JPH07270714A - Eyeball projection type video display device - Google Patents

Eyeball projection type video display device

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Publication number
JPH07270714A
JPH07270714A JP5724894A JP5724894A JPH07270714A JP H07270714 A JPH07270714 A JP H07270714A JP 5724894 A JP5724894 A JP 5724894A JP 5724894 A JP5724894 A JP 5724894A JP H07270714 A JPH07270714 A JP H07270714A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
eyeball
display device
liquid crystal
reflection
image display
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5724894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Arinori Tokuhashi
有紀 徳橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP5724894A priority Critical patent/JPH07270714A/en
Publication of JPH07270714A publication Critical patent/JPH07270714A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To miniaturize an eyeball projection type video display device having a see-through function. CONSTITUTION:This eyeball projection type video display device has a clock transmission type LCD31 which displays videos, a concave half mirror 34 and half mirror 35 which make the videos displayed on this transmission type LCD31 and the external light 33 transmitting through the transmission type LCD31 incident on the inside of the eyeball 33 of an observer, a back light 36 for the transmission type LCD31 which is arranged on the outer side of the optical path of this external light 32, a reflection type louver optical system 38 which has plural reflection surfaces, reflects a part of illuminating light 37 from the back light 36 by these reflection surfaces, allows transmission of a part of the external light 32 and makes the reflected illuminating light 37 and the transmitted external light 32 made incident on the transmission type LCD31 and a liquid crystal shutter 39 which switches over the transmission and shielding of the external light 32.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、観察者の顔面または頭
部に装着され、映像表示素子に表示された映像を観察で
き、かつ、液晶シャッタ等の開閉により外界像を観察す
ることができるいわゆるシースルー機能を有する眼球投
影型映像表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of observing an image displayed on an image display device, which is attached to the face or head of an observer, and an external image can be observed by opening and closing a liquid crystal shutter or the like. The present invention relates to an eyeball projection type image display device having a so-called see-through function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、いわゆるシースルー機能を有する
眼球投影型映像表示装置としては、例えば特開平2−1
32411号に記載されたものが知られている。図10
は、従来の眼球投影型映像表示装置の概略構成図であ
る。この眼球投影型映像表示装置では、CRT1から出
射した表示光2を、コリメータ3を介してハーフミラー
4に入射させる。ハーフミラー4に入射した表示光2
は、反射面5で反射し、凹面ハーフミラー6を透過して
ハーフミラー7に入射する。ハーフミラー7に入射した
表示光2は、反射面8で反射し、凹面ハーフミラー6に
再び入射し、反射面9で反射して眼球10に入射する。
一方外界光11は、シャッタ(図示せず)を開くとハー
フミラー4、凹面ハーフミラー6およびハーフミラー7
を透過して眼球10に入射される。このような眼球投影
型映像表示装置では、CRTにより表示された映像とと
もに外界像も観察することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an eyeball projection type image display device having a so-called see-through function, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-1
The one described in No. 32411 is known. Figure 10
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional eyeball projection type image display device. In this eyeball projection type image display device, the display light 2 emitted from the CRT 1 is made incident on the half mirror 4 via the collimator 3. Display light 2 incident on the half mirror 4
Is reflected by the reflecting surface 5, passes through the concave half mirror 6, and enters the half mirror 7. The display light 2 that has entered the half mirror 7 is reflected by the reflecting surface 8, enters the concave half mirror 6 again, is reflected by the reflecting surface 9 and enters the eyeball 10.
On the other hand, when the shutter (not shown) is opened, the external light 11 causes the half mirror 4, the concave half mirror 6 and the half mirror 7 to be exposed.
And is incident on the eyeball 10. In such an eyeball projection type image display device, the external image can be observed together with the image displayed by the CRT.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
眼球投影型映像表示装置では、CRT1を外界光11の
光路の外側に配置し、CRT1からの表示光2をハーフ
ミラー7と凹面ハーフミラー6との間で反射させて拡大
像を観察するようにし、また、外界像も観察できるよう
にハーフミラー4を使用しているために装置全体が大型
となる。また、CRT1の代わりに液晶ディスプレイを
使用してもよいが、この場合通常バックライトを使用す
るので、このような配置ではシースルー機能が失われ
る。
However, in the conventional eyeball projection type image display device, the CRT 1 is arranged outside the optical path of the external light 11, and the display light 2 from the CRT 1 is divided into the half mirror 7 and the concave half mirror 6. Since the half mirror 4 is used so that the magnified image can be observed by reflecting the light between the two devices, the whole apparatus becomes large. A liquid crystal display may be used instead of the CRT 1, but in this case, since a backlight is usually used, the see-through function is lost in such an arrangement.

【0004】本発明の目的は、シースルー機能を有する
眼球投影型映像表示装置の小型化を達成することであ
る。
An object of the present invention is to achieve miniaturization of an eyeball projection type image display device having a see-through function.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の眼球投影型映像
表示装置は、映像を表示する透過型液晶表示素子と、こ
の透過型液晶表示素子に表示された映像および前記透過
型液晶表示素子を透過した外界光束を観察者の眼球内に
入射させる投影光学系と、この外界光束の光路の外側に
配置された前記透過型液晶表示素子用の光源と、複数の
反射面を有し、これらの反射面によって前記光源からの
光束を反射するとともに前記外界光束を透過し、反射お
よび透過された光束を前記透過型液晶表示素子に入射さ
せる分割型部分反射透過光学系とを有することを特徴と
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An eyeball projection type image display device of the present invention includes a transmissive liquid crystal display element for displaying an image, an image displayed on the transmissive liquid crystal display element and the transmissive liquid crystal display element. A projection optical system that allows the transmitted external light flux to enter the observer's eyeball, a light source for the transmissive liquid crystal display element arranged outside the optical path of the external light flux, and a plurality of reflective surfaces. And a split type partial reflection / transmission optical system for reflecting the light flux from the light source by the reflecting surface, transmitting the external light flux, and allowing the reflected and transmitted light flux to enter the transmissive liquid crystal display element. It is a thing.

【0006】[0006]

【作用】本発明の眼球投影型映像表示装置では、外界光
束が分割型部分反射透過光学系および透過型液晶表示素
子を透過し、投影光学系により観察者の眼球に入射され
る。一方、光源からの光束が分割型部分反射透過光学系
により反射され、透過型液晶表示素子に入射された後投
影光学系により観察者の眼球に入射される。
In the eyeball projection type image display apparatus of the present invention, the external light flux passes through the split type partial reflection transmission optical system and the transmission type liquid crystal display element and is incident on the observer's eyeball by the projection optical system. On the other hand, the light flux from the light source is reflected by the split type partial reflection / transmission optical system and is incident on the transmission type liquid crystal display element, and then is incident on the eyeball of the observer by the projection optical system.

【0007】外界光束と光源からの光束とを合成する光
路合成手段として分割型部分反射透過光学系を用いてい
るので、ハーフミラーを用いて外界光束と光源からの光
束とを合成する従来の眼球投影型映像表示装置に比べ
て、シースルー機能を有する眼球投影型映像表示装置の
小型化にすることができる。また、光源が外界光束の光
路の外側に配置されているため外界光束の光路の妨げと
ならず、観察者は良好な外界像を観察することができ
る。
Since the split type partial reflection / transmission optical system is used as an optical path synthesizing means for synthesizing the external light flux and the light flux from the light source, the conventional eyeball which synthesizes the external light flux and the light flux from the light source by using a half mirror. As compared with the projection type image display device, the eyeball projection type image display device having the see-through function can be downsized. Further, since the light source is arranged outside the optical path of the external light flux, it does not obstruct the optical path of the external light flux, and the observer can observe a good external image.

【0008】なお、本発明において、液晶表示素子の映
像を直視して観察するようにしてもよく、この場合投影
光学系を特に必要としない。この場合眼球投影型映像表
示装置は、映像を表示する透過型液晶表示素子と、この
透過型液晶表示素子を透過した外界光束の光路の外側に
配置された透過型液晶表示素子用の光源と、複数の反射
面を有し、これらの反射面によって前記光源からの光束
の一部を反射し、かつ、前記外界光束の一部を透過し、
反射および透過された光束を前記透過型液晶表示素子に
入射させる分割型部分反射透過光学系とを有するもので
ある。この眼球投影型映像表示装置では、外界像だけで
なく透過型液晶表示素子に表示された像も観察すること
ができ、眼球投影型映像表示装置の小型化を達成するこ
とができる。
In the present invention, the image on the liquid crystal display device may be directly observed and observed, in which case a projection optical system is not particularly required. In this case, the eyeball projection type image display device, a transmissive liquid crystal display element for displaying an image, a light source for a transmissive liquid crystal display element arranged outside the optical path of the external light flux transmitted through the transmissive liquid crystal display element, It has a plurality of reflecting surfaces, reflects a part of the light flux from the light source by these reflecting surfaces, and transmits a part of the external light flux,
And a split type partial reflection / transmission optical system for making the reflected and transmitted light flux enter the transmission type liquid crystal display element. In this eyeball projection type image display device, not only the external image but also the image displayed on the transmissive liquid crystal display element can be observed, and the downsizing of the eyeball projection type image display device can be achieved.

【0009】[0009]

【実施例】本発明の眼球投影型映像表示装置の実施例を
図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の眼球投
影型映像表示装置を用いた頭部装着装置(HMD)の全
体図である。HMD21は、図示しない映像表示素子、
この映像表示素子からの光束によって射出瞳を形成する
接眼レンズ系および反射領域と透過領域とを相互に複数
回繰り返す周期的配置を有する半透過反射部材が内蔵さ
れた顔面装着部22と、観察者の頭部に保持するヘッド
バンド23とを具える。HMD21は、接続線24を介
して例えばテレビジョンチューナ25に接続する。本例
においてテレビジョンチューナ25は、テレビジョンチ
ューナ25のON/OFF動作を行うON/OFFスイ
ッチ26と、テレビジョンチャネルと同調をとる調節つ
まみ27と、テレビジョン信号を受信するアンテナ28
と、このアンテナ28によって受信されたテレビジョン
信号の音声信号が送信されるイヤホン29とを具える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an eyeball projection type image display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a head mounted device (HMD) using an eyeball projection type image display device of the present invention. The HMD 21 is a video display device (not shown),
An eyepiece system that forms an exit pupil by the light flux from the image display element, and a face-mounting section 22 in which a semi-transmissive reflection member having a periodic arrangement in which a reflection area and a transmission area are repeated a plurality of times are incorporated, and an observer. And a headband 23 to be held on the head. The HMD 21 is connected to, for example, a television tuner 25 via a connection line 24. In this example, the television tuner 25 includes an ON / OFF switch 26 for performing an ON / OFF operation of the television tuner 25, an adjusting knob 27 for synchronizing with a television channel, and an antenna 28 for receiving a television signal.
And an earphone 29 to which the audio signal of the television signal received by the antenna 28 is transmitted.

【0010】図2はHMDの装着状態を示す図である。
以下、HMD21の使用方法を説明する。HMD21を
ヘッドバンド23で観察者の頭部に保持するとともに、
イヤホン29を観察者の耳に付ける。スイッチ26をO
Nにし、調節つまみ27を用いて所望のテレビジョンチ
ャネルと同調をとる。アンテナ28によって受信された
テレビジョンチャネルの同調テレビジョン信号の内、音
声信号がイヤホン29に送信され、かつ、映像信号が接
続線24を介してHMD21に送信される。観察者はイ
ヤホン29を介して音声を聴くとともに、顔面装着部2
2に写された映像を観察する。また観察者は、シャッタ
等の開閉により外界像を観察することもできる。
FIG. 2 is a diagram showing a mounting state of the HMD.
Hereinafter, a method of using the HMD 21 will be described. While holding the HMD 21 on the observer's head with the headband 23,
The earphone 29 is attached to the observer's ear. Switch 26 to O
N and adjust knob 27 to tune to the desired television channel. Among the tuning television signals of the television channel received by the antenna 28, the audio signal is transmitted to the earphone 29 and the video signal is transmitted to the HMD 21 via the connection line 24. The observer listens to the sound through the earphone 29, and the face mounting unit 2
Observe the image shown in 2. The observer can also observe the external image by opening and closing a shutter or the like.

【0011】図3は本発明の眼球投影型映像表示装置の
第1実施例の概略構成図である。本例の眼球投影型映像
表示装置は、映像を表示する透過型液晶表示素子(LC
D)31と、この透過型LCD31に表示された映像お
よび透過型LCD31を透過した外界光32を観察者の
眼球33内に入射させる凹面ハーフミラー34およびハ
ーフミラー35と、この外界光32の光路の外側に配置
された透過型LCD31用のバックライト36と、複数
の反射面を有し、これらの反射面によってバックライト
36からの照明光37の一部を反射するとともに外界光
32の一部が透過し、反射された照明光37および透過
した外界光32を透過型LCD31に入射させる反射型
ルーバ光学系38と、外界光32の透過および遮蔽を切
り替える液晶シャッタ39とを有する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an eyeball projection type image display device of the present invention. The eyeball projection type image display device of this example is a transmissive liquid crystal display element (LC) for displaying an image.
D) 31, a concave half mirror 34 and a half mirror 35 for causing the image displayed on the transmissive LCD 31 and the external light 32 transmitted through the transmissive LCD 31 to enter the eyeball 33 of the observer, and the optical path of the external light 32. Has a backlight 36 for the transmissive LCD 31 arranged on the outer side and a plurality of reflecting surfaces, and these reflecting surfaces reflect a part of the illumination light 37 from the backlight 36 and a part of the external light 32. A louver optical system 38 that allows the transmitted illumination light 37 and the reflected illumination light 37 and the transmitted ambient light 32 to enter the transmission LCD 31, and a liquid crystal shutter 39 that switches between transmission and blocking of the ambient light 32.

【0012】本例の動作を説明する。バックライト36
から発された照明光37は、反射型ルーバ光学系38に
よって一部が反射され、透過型LCD31に入射され
る。照明光37が透過型LCD31に入射されると、透
過型LCD31から表示光40が出射される。この表示
光40は、凹面ハーフミラー34を透過した後ハーフミ
ラー35において反射される。反射された表示光40
は、凹面ハーフミラー34で反射した後ハーフミラー3
5を透過し、観察者の眼球33内に入射される。表示光
40は凹面ハーフミラー34の凹面において反射される
ため、観察者は透過型LCD31の像の拡大像を観察す
ることができる。
The operation of this example will be described. Backlight 36
A part of the illumination light 37 emitted from is reflected by the reflection type louver optical system 38 and is incident on the transmission type LCD 31. When the illumination light 37 enters the transmissive LCD 31, the display light 40 is emitted from the transmissive LCD 31. This display light 40 is reflected by the half mirror 35 after passing through the concave half mirror 34. Reflected display light 40
Is a half mirror 3 after being reflected by the concave half mirror 34.
After passing through 5, the light enters the eyeball 33 of the observer. Since the display light 40 is reflected by the concave surface of the concave half mirror 34, the observer can observe an enlarged image of the image of the transmissive LCD 31.

【0013】一方、外界光32は液晶シャッタ39を透
過に切り替えると、反射型ルーバ光学系38に入射され
る。外界光32の一部は反射型ルーバ光学系38を透過
し、透過型LCD31、凹面ハーフミラー34およびハ
ーフミラー35を経て観察者の眼球33に入射される。
したがって、観察者は透過型LCD31、凹面ハーフミ
ラー34およびハーフミラー35を介して直接外界像を
観察することができる。
On the other hand, when the liquid crystal shutter 39 is switched to be transmitted, the external light 32 is incident on the reflection type louver optical system 38. Part of the external light 32 is transmitted through the reflective louver optical system 38, and is incident on the eyeball 33 of the observer via the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34 and the half mirror 35.
Therefore, the observer can directly observe the external image through the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35.

【0014】透過型LCD31の像のみを観察したい場
合には、液晶シャッタ39を遮蔽し切り替え、外界光3
2を遮断することにより、観察者は透過型LCD31の
像のみを観察することができる。
When only the image of the transmissive LCD 31 is desired to be observed, the liquid crystal shutter 39 is shielded and switched to the external light 3
By shutting off 2, the observer can observe only the image of the transmissive LCD 31.

【0015】図4は、第1実施例で用いる反射型ルーバ
光学系の透過および反射の様子を示す図である。本例で
は図1に示すように、反射型ルーバ光学系38を図3の
液晶シャッタ39、透過型LCD31、凹面ハーフミラ
ー34およびハーフミラー35に対し傾斜して配置して
いる。また反射型ルーバ光学系38には、この表面に対
して所定の角度を有する複数の反射面38aが設けられ
ている。
FIG. 4 is a diagram showing how the reflective louver optical system used in the first embodiment transmits and reflects. In this example, as shown in FIG. 1, the reflective louver optical system 38 is arranged to be inclined with respect to the liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35 of FIG. Further, the reflective louver optical system 38 is provided with a plurality of reflective surfaces 38a having a predetermined angle with respect to this surface.

【0016】反射型ルーバ光学系38の透過および反射
について説明する。バックライト36から発された照明
光37は反射面38aで反射され、その後図3の透過型
LCD31に入射される。一方外界光32は、一部が反
射面38aで反射、あるいは反射面38aの裏側に光吸
収部材を張り付けた場合には吸収されるが、一部が反射
面38a間を通過し、図3の透過型LCD31、凹面ハ
ーフミラー34およびハーフミラー35を経て観察者の
眼球33に入射される。
Transmission and reflection of the reflective louver optical system 38 will be described. Illumination light 37 emitted from the backlight 36 is reflected by the reflecting surface 38a, and then enters the transmissive LCD 31 of FIG. On the other hand, part of the external light 32 is reflected by the reflecting surface 38a or is absorbed when a light absorbing member is attached to the back side of the reflecting surface 38a, but part of the external light 32 passes between the reflecting surfaces 38a, and the outside light 32 of The light enters the observer's eyeball 33 through the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35.

【0017】図5は、第1実施例で用いる別の反射型ル
ーバ光学系の透過および反射の様子を示す図である。図
5に示すように、反射型ルーバ光学系38を図3の液晶
シャッタ39、透過型LCD31、凹面ハーフミラー3
4およびハーフミラー35に対して平行に配置してもよ
く、この場合、照明光37が透過型LCD31に対して
垂直に入射するように、反射面38aを、反射型ルーバ
光学系38表面に対して図4の反射面38aとは異なる
角度で設ける必要がある。
FIG. 5 is a diagram showing the manner of transmission and reflection of another reflective louver optical system used in the first embodiment. As shown in FIG. 5, the reflective louver optical system 38 is connected to the liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 3 shown in FIG.
4 and the half mirror 35, and in this case, the reflecting surface 38a is arranged with respect to the surface of the reflective louver optical system 38 so that the illumination light 37 enters perpendicularly to the transmissive LCD 31. It is necessary to provide it at an angle different from that of the reflecting surface 38a of FIG.

【0018】上述したように本発明の眼球投影型映像表
示装置の第1実施例では、反射型ルーバ光学系を用いて
外界光と照明光を重ね合わせることにより、ハーフミラ
ーを用いて重ね合わせを行う場合に比べて装置全体を薄
くすることができ、したがってシースルー機能を有する
眼球投影型映像表示装置の小型化を達成することができ
る。
As described above, in the first embodiment of the eyeball projection type image display apparatus of the present invention, the ambient light and the illumination light are superposed by using the reflection type louver optical system, and the superimposition is performed by using the half mirror. The entire device can be made thinner than in the case where it is performed, and therefore, the eye projection type image display device having a see-through function can be downsized.

【0019】次に、本発明の眼球投影型映像表示装置の
第2実施例を説明する。本例は、反射型ルーバ光学系の
代わりに分割反射プリズムを用いる点を除いては構成お
よび動作は第1実施例とほぼ同様であるので、全体の構
成および動作の説明を省略し、分割反射プリズムの透過
および反射についてのみ説明する。図6は、第2実施例
で用いる分割反射プリズムの透過および反射の様子を示
す図である。本例において、分割反射プリズム41を、
図3の液晶シャッタ39、透過型LCD31、凹面ハー
フミラー34およびハーフミラー35に対し傾斜させ
て、かつ、バックライト36を分割反射プリズム41に
対し上方に配置する。分割反射プリズム41は、透過型
LCD31側に、部分反射コーティングを施した複数の
部分反射面41aを有する。また液晶シャッタ39側
に、部分反射面41aと平行で、反射防止コーティング
が施されている複数の反射防止面41bを有する。
Next, a second embodiment of the eyeball projection type image display device of the present invention will be described. The configuration and operation of this example are substantially the same as those of the first example except that a split reflection prism is used instead of the reflective louver optical system, and therefore the description of the overall configuration and operation is omitted, and the split reflection is omitted. Only transmission and reflection of the prism will be described. FIG. 6 is a diagram showing how the split reflective prism used in the second embodiment transmits and reflects. In this example, the split reflection prism 41 is
The liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35 of FIG. 3 are tilted, and the backlight 36 is arranged above the split reflection prism 41. The split reflection prism 41 has a plurality of partial reflection surfaces 41a, which are provided with a partial reflection coating, on the transmissive LCD 31 side. Further, on the liquid crystal shutter 39 side, a plurality of antireflection surfaces 41b parallel to the partial reflection surface 41a and provided with an antireflection coating are provided.

【0020】分割反射プリズム41の透過および反射に
ついて説明する。バックライト36から発された照明光
37は、部分反射面41aで反射され、その後図3の透
過型LCD31に入射される。一方外界光32は分割反
射プリズム41を通過し、図3の透過型LCD31、凹
面ハーフミラー34およびハーフミラー35を経て観察
者の眼球33に入射される。
Transmission and reflection of the split reflection prism 41 will be described. Illumination light 37 emitted from the backlight 36 is reflected by the partial reflection surface 41a, and then enters the transmissive LCD 31 of FIG. On the other hand, the external light 32 passes through the split reflection prism 41, and enters the eyeball 33 of the observer through the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34 and the half mirror 35 shown in FIG.

【0021】図7は、第2実施例で用いる別の分割反射
プリズムの透過および反射の様子を示す図である。図7
に示すように、分割反射プリズム41を図3の液晶シャ
ッタ39、透過型LCD31、凹面ハーフミラー34お
よびハーフミラー35に対して平行に配置してもよく、
この場合、照明光37が透過型LCD31に対して垂直
に入射するように、部分反射面41aおよび反射防止面
41bを設ける必要がある。
FIG. 7 is a diagram showing the state of transmission and reflection of another split reflection prism used in the second embodiment. Figure 7
3, the split reflection prism 41 may be arranged in parallel to the liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34 and the half mirror 35 of FIG.
In this case, it is necessary to provide the partial reflection surface 41a and the antireflection surface 41b so that the illumination light 37 enters perpendicularly to the transmissive LCD 31.

【0022】上述したように本発明の眼球投影型映像表
示装置の第2実施例では、第1実施例の場合と同様にシ
ースルー機能を有する眼球投影型映像表示装置の小型化
を達成することができ、また外界光のケラレが少ないの
で外界像をより観察しやすくなる。
As described above, in the second embodiment of the eyeball projection type image display apparatus of the present invention, it is possible to achieve downsizing of the eyeball projection type image display apparatus having the see-through function as in the case of the first embodiment. Moreover, since the vignetting of the external light is small, it becomes easier to observe the external image.

【0023】次に、本発明の眼球投影型映像表示装置の
第3実施例を説明する。本例では分割型部分反射透過光
学系として、図7に示す分割反射プリズムを2個組み合
わせた形状の分割反射プリズム41を用い、2個のバッ
クライトを用いて照明光を発している。構成および動作
は第1および第2実施例とほぼ同様であるので、全体の
構成および動作の説明を省略し、分割反射プリズムの透
過および反射についてのみ説明する。図8(a)は第2
実施例で用いる分割反射プリズムの透過および反射の様
子を示す図であり、(b)はこの分割反射プリズムの正
面図である。本例において、分割反射プリズム41を、
図3の液晶シャッタ39、透過型LCD31、凹面ハー
フミラー34およびハーフミラー35に対し平行に、か
つ、バックライト36を、照明光36が図3の透過型L
CD31に対して垂直に入射されるように、分割反射プ
リズム41に対し上方および下方にそれぞれ配置する。
第2実施例と同様に分割反射プリズム41は、透過型L
CD31側に、部分反射コーティングを施した複数の部
分反射面41aを、液晶シャッタ39側に、部分反射面
41aと平行で、反射防止コーティングが施されている
複数の反射防止面41bをそれぞれ有する。
Next, a third embodiment of the eyeball projection type image display device of the present invention will be described. In this example, as the split type partial reflection / transmission optical system, a split reflection prism 41 having a shape obtained by combining two split reflection prisms shown in FIG. 7 is used, and illumination light is emitted using two backlights. Since the configuration and the operation are almost the same as those of the first and second embodiments, the description of the entire configuration and the operation is omitted, and only the transmission and reflection of the split reflection prism will be described. FIG. 8A shows the second
It is a figure which shows the mode of transmission and reflection of the division reflection prism used in an Example, (b) is a front view of this division reflection prism. In this example, the split reflection prism 41 is
The liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35 of FIG. 3 are parallel to the backlight 36, and the illumination light 36 is the transmissive L of FIG.
The split reflection prism 41 is arranged above and below the split reflection prism 41 so as to be incident perpendicularly to the CD 31.
Similar to the second embodiment, the split reflection prism 41 is a transmission type L
The CD 31 side has a plurality of partially reflective surfaces 41a having a partially reflective coating, and the liquid crystal shutter 39 side has a plurality of antireflective surfaces 41b parallel to the partially reflective surface 41a and having an antireflective coating.

【0024】分割反射プリズム41の透過および反射に
ついて説明する。上方のバックライト36から発された
照明光37は分割反射プリズム41の上半分の部分反射
面41aで、下方のバックライト36から発された照明
光37は分割反射プリズム41の下半分の部分反射面4
1aでそれぞれ反射され、その後図3の透過型LCD3
1に入射される。一方外界光32は分割反射プリズム4
1を通過し、図3の透過型LCD31、凹面ハーフミラ
ー34およびハーフミラー35を経て観察者の眼球33
に入射される。
Transmission and reflection of the split reflection prism 41 will be described. The illumination light 37 emitted from the upper backlight 36 is the partial reflection surface 41a of the upper half of the split reflection prism 41, and the illumination light 37 emitted from the lower backlight 36 is the partial reflection of the lower half of the split reflection prism 41. Surface 4
1a, respectively, and then the transmissive LCD 3 of FIG.
It is incident on 1. On the other hand, the external light 32 reflects the split reflection prism 4
1 through the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35 shown in FIG.
Is incident on.

【0025】上述したように本発明の眼球投影型映像表
示装置の第3実施例では、第1および第2実施例の場合
と同様にシースルー機能を有する眼球投影型映像表示装
置の小型化を達成することができ、また外界光のケラレ
が少ないので外界像をより観察しやすくなり、さらにバ
ックライトを2個使用して照明光を発しているので装置
全体を更に薄くすることができる。
As described above, in the third embodiment of the eyeball projection type image display apparatus of the present invention, the eyeball projection type image display apparatus having the see-through function can be miniaturized as in the case of the first and second embodiments. In addition, since the vignetting of the external light is small, the external image can be more easily observed, and since the illumination light is emitted by using two backlights, the entire device can be made thinner.

【0026】次に、本発明の眼球投影型映像表示装置の
第4実施例を説明する。本例では分割型部分反射透過光
学系として円盤状の分割反射プリズム41を、光源とし
てリング状のバックライトを用いている。構成および動
作は上述した実施例とほぼ同様である。図9(a)は第
3実施例で用いる分割反射プリズムの透過および反射の
様子を示す図であり、(b)はこの分割反射プリズムの
正面図である。本例において、分割反射プリズム41お
よびバックライト36を、図3の液晶シャッタ39、透
過型LCD31、凹面ハーフミラー34およびハーフミ
ラー35に対し平行に配置する。第2および第3実施例
と同様に分割反射プリズム41は、透過型LCD31側
に、部分反射コーティングを施した複数の部分反射面4
1aを、液晶シャッタ39側に、部分反射面41aと平
行で、反射防止コーティングが施されている複数の反射
防止面41bをそれぞれ有する。また、分割反射プリズ
ム41の透過および反射については第3実施例とほぼ同
様である。
Next, a fourth embodiment of the eyeball projection type image display device of the present invention will be described. In this example, a disk-shaped split reflection prism 41 is used as the split type partial reflection / transmission optical system, and a ring-shaped backlight is used as the light source. The configuration and the operation are almost the same as those of the above-mentioned embodiment. FIG. 9A is a diagram showing how the split reflective prism used in the third embodiment transmits and reflects, and FIG. 9B is a front view of the split reflective prism. In this example, the split reflection prism 41 and the backlight 36 are arranged parallel to the liquid crystal shutter 39, the transmissive LCD 31, the concave half mirror 34, and the half mirror 35 of FIG. Similar to the second and third embodiments, the split reflection prism 41 has a plurality of partial reflection surfaces 4 provided with a partial reflection coating on the transmissive LCD 31 side.
1a has a plurality of antireflection surfaces 41b parallel to the partial reflection surface 41a and provided with an antireflection coating on the liquid crystal shutter 39 side. The transmission and reflection of the split reflection prism 41 are almost the same as in the third embodiment.

【0027】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変形および変更が可能である。例えば
凹面ハーフミラー34とハーフミラー35との間にλ/4
板を配置して透過型LCD31からの直接光を減少させ
ることもできる。また、液晶シャッタ39の代わりに機
械的なシャッタ等を用いることもできる。さらに、反射
ルーバ光学系38または分割反射プリズム41のシャッ
タ側にレンズを設け、外界像を透過型LCD31上で一
度結像させることもできる。また、分割反射プリズム4
1を用いる場合、部分反射面41aに部分反射コーティ
ングが、反射防止面41bに反射防止コーティングが必
ずしも施される必要はない。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications and changes can be made. For example, between the concave half mirror 34 and the half mirror 35, λ / 4
A plate may be placed to reduce direct light from the transmissive LCD 31. A mechanical shutter or the like may be used instead of the liquid crystal shutter 39. Further, a lens may be provided on the shutter side of the reflective louver optical system 38 or the split reflective prism 41 to form an external image once on the transmissive LCD 31. In addition, the split reflection prism 4
In the case of using No. 1, it is not necessary to apply the partial reflection coating to the partial reflection surface 41a and the antireflection coating to the antireflection surface 41b.

【0028】本発明の好適例を以下に示す。 (1)前記外界光束の遮断および通過させるシャッタを
設けたことを特徴とする請求項1記載の眼球投影型映像
表示装置。
Preferred examples of the present invention are shown below. (1) The eyeball projection type image display device according to claim 1, further comprising a shutter for blocking and passing the external light flux.

【0029】(2)前記シャッタを前記分割型部分反射
透過光学系の外界側に設けたことを特徴とする請求項
1,2,3又は(1)記載の眼球投影型映像表示装置。
(2) The eyeball projection type image display device according to any one of (1), (2), (3) or (1) above, characterized in that the shutter is provided outside the split type partial reflection / transmission optical system.

【0030】(3)前記分割型部分反射透過光学系を反
射型ルーバ光学系とすることを特徴とする請求項1,
2,3、(1)又は(2)記載の眼球投影型映像表示装
置。
(3) The division type partial reflection / transmission optical system is a reflection type louver optical system.
2. The eyeball projection type image display device described in 2, 3, (1) or (2).

【0031】(4)前記分割型部分反射透過光学系を分
割反射プリズムとすることを特徴とする請求項1,2,
3、(1)又は(2)記載の眼球投影型映像表示装置。
(4) The division type partial reflection / transmission optical system is a division reflection prism.
3. The eyeball projection type image display device according to 3, (1) or (2).

【0032】(5)前記光源を複数設け、それぞれの光
源に対応した分割型部分反射透過光学系を更に設けたこ
とを特徴とする請求項1,2又は3記載の眼球投影型映
像表示装置。
(5) The eyeball projection type image display device according to claim 1, wherein a plurality of the light sources are provided and a split type partial reflection / transmission optical system corresponding to each light source is further provided.

【0033】[0033]

【発明の効果】上述したように本発明の眼球投影型映像
表示装置によれば、外界光束と光源からの光束とを合成
する光路合成手段として分割型部分反射透過光学系を用
いているので、ハーフミラーを用いて外界光束と光源か
らの光束とを合成する従来の眼球投影型映像表示装置に
比べて、シースルー機能を有する眼球投影型映像表示装
置の小型化にすることができる。
As described above, according to the eyeball projection type image display apparatus of the present invention, since the split type partial reflection / transmission optical system is used as the optical path synthesizing means for synthesizing the external light flux and the light flux from the light source, It is possible to reduce the size of the eyeball projection type image display device having the see-through function as compared with the conventional eyeball type projection image display device which combines the external light flux and the light flux from the light source using the half mirror.

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

【図1】本発明の眼球投影型映像表示装置を用いたHM
Dの全体図である。
FIG. 1 is an HM using an eyeball projection type image display device of the present invention.
It is a general view of D.

【図2】HMDの装着状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a mounting state of an HMD.

【図3】本発明の眼球投影型映像表示装置の第1実施例
の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an eyeball projection type image display device of the present invention.

【図4】第1実施例で用いる反射型ルーバ光学系の透過
および反射の様子を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing how the reflective louver optical system used in the first example transmits and reflects.

【図5】第1実施例で用いる別の反射型ルーバ光学系の
透過および反射の様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing how a reflective louver optical system used in the first example transmits and reflects.

【図6】第2実施例で用いる分割反射プリズムの透過お
よび反射の様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing how a split reflecting prism used in a second embodiment transmits and reflects.

【図7】第2実施例で用いる別の分割反射プリズムの透
過および反射の様子を示す図である。
7A and 7B are diagrams showing the states of transmission and reflection of another split reflection prism used in the second embodiment.

【図8】(a)は第3実施例で用いる分割反射プリズム
の透過および反射の様子を示す図であり、(b)はこの
分割反射プリズムの正面図である。
FIG. 8A is a diagram showing a state of transmission and reflection of a split reflection prism used in a third embodiment, and FIG. 8B is a front view of the split reflection prism.

【図9】(a)は第4実施例で用いる分割反射プリズム
の透過および反射の様子を示す図であり、(b)はこの
分割反射プリズムの正面図である。
FIG. 9A is a diagram showing a state of transmission and reflection of a divided reflection prism used in a fourth embodiment, and FIG. 9B is a front view of this divided reflection prism.

【図10】従来の眼球投影型映像表示装置の概略構成図
である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional eyeball projection type image display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 透過型LCD 32 外界光 33 眼球 34 凹面ハーフミラー 35 ハーフミラー 36 バックライト 37 照明光 38 反射型ルーバ光学系 38a 反射面 39 液晶シャッタ 40 表示光 41 分割反射プリズム 41a 部分反射面 41b 反射防止面 31 Transmissive LCD 32 External Light 33 Eyeball 34 Concave Half Mirror 35 Half Mirror 36 Backlight 37 Illumination Light 38 Reflective Louver Optical System 38a Reflective Surface 39 Liquid Crystal Shutter 40 Display Light 41 Divided Reflective Prism 41a Partially Reflective Surface 41b Antireflection Surface

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 映像を表示する透過型液晶表示素子と、 この透過型液晶表示素子に表示された映像および前記透
過型液晶表示素子を透過した外界光束を観察者の眼球内
に入射させる投影光学系と、 この外界光束の光路の外側に配置された前記透過型液晶
表示素子用の光源と、 複数の反射面を有し、これらの反射面によって前記光源
からの光束を反射するとともに前記外界光束を透過し、
反射および透過された光束を前記透過型液晶表示素子に
入射させる分割型部分反射透過光学系とを有することを
特徴とする眼球投影型映像表示装置。
1. A transmissive liquid crystal display element for displaying an image, and projection optics for allowing an image displayed on the transmissive liquid crystal display element and an external light flux transmitted through the transmissive liquid crystal display element to enter an eyeball of an observer. A system, a light source for the transmissive liquid crystal display element arranged outside the optical path of the external light flux, and a plurality of reflecting surfaces, which reflect the light flux from the light source and the external light flux. Through the
An eyeball projection type image display device, comprising: a split type partial reflection / transmission optical system that allows reflected and transmitted light beams to enter the transmission type liquid crystal display element.
【請求項2】 前記投影光学系が凹面ハーフミラーを有
し、 外界からの外界光を遮断または通過させるシャッタを設
けることを特徴とする請求項1記載の眼球投影型映像表
示装置。
2. The eyeball projection type image display device according to claim 1, wherein the projection optical system has a concave half mirror and is provided with a shutter for blocking or passing external light from the external world.
【請求項3】 映像表示素子およびこの映像表示素子か
らの光束によって射出瞳を形成する接眼レンズ系を有す
る顔面装着部と、この顔面装着部を観察者頭部に保持す
る支持部材とを具える眼球投影型映像表示装置におい
て、前記顔面装着部が、反射領域と透過領域とを相互に
複数回繰り返す周期的配置を有する半透過反射部材を具
えることを特徴とする眼球投影型映像表示装置。
3. A face mounting portion having an image display element and an eyepiece lens system for forming an exit pupil by a light flux from the image display element, and a support member for holding the face mounting portion on an observer's head. In the eyeball projection type image display device, the face mounting part includes a semi-transmissive reflection member having a periodic arrangement in which a reflection area and a transmission area are repeated a plurality of times, respectively.
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