JPH10288959A - Head mounted type display device - Google Patents

Head mounted type display device

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Publication number
JPH10288959A
JPH10288959A JP11528097A JP11528097A JPH10288959A JP H10288959 A JPH10288959 A JP H10288959A JP 11528097 A JP11528097 A JP 11528097A JP 11528097 A JP11528097 A JP 11528097A JP H10288959 A JPH10288959 A JP H10288959A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
observer
head
eyes
display
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11528097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Watanabe
正幸 渡辺
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.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP11528097A priority Critical patent/JPH10288959A/en
Publication of JPH10288959A publication Critical patent/JPH10288959A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head mounted type display device capable of making mounting feeling excellent by improving the weight balance of the whole device and being prevented from being damaged by the interference with peripheral obstacles and the like. SOLUTION: A reflection surface 10 arranged between a display part 2 emitting light for displaying a picture at the side part of the head of the observer 5 and the eyes of an observer 5 and a diffraction surface 11 arranged in front of the eyes of the observer 5 are formed at an optical path changing surface forming part 3 bent along the outside circumference of the head of the observer 5 between the side parts of the head and the front part of the eyes of the observer 5 so that the light for displaying a picture can be guided to the eyes of the observer 5 by being diffracted after being reflected. Then, a holding part 4 holding the display part 2 and the forming part 3 is mounted on the head part of the observer 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観察者の頭部側方
において画像表示光を出射する表示部を有する頭部装着
型表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display device having a display section for emitting image display light on the side of the observer's head.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、観
察者の頭部に装着される表示装置が、種々の分野で利用
され始めている。従来の頭部装着型表示装置において
は、表示画像を視認するための広い視野を確保するた
め、観察者の目の前方に表示部や複雑な光学系を配置
し、画像表示光を複雑な光路を辿らせた後に観察者の目
に導いている。そのため、その表示部や光学系が観察者
の頭部から前方に大きく突出し、装置全体の重量バラン
スが悪く、装着感の悪いものであった。また、頭部装着
型表示装置を装着した状態で作業を行うような場合、そ
の突出部分が周囲の障害物等と干渉して破損するおそれ
が大きかった。
2. Description of the Related Art In recent years, display devices mounted on an observer's head have begun to be used in various fields. In a conventional head-mounted display device, a display unit and a complicated optical system are arranged in front of an observer's eyes in order to secure a wide field of view for visually recognizing a display image, and image display light is transmitted through a complicated optical path. After being guided to the observer's eyes. As a result, the display unit and the optical system protrude greatly from the head of the observer, and the weight balance of the entire apparatus is poor and the wearing feeling is poor. In addition, when work is performed while the head-mounted display device is mounted, there is a high possibility that the protruding portion interferes with surrounding obstacles or the like and is damaged.

【0003】本発明は、上記問題を解決することのでき
る頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a head-mounted display device that can solve the above-mentioned problems.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の頭部装着型表示
装置は、観察者の頭部側方において画像表示光を出射す
る表示部と、観察者の頭部側方から目の前方の間におい
て頭部外周に沿い曲げられている光路変更面形成部と、
その表示部と光路変更面形成部とを保持すると共に観察
者の頭部に装着される保持部とを備え、その光路変更面
形成部に、その表示部と観察者の目との間に配置される
反射面と、観察者の目の前方に配置される回折面とが、
その画像表示光を反射させた後に回折させることで観察
者の目に導くことができるように形成されていることを
特徴とする。
According to the present invention, there is provided a head-mounted display device comprising: a display section for emitting image display light on a side of a head of an observer; An optical path changing surface forming portion bent along the outer periphery of the head between the
A holding unit that holds the display unit and the optical path changing surface forming unit and is attached to the observer's head, and is disposed between the display unit and the observer's eyes on the optical path changing surface forming unit. Reflection surface and the diffraction surface arranged in front of the observer's eyes,
The image display light is formed so that it can be guided to the observer's eyes by diffracting after reflecting the image display light.

【0005】本発明の構成によれば、観察者の頭部側方
の表示部から出射される画像表示光を、その表示部と観
察者の目との間に配置される反射面により反射させた後
に、観察者の目の前方に配置される回折面により回折す
ることで、観察者に画像を視認させることができる。こ
れにより、重量の大きな表示部を観察者の頭部の側方に
配置できる。また、その反射面と回折面とが形成されて
いる光路変更面形成部は、観察者の頭部側方から目の前
方の間において頭部外周に沿い曲げられているので、観
察者の頭部から前方への突出量を小さくできる。
According to the structure of the present invention, the image display light emitted from the display section on the side of the observer's head is reflected by the reflecting surface disposed between the display section and the observer's eyes. After that, the image can be visually recognized by the observer by diffracting the light by the diffraction surface arranged in front of the observer's eyes. Thus, the display unit having a large weight can be arranged beside the head of the observer. Further, the optical path changing surface forming portion on which the reflection surface and the diffraction surface are formed is bent along the outer periphery of the head between the side of the observer's head and the front of the eyes, so that the observer's head is The amount of protrusion forward from the part can be reduced.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0007】図1、図2に示す頭部装着型表示装置1
は、表示部2と、バイザー(光路変更面形成部)3と、
保持部4とを備える。
A head mounted display 1 shown in FIGS. 1 and 2
Is a display unit 2, a visor (optical path changing surface forming unit) 3,
And a holding unit 4.

【0008】その保持部4は、本実施形態では観察者5
の頭部外周に嵌め合わされることで装着されるバンド状
とされている。この保持部4により、表示部2とバイザ
ー3とが保持される。なお、この保持部4は観察者5の
頭部に装着できるものであれば形態は限定されず、例え
ばヘルメットや帽子状であってもよく、また、頭部に直
接に装着されるものに限定されず、帽子やヘルメット等
を介して装着されるものでもよい。なお、本件発明にお
いて頭部とは、顔面を含む頸部から上の部分を言う。
In the present embodiment, the holder 4 is provided with an observer 5.
And a band shape to be worn by being fitted to the outer periphery of the head. The display unit 2 and the visor 3 are held by the holding unit 4. The form of the holding portion 4 is not limited as long as it can be mounted on the head of the observer 5, and may be, for example, a helmet or a hat, or is limited to a device directly mounted on the head. Instead, it may be worn via a hat or a helmet. In the present invention, the head refers to a portion above the neck including the face.

【0009】その表示部2は観察者5の頭部一側方に配
置され、信号ケーブル2aを介してコンピュータ等によ
り構成される画像信号発生源(図示省略)に接続され、
その画像信号に基づき図中1点鎖線で示すように画像表
示光Lを前方に出射する。この表示部2は、例えば、バ
ックライト付液晶表示器やCRTディスプレイ等により
構成できる。なお、その表示部2の内部にレンズ系を内
蔵し、そのレンズ系を介して画像表示光Lを出射しても
よい。
The display unit 2 is arranged on one side of the head of the observer 5 and connected to an image signal source (not shown) constituted by a computer or the like via a signal cable 2a.
Based on the image signal, the image display light L is emitted forward as indicated by the dashed line in the figure. The display unit 2 can be configured by, for example, a liquid crystal display with a backlight, a CRT display, or the like. Note that a lens system may be built in the display unit 2 and the image display light L may be emitted through the lens system.

【0010】そのバイザー3は、観察者5の頭部両側方
から両目の前方の間において頭部外周に沿い曲げられて
いるものであって、一端部が頭部一側方において表示部
2を介して保持部4により支持され、他端部が頭部他側
方において保持部4により支持される。このバイザー3
は、例えば平板状のアクリル基板を、平面視で長軸半径
130mm、短軸半径100mmの楕円形の筒の周面に
沿うように湾曲することで構成できる。
The visor 3 is bent along the outer periphery of the head between both sides of the head of the observer 5 and in front of both eyes. The other end is supported by the holding portion 4 on the other side of the head. This visor 3
Can be configured by, for example, bending a flat acrylic substrate along a peripheral surface of an elliptical cylinder having a major axis radius of 130 mm and a minor axis radius of 100 mm in plan view.

【0011】そのバイザー3に、その表示部2と観察者
5の目との間に配置される反射面10と、観察者5の一
方の目の前方に配置される回折面11とが形成されてい
る。上記表示部2から出射される画像表示光Lは、その
反射面10により反射された後に、その回折面11によ
り回折されることで、その観察者5の一方の目に導かれ
る。これにより、観察者5は画像表示光Lにより形成さ
れる表示虚像を視認できると共に、回折面11を透過す
る光により前方の実在物を視認できる。
On the visor 3, a reflecting surface 10 arranged between the display unit 2 and the eyes of the observer 5 and a diffraction surface 11 arranged in front of one eye of the observer 5 are formed. ing. The image display light L emitted from the display section 2 is reflected by the reflection surface 10 and then diffracted by the diffraction surface 11 to be guided to one eye of the observer 5. Thereby, the observer 5 can visually recognize the display virtual image formed by the image display light L, and also can visually recognize the real entity ahead by the light transmitted through the diffraction surface 11.

【0012】その回折面11は、例えば図3の(1)に
示すように、バイザー3の構成材料となる平板状のアク
リル基板3′上に、フォトレジスト等の感光材料を塗布
し、その感光材料を一定波長(例えば488nm)のレ
ーザー光を用いる2光束干渉法により露光し、上記のよ
うに画像表示光Lを回折するための干渉縞を現像してホ
ログラムを生成することで得られる。また、その反射面
10は、例えばアルミなどの金属反射膜をそのアクリル
基板上成膜することで得られる。さらに、その回折面1
1を構成するホログラムと反射面10を構成する反射膜
の上に、保護膜12として酸化珪素膜等を成膜する。し
かる後に、そのアクリル基板を図3の(2)に示すよう
に湾曲することで、上記のバイザー3を得る。なお、2
光束干渉法によりホログラムを生成して回折面11を形
成する場合、その露光用のレーザー光は、収差が可及的
に小さくなるように設計された光学系にて広げられるよ
うにするのが好ましい。
The diffraction surface 11 is, for example, as shown in FIG. 3A, a photosensitive material such as a photoresist is coated on a flat acrylic substrate 3 'which is a constituent material of the visor 3, and the photosensitive material is exposed. It is obtained by exposing the material by a two-beam interference method using a laser beam of a certain wavelength (for example, 488 nm), and developing interference fringes for diffracting the image display light L to generate a hologram as described above. The reflection surface 10 can be obtained by forming a metal reflection film such as aluminum on the acrylic substrate. Furthermore, the diffraction surface 1
A silicon oxide film or the like is formed as a protective film 12 on the hologram constituting the reflective surface 1 and the reflective film constituting the reflective surface 10. Thereafter, the visor 3 is obtained by bending the acrylic substrate as shown in FIG. 3 (2). In addition, 2
When the hologram is generated by the light beam interference method to form the diffraction surface 11, it is preferable that the laser beam for exposure is spread by an optical system designed so that aberration is reduced as much as possible. .

【0013】上記構成によれば、観察者5の頭部側方の
表示部2から出射される画像表示光Lを、その表示部2
と観察者5の目との間に配置される反射面10により反
射させた後に、観察者5の目の前方に配置される回折面
11により回折することで、観察者5に画像を視認させ
ることができる。これにより、重量の大きな表示部2を
観察者5の頭部の側方に配置できる。また、その反射面
10と回折面11とが形成されているバイザー3は、観
察者5の頭部側方から目の前方の間において頭部外周に
沿い曲げられているので、観察者5の頭部から前方への
突出量を小さくできる。よって、頭部装着型表示装置1
は全体の重量バランスが向上して装着感が良好なものと
なり、また、周囲の障害物等と干渉して破損するのが防
止される。また、バイザー3が反射面10と回折面11
の形成部を兼用することで、部品点数を少なくして軽量
化を図ることができる。
According to the above configuration, the image display light L emitted from the display unit 2 on the side of the head of the observer 5 is transmitted to the display unit 2.
After being reflected by the reflecting surface 10 disposed between the observer 5 and the eyes of the observer 5, the image is visually recognized by the observer 5 by being diffracted by the diffractive surface 11 disposed in front of the eyes of the observer 5. be able to. Thereby, the display unit 2 having a large weight can be arranged on the side of the head of the observer 5. Further, the visor 3 on which the reflection surface 10 and the diffraction surface 11 are formed is bent along the outer periphery of the head between the side of the head of the observer 5 and the front of the eyes. The amount of projection from the head forward can be reduced. Therefore, the head-mounted display device 1
Is improved in the overall weight balance to provide a good feeling of wearing, and is prevented from being damaged by interference with surrounding obstacles and the like. In addition, the visor 3 has a reflection surface 10 and a diffraction surface 11.
By also using the forming part, the number of parts can be reduced and the weight can be reduced.

【0014】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、回折面の干渉縞を計算により求めて印刷や
機械的加工により得る計算機ホログラムにより構成して
もよい。また、反射面を誘電体多層膜により構成しても
よい。また、上記実施形態の頭部装着型表示装置は片眼
用であるが、表示部と反射面と回折面とが体軸を中心と
して左右対称位置に設けられている両眼用であってもよ
い。また、上記実施形態のバイザーは観察者の頭部両側
方から両目の前方の間において頭部外周に沿い湾曲され
ているが、観察者の頭部一側方から片方の目の前方の間
において頭部外周に沿い曲げられていれば足りる。ま
た、上記実施形態のバイザーは平面視で楕円形の筒の周
面に沿うように湾曲するが、頭部外周に沿い曲げられて
いれば良く、例えば、球面、円筒面、非球面、角柱に沿
うように曲げられていてもよい。また、バイザの材質は
特に限定されず、透明なプラスチックやガラスを用いて
も良い。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, it may be constituted by a computer generated hologram obtained by calculating interference fringes on a diffraction surface and performing printing or mechanical processing. Further, the reflection surface may be constituted by a dielectric multilayer film. Further, the head-mounted display device of the above-described embodiment is for one eye, but may be for two eyes in which the display unit, the reflection surface, and the diffraction surface are provided at symmetrical positions about the body axis. Good. Further, the visor of the above embodiment is curved along the outer periphery of the head between the sides of the observer's head and the front of both eyes, but between the side of the observer's head and the front of one eye. It is enough if it is bent along the circumference of the head. In addition, the visor of the above embodiment is curved along the peripheral surface of the elliptical cylinder in plan view, but may be bent along the outer periphery of the head, for example, a spherical surface, a cylindrical surface, an aspheric surface, a prism. It may be bent along. The material of the visor is not particularly limited, and transparent plastic or glass may be used.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、全体の重量バランスを
向上して装着感を良好なものにでき、また、周囲の障害
物等と干渉して破損するのを防止できる頭部装着型表示
装置を提供できる。
According to the present invention, the head-mounted display can improve the weight balance of the entire body and improve the feeling of wearing, and can prevent damage due to interference with surrounding obstacles and the like. Equipment can be provided.

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

【図1】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の斜視
FIG. 1 is a perspective view of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の平面
FIG. 2 is a plan view of the head-mounted display device according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の
(1)は要部の製造工程説明図、(2)は要部の平面構
成説明図
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of a main part of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention; FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 表示部 3 バイザー(光路変更面形成部) 4 保持部 5 観察者 10 反射面 11 回折面 Reference Signs List 2 display unit 3 visor (optical path changing surface forming unit) 4 holding unit 5 observer 10 reflecting surface 11 diffraction surface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者の頭部側方において画像表示光を
出射する表示部と、 観察者の頭部側方から目の前方の間において頭部外周に
沿い曲げられている光路変更面形成部と、 その表示部と光路変更面形成部とを保持すると共に観察
者の頭部に装着される保持部とを備え、 その光路変更面形成部に、その表示部と観察者の目との
間に配置される反射面と、観察者の目の前方に配置され
る回折面とが、その画像表示光を反射させた後に回折さ
せることで観察者の目に導くことができるように形成さ
れていることを特徴とする頭部装着型表示装置。
1. A display section for emitting image display light on the side of the observer's head, and an optical path changing surface formed along the outer periphery of the head between the observer's head side and the front of the eyes. And a holding unit that holds the display unit and the optical path changing surface forming unit and is mounted on the observer's head. The optical path changing surface forming unit includes a display unit and an observer's eye. The reflection surface disposed between the light source and the diffraction surface disposed in front of the observer's eye is formed so that the image display light can be guided after being reflected and then diffracted. A head-mounted display device comprising:
JP11528097A 1997-04-16 1997-04-16 Head mounted type display device Withdrawn JPH10288959A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11528097A JPH10288959A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Head mounted type display device

Applications Claiming Priority (1)

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JP11528097A JPH10288959A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Head mounted type display device

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ID=14658760

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11528097A Withdrawn JPH10288959A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Head mounted type display device

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Legal Events

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Effective date: 20040310