおいて
は、映像信号を伝達するコード等種々の配線がなされて
いる液晶表示素子を移動させるため、移動機構が複雑に
なるという欠点があった。また、頭部装着型ディスプレ
イはその性格上コンパクトな装置であることが望まれて
いるが、上記の液晶表示素子の移動による場合は、その
移動する距離を大きくしないと充分な視度補正範囲が得
られないため、装置全体の外観が大きくなりコンパクト
化の要請を満たさないという不都合があった。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、複雑な構成を採らずに視度調整が容
易にでき、かつ、視度調整機構を有していても装置全体
がコンパクトとなる頭部装着型映像表示装置を提供する
ことにある。
ので、その目的は、複雑な構成を採らずに視度調整が容
易にでき、かつ、視度調整機構を有していても装置全体
がコンパクトとなる頭部装着型映像表示装置を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の頭部装着型映像表示装置は、観察像を表示す
る画像表示手段と、前記画像表示手段の前に設けた部分
透過反射面と、凹面拡大鏡とを有し、画像表示手段から
の光が部分透過反射面を透過し、凹面拡大鏡で反射し、
部分透過反射面で再び反射し観察者の眼に導くように各
々が配置されている頭部装着型映像表示装置において、
前記部分透過反射面と凹面拡大鏡との間に視度補正を行
う光学手段を配置したことを特徴とするものである。
に本発明の頭部装着型映像表示装置は、観察像を表示す
る画像表示手段と、前記画像表示手段の前に設けた部分
透過反射面と、凹面拡大鏡とを有し、画像表示手段から
の光が部分透過反射面を透過し、凹面拡大鏡で反射し、
部分透過反射面で再び反射し観察者の眼に導くように各
々が配置されている頭部装着型映像表示装置において、
前記部分透過反射面と凹面拡大鏡との間に視度補正を行
う光学手段を配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】かかる構成を採ることにより、画像表示手段か
らの光は、部分透過反射面を通過して、視度補正手段を
通り、凹面拡大鏡で反射される。凹面拡大鏡で反射され
た光は、再度視度補正手段を通過し、部分透過反射面で
反射され、観察者の眼に届くようになる。
らの光は、部分透過反射面を通過して、視度補正手段を
通り、凹面拡大鏡で反射される。凹面拡大鏡で反射され
た光は、再度視度補正手段を通過し、部分透過反射面で
反射され、観察者の眼に届くようになる。
【０００９】このように、表示像を観察するための光学
系の中に視度補正手段を設けたので画像表示手段である
液晶表示素子等を移動させる必要がなくなり、画像表示
手段の移動に伴う複雑な構成を採らないで、装置の単純
化が図られる。また、本発明の構成によれば、画像表示
手段から眼に届く光が視度補正手段を２度通過するた
め、視度補正手段をある一定の距離移動させることによ
り得られる補正の効果が、画像表示手段を同一の距離移
動させることにより得られる補正の効果より高い。この
ため、移動距離を短くすることが可能となり、それによ
って装置のコンパクト化が図られる。
系の中に視度補正手段を設けたので画像表示手段である
液晶表示素子等を移動させる必要がなくなり、画像表示
手段の移動に伴う複雑な構成を採らないで、装置の単純
化が図られる。また、本発明の構成によれば、画像表示
手段から眼に届く光が視度補正手段を２度通過するた
め、視度補正手段をある一定の距離移動させることによ
り得られる補正の効果が、画像表示手段を同一の距離移
動させることにより得られる補正の効果より高い。この
ため、移動距離を短くすることが可能となり、それによ
って装置のコンパクト化が図られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の頭部装着型映像表示装置をい
くつかの実施例に基づいて説明する。図１に頭部装着型
映像表示装置の第１の実施例の構成及び光路図を示す。
図１において、２は液晶表示素子であり、その下方に２
つの三角プリズム５、６をハーフミラー１を挟んで接合
したビームスプリッタ７が配置されている。ビームスプ
リッタ７の液晶表示素子２に対しての反対側には負レン
ズ８及び凹面拡大鏡３が同軸に配置されている。負レン
ズ８は図示しない保持機構により光軸方向に移動可能な
ように支持されている。９は観察者の眼である。
くつかの実施例に基づいて説明する。図１に頭部装着型
映像表示装置の第１の実施例の構成及び光路図を示す。
図１において、２は液晶表示素子であり、その下方に２
つの三角プリズム５、６をハーフミラー１を挟んで接合
したビームスプリッタ７が配置されている。ビームスプ
リッタ７の液晶表示素子２に対しての反対側には負レン
ズ８及び凹面拡大鏡３が同軸に配置されている。負レン
ズ８は図示しない保持機構により光軸方向に移動可能な
ように支持されている。９は観察者の眼である。
【００１１】上記の構成において、液晶表示素子２から
の光は、三角プリズム５に入射し、その一部がハーフミ
ラー１を透過し、さらに負レンズ８を透過後凹面拡大鏡
３で反射する。反射光は再び負レンズ８を通り三角プリ
ズム６に入射して、その一部がハーフミラー１で反射さ
れて観察者の眼９に到達する。このことにより、観察者
は液晶表示素子２に表示された画像を観察することがで
きる。ここで視度補正を行う場合には、負レンズ８を凹
面拡大鏡３側もしくは三角プリズム６側に光軸に沿って
移動する。
の光は、三角プリズム５に入射し、その一部がハーフミ
ラー１を透過し、さらに負レンズ８を透過後凹面拡大鏡
３で反射する。反射光は再び負レンズ８を通り三角プリ
ズム６に入射して、その一部がハーフミラー１で反射さ
れて観察者の眼９に到達する。このことにより、観察者
は液晶表示素子２に表示された画像を観察することがで
きる。ここで視度補正を行う場合には、負レンズ８を凹
面拡大鏡３側もしくは三角プリズム６側に光軸に沿って
移動する。
【００１２】なお、本実施例でも従来技術と同様に外界
光を観察することが可能であり、その場合は、三角プリ
ズム５を通過した光が、ハーフミラー１を透過して観察
者の眼９に届く。上記構成を採ることにより、コードの
配線等がある液晶表示素子２を移動させることはなく、
レンズの位置を動かすだけで視度調整が容易に行うこと
ができる。
光を観察することが可能であり、その場合は、三角プリ
ズム５を通過した光が、ハーフミラー１を透過して観察
者の眼９に届く。上記構成を採ることにより、コードの
配線等がある液晶表示素子２を移動させることはなく、
レンズの位置を動かすだけで視度調整が容易に行うこと
ができる。
【００１３】又、液晶表示素子２からの光は、負レンズ
８を２回通過するため負レンズ８を移動させたことによ
る光の収束あるいは発散の状態の変化の影響が２度及ぶ
こととなる。このため、負レンズ８のわずかな移動によ
り大きな視度の変化を得ることができ、視度補正のため
のレンズの移動量を小さくできるので、装置をコンパク
ト化することができる。
８を２回通過するため負レンズ８を移動させたことによ
る光の収束あるいは発散の状態の変化の影響が２度及ぶ
こととなる。このため、負レンズ８のわずかな移動によ
り大きな視度の変化を得ることができ、視度補正のため
のレンズの移動量を小さくできるので、装置をコンパク
ト化することができる。
【００１４】以上の点を具体的データを示して説明す
る。液晶表示素子２から瞳孔に至る順追跡でのレンズデ
ータを次に示す。各面の曲率半径をｒ1 〜ｒ6 、各間隔
をｄ1 〜ｄ5 、ｄ線での屈折率をｎ1 、ｎ2 とし、負レ
ンズ８と凹面拡大鏡３との間隔Ｄを可変とする。 ｒ1 ＝∞ （液晶表示素子） ｄ1 ＝１０ ｒ2 ＝∞ ｄ2 ＝２０ ｎ1 ＝１．５１６３３ ｒ3 ＝∞ ｄ3 ＝３ ｒ4 ＝−１５０ ｄ4 ＝５ ｎ2 ＝１．５１６３３ ｒ5 ＝１５０ ｄ5 ＝Ｄ（可変） ｒ6 ＝−４２．５ 即ち、Ｄ＝１０ｍｍ、全系の焦点距離ｆ＝２５ｍｍを、
健常者が見るときの基準とし、Ｄ＝１０〜６．４２ｍｍ
の移動で、０〜−６［ディオプトリー］の遠視の場合の
補正が可能となる。一方、近視の場合には、これとは逆
に、その度合により適当量Ｄが増加する方向に負レンズ
８を移動すればよい。
る。液晶表示素子２から瞳孔に至る順追跡でのレンズデ
ータを次に示す。各面の曲率半径をｒ1 〜ｒ6 、各間隔
をｄ1 〜ｄ5 、ｄ線での屈折率をｎ1 、ｎ2 とし、負レ
ンズ８と凹面拡大鏡３との間隔Ｄを可変とする。 ｒ1 ＝∞ （液晶表示素子） ｄ1 ＝１０ ｒ2 ＝∞ ｄ2 ＝２０ ｎ1 ＝１．５１６３３ ｒ3 ＝∞ ｄ3 ＝３ ｒ4 ＝−１５０ ｄ4 ＝５ ｎ2 ＝１．５１６３３ ｒ5 ＝１５０ ｄ5 ＝Ｄ（可変） ｒ6 ＝−４２．５ 即ち、Ｄ＝１０ｍｍ、全系の焦点距離ｆ＝２５ｍｍを、
健常者が見るときの基準とし、Ｄ＝１０〜６．４２ｍｍ
の移動で、０〜−６［ディオプトリー］の遠視の場合の
補正が可能となる。一方、近視の場合には、これとは逆
に、その度合により適当量Ｄが増加する方向に負レンズ
８を移動すればよい。
【００１５】本実施例において、主たる屈折力は、負レ
ンズ８ではなく、凹面拡大鏡３で得ている。このため、
負レンズ８の移動による光学系全体の屈折力の変化は比
較的少なく、収差への影響も少ない。又、本実施例にお
いては凹面拡大鏡３により、大きな射出瞳が得られてい
て、その値はφ８ｍｍである。この値は人間の瞳径（φ
２〜６ｍｍ）より十分に大きい。従って、視度補正を行
うために負レンズ８を移動すると光学系全系の屈折力が
変化し、射出瞳位置が光軸方向に沿って前後にずれる
が、射出瞳径が大きくしてある本実施例では、観察者の
瞳を射出瞳位置の移動にあわせて移動しなくとも、像が
ケラレることがない。
ンズ８ではなく、凹面拡大鏡３で得ている。このため、
負レンズ８の移動による光学系全体の屈折力の変化は比
較的少なく、収差への影響も少ない。又、本実施例にお
いては凹面拡大鏡３により、大きな射出瞳が得られてい
て、その値はφ８ｍｍである。この値は人間の瞳径（φ
２〜６ｍｍ）より十分に大きい。従って、視度補正を行
うために負レンズ８を移動すると光学系全系の屈折力が
変化し、射出瞳位置が光軸方向に沿って前後にずれる
が、射出瞳径が大きくしてある本実施例では、観察者の
瞳を射出瞳位置の移動にあわせて移動しなくとも、像が
ケラレることがない。
【００１６】（実施例２）図２に頭部装着型映像表示装
置の第２の実施例の構成及び光路図を示す。図２におけ
る構成は、実施例１での構成とほぼ同様であるが、接眼
レンズ１０をビームスプリッタ７と観察者の眼９との間
に配置した点、実施例１での負レンズ８を正レンズ１１
とした点、凹面拡大鏡３を負レンズ１２の第２面を反射
面とした裏面鏡１２とした点の３点で異なる。
置の第２の実施例の構成及び光路図を示す。図２におけ
る構成は、実施例１での構成とほぼ同様であるが、接眼
レンズ１０をビームスプリッタ７と観察者の眼９との間
に配置した点、実施例１での負レンズ８を正レンズ１１
とした点、凹面拡大鏡３を負レンズ１２の第２面を反射
面とした裏面鏡１２とした点の３点で異なる。
【００１７】上記構成により、液晶表示素子２からの光
は実施例１と同様にハーフミラー１を通過し、正レンズ
１１、負レンズ１２を通り、凹面拡大鏡３で反射し、再
度、負レンズ１２、正レンズ１１を通過し、ハーフミラ
ー１で反射して、接眼レンズ１０を通過して観察者の眼
９に到達する。ここで視度補正を行う場合には、正レン
ズ１１を負レンズ１２側もしくは三角プリズム６側に光
軸に沿って前後に移動する。
は実施例１と同様にハーフミラー１を通過し、正レンズ
１１、負レンズ１２を通り、凹面拡大鏡３で反射し、再
度、負レンズ１２、正レンズ１１を通過し、ハーフミラ
ー１で反射して、接眼レンズ１０を通過して観察者の眼
９に到達する。ここで視度補正を行う場合には、正レン
ズ１１を負レンズ１２側もしくは三角プリズム６側に光
軸に沿って前後に移動する。
【００１８】上記構成を採ることにより本実施例におい
ても、液晶表示素子２を移動させることがないため煩雑
な構成を採らないで容易に視度調整を行うことができ
る。従って、本実施例の場合でも従来技術において三角
プリズム５との位置関係から液晶表示素子２の移動が十
分にできない場合に視度補正が十分にできないという不
都合が生じることもない。
ても、液晶表示素子２を移動させることがないため煩雑
な構成を採らないで容易に視度調整を行うことができ
る。従って、本実施例の場合でも従来技術において三角
プリズム５との位置関係から液晶表示素子２の移動が十
分にできない場合に視度補正が十分にできないという不
都合が生じることもない。
【００１９】又、実施例１と同様に装置のコンパクト化
が図られる。さらに、本実施例においては、視度補正を
行う光学手段として、正レンズ１１と負レンズ１２とを
組み合わせていることより、倍率の変化もなく、大きな
画角の場合はその大きさのままで、近視や遠視の人にも
簡易な操作で焦点のあった像を観察することができる。
が図られる。さらに、本実施例においては、視度補正を
行う光学手段として、正レンズ１１と負レンズ１２とを
組み合わせていることより、倍率の変化もなく、大きな
画角の場合はその大きさのままで、近視や遠視の人にも
簡易な操作で焦点のあった像を観察することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、煩雑な構成を採らずに視
度調整が容易にでき、かつ、視度調整機能を有していて
も装置全体がコンパクトとなる頭部装着型映像表示装置
を提供することができる。
度調整が容易にでき、かつ、視度調整機能を有していて
も装置全体がコンパクトとなる頭部装着型映像表示装置
を提供することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例の頭部装着型映像表示
装置の光路図である。
装置の光路図である。
【図２】 第２の実施例の光路図である。
【図３】 従来の頭部装着型映像表示装置の光路図であ
り、Ａは視度補正のため、液晶表示素子を移動する場合
の図である。
り、Ａは視度補正のため、液晶表示素子を移動する場合
の図である。
１ ハーフミラー ２ 液晶表示素子 ３ 凹面拡大鏡 ４ 外界光 ５ 三角プリズム ６ 三角プリズム ７ ビームスプリッタ ８ 負レンズ ９ 観察者の眼 １０ 接眼レンズ １１ 正レンズ １２ 負レンズ
Claims (1)
- 【請求項１】観察像を表示する画像表示手段と、前記画
像表示手段の前方に設けた部分透過反射面と、凹面拡大
鏡とを有し、前記画像表示手段からの光を前記部分透過
反射面を透過し、前記凹面拡大鏡で反射し、前記部分透
過反射面を反射し観察者の眼に導くように各々が配置さ
れている頭部装着型映像表示装置において、前記部分透
過反射面と凹面拡大鏡との間に視度補正を行う光学手段
を配置したことを特徴とする頭部装着型映像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124593A JP3397832B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11124593A JP3397832B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324284A true JPH06324284A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3397832B2 JP3397832B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=14556273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11124593A Expired - Fee Related JP3397832B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 頭部装着型映像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3397832B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08166541A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| KR19990000891A (ko) * | 1997-06-11 | 1999-01-15 | 구자홍 | 머리장착영상표시기의 광학계 |
| JP2000352669A (ja) * | 1999-04-26 | 2000-12-19 | Agilent Technol Inc | 小型で軽量の光学結像系及びその製造方法 |
| WO2004061519A1 (ja) * | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Nikon Corporation | ヘッドマウントディスプレイ |
| US7085027B2 (en) | 2003-04-28 | 2006-08-01 | Nikon Corporation | Image combiner and image display |
| WO2016135563A3 (ko) * | 2015-02-25 | 2016-10-20 | 엘지이노텍(주) | 광학 장치 |
| WO2016178500A1 (ko) * | 2015-05-04 | 2016-11-10 | 엘지이노텍(주) | 헤드 마운티드 디스플레이 |
| RU2642920C2 (ru) * | 2013-08-15 | 2018-01-29 | Вижн Инжиниринг Лимитед | Устройство для наблюдения с улучшенным восприятием глубины |
| KR20180086437A (ko) * | 2015-12-30 | 2018-07-31 | 선전 로욜 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 | 머리 장착형 디스플레이 장치 |
| KR20180095903A (ko) * | 2015-12-22 | 2018-08-28 | 이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨. | 동적 초점 조절 헤드 장착 디스플레이 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018122580A1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | Intel Corporation | Virtual reality (vr) system with nearsightedness optometry adjustment |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP11124593A patent/JP3397832B2/ja not_active Expired - Fee Related
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