JPH11326814A - Head-mounted display device and method of producing magnified picture - Google Patents

Head-mounted display device and method of producing magnified picture

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Publication number
JPH11326814A
JPH11326814A JP12645398A JP12645398A JPH11326814A JP H11326814 A JPH11326814 A JP H11326814A JP 12645398 A JP12645398 A JP 12645398A JP 12645398 A JP12645398 A JP 12645398A JP H11326814 A JPH11326814 A JP H11326814A
Authority
JP
Japan
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image
toric
head
half mirror
display device
Prior art date
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Application number
JP12645398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Kosugi
一郎 小杉
Yoshiki Shirochi
義樹 城地
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP12645398A priority Critical patent/JPH11326814A/en
Publication of JPH11326814A publication Critical patent/JPH11326814A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a longitudinal thickness smaller while keeping the size of a generated magnified picture as it is. SOLUTION: A picture display part 1 has a height shorter than that of the aspect ratio (height to width ratio) of a picture actually shown to a user. A toric lens 2 is arranged ahead of a display screen of this picture display part 1. A toric half mirror 3 is arranged in the advancing direction of the light transmitted through the toric lens 2. The toric half mirror 3 is arranged so as to reflect the light from the picture display part 1 to ahead of the user's visual line. A concave mirror 4 is arranged in the advancing direction of the light reflected by the toric half-mirror 3. The concave mirror 4 is positively paired with the toric half mirror 3. Thus, a picture 5 displayed on the picture display part 1 is expanded in the direction of the height by an anamorphic optical system before magnified, and becomes a magnified virtual image 6 visible to the user.

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】本発明は頭部に装着して使用
される頭部装着型表示装置及びそのような頭部装着型表
示装置で表示すべき拡大画像を生成するための拡大画像
生成方法に関し、特により携帯性を高めた頭部装着型表
示装置及び携帯性の高い頭部装着型表示装置で表示する
拡大画像を生成するための拡大画像表示方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display device used by being mounted on a head and an enlarged image generating method for generating an enlarged image to be displayed on such a head-mounted display device. In particular, the present invention relates to a head-mounted display device with improved portability and an enlarged image display method for generating an enlarged image to be displayed on the head-mounted display device with high portability.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータやビデオ装置から入
力された映像の拡大虚像を観察し、利用者があたかも2
m先に50インチの大迫力画面を体感できるような頭部
装着型表示装置が発売されている。このような頭部装着
型表示装置は、リングとディスプレイ部で基本的に構成
される。リングにはパッドが設けられ、パッドを利用者
の額に押し当て、リングを頭部に掛けることで、ちょう
ど眼鏡を掛けている感覚で装着できるようになってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, an enlarged virtual image of an image input from a computer or a video device has been observed, and the
A head-mounted display device has been put on the market that allows the user to experience a 50-inch powerful screen m ahead. Such a head-mounted display device is basically composed of a ring and a display unit. A pad is provided on the ring, and the pad is pressed against the user's forehead, and the ring is hung on the head, so that the user can wear it as if wearing glasses.

【0003】図5は、従来の頭部装着型表示装置の概略
構成を示す図である。頭部装着型表示装置40には、液
晶表示パネル(LCD:Liquid Crystal Display)41
が設けられ、このLCD41にビデオ装置等から送られ
た画像が表示される。LCD41の下方には、ハーフミ
ラー42が設けられている。ハーフミラー42は、LC
D41から出射される光を利用者の視線前方に反射する
ように配置されている。ハーフミラー42から反射され
た光の光路上に、凹面ミラー43がハーフミラー42に
正対して設けられている。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional head-mounted display device. A liquid crystal display panel (LCD: Liquid Crystal Display) 41 is provided on the head-mounted display device 40.
The LCD 41 displays an image sent from a video device or the like. Below the LCD 41, a half mirror 42 is provided. The half mirror 42 is LC
The light emitted from D41 is arranged so as to be reflected forward of the user's line of sight. On the optical path of the light reflected from the half mirror 42, a concave mirror 43 is provided to face the half mirror 42.

【0004】このような頭部装着型表示装置40のLC
D41に画像が表示されると、その画像はハーフミラー
42により、利用者の前方に向かって反射される。ハー
フミラー42で反射された画像は、凹面ミラー43で反
射されて、再びハーフミラー42に戻される。凹面ミラ
ー43で反射されることで、LCD41に表示された画
像の拡大虚像が生成される。凹面ミラー43から戻され
た拡大虚像は、ハーフミラー42を透過し、利用者の目
の網膜に結像する。
The LC of such a head mounted display device 40
When an image is displayed on D41, the image is reflected by the half mirror 42 toward the front of the user. The image reflected by the half mirror 42 is reflected by the concave mirror 43 and returned to the half mirror 42 again. By being reflected by the concave mirror 43, an enlarged virtual image of the image displayed on the LCD 41 is generated. The enlarged virtual image returned from the concave mirror 43 transmits through the half mirror 42 and forms an image on the retina of the user's eye.

【0005】このような頭部装着型表示装置を用いれ
ば、利用者は、場所をとらずに大画面の映像を楽しむこ
とが可能となる。
By using such a head-mounted display device, a user can enjoy a large-screen image without taking up space.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の頭部装
着型表示装置は、装着した際の前後方向の厚みが大き
く、携帯性が十分であるとはいえなかった。頭部装着型
表示装置を薄型化するためには、頭部装着型表示装置に
使用する液晶表示パネルを小さくする必要がある。とこ
ろが、液晶表示パネルを小さくすると、生成される拡大
虚像のサイズも小さくなるため、好ましくない。
However, the conventional head mounted display has a large thickness in the front-rear direction when worn, and cannot be said to be sufficiently portable. In order to reduce the thickness of the head mounted display, it is necessary to reduce the size of the liquid crystal display panel used for the head mounted display. However, reducing the size of the liquid crystal display panel is not preferable because the size of the generated enlarged virtual image also decreases.

【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、生成される拡大画像の大きさはそのままで、
前後方向の厚さを薄く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。
The present invention has been made in view of such a point, and the size of an enlarged image to be generated is not changed.
An object of the present invention is to provide a head-mounted display device capable of reducing the thickness in the front-rear direction.

【0008】また、本発明の他の目的は、薄型化を図っ
た頭部装着型表示装置の拡大画像を、薄型化を図る前と
同じ大きさで表示するための拡大画像表示方法を提供す
ることである。
Another object of the present invention is to provide an enlarged image display method for displaying an enlarged image of a thinned head-mounted display device at the same size as before the thickness reduction. That is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、頭部に装着して使用される頭部装着型表
示装置において、画像を表示する画像表示部と、前記画
像表示部の画像を表示する面の前方に配置され、前記画
像表示部の画像サイズを補正するトーリックレンズと、
前記トーリックレンズを透過した光を反射するように配
置されたトーリックハーフミラーと、前記トーリックハ
ーフミラーで反射された光の光路上に、前記トーリック
ハーフミラーに正対して配置された凹面ミラーと、を有
することを特徴とする頭部装着型表示装置が提供され
る。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a head-mounted display device used by being mounted on a head, an image display unit for displaying an image, and the image display unit A toric lens arranged in front of the surface displaying the image of the image display unit, and correcting the image size of the image display unit,
A toric half mirror arranged to reflect the light transmitted through the toric lens, and a concave mirror arranged on the optical path of the light reflected by the toric half mirror, facing the toric half mirror, There is provided a head-mounted display device having

【0010】このような頭部装着型表示装置によれば、
画像表示部に画像が表示されると、その画像の光がトー
リックレンズを通して出力される。トーリックレンズを
透過した画像は、画像サイズが補正されトーリックハー
フミラーで反射される。反射された光は凹面ミラーで反
射され、トーリックハーフミラーに返される。この際、
サイズが補正された画像の拡大虚像が生成される。凹面
ミラーから反射された画像は、トーリックハーフミラー
を透過して出力される。出力される画像は、画面のサイ
ズが補正され、そして拡大された虚像である。
According to such a head mounted display device,
When an image is displayed on the image display unit, light of the image is output through the toric lens. The image transmitted through the toric lens is corrected in image size and reflected by the toric half mirror. The reflected light is reflected by the concave mirror and returned to the toric half mirror. On this occasion,
An enlarged virtual image of the image whose size has been corrected is generated. The image reflected from the concave mirror is transmitted through the toric half mirror and output. The output image is a virtual image whose screen size has been corrected and enlarged.

【0011】また、上記課題を解決するために、頭部に
装着して使用される頭部装着型表示装置で表示すべき拡
大画像を生成するための拡大画像生成方法おいて、前記
画像表示部の表示する画像の縦横比をトーリックレンズ
によって補正し、前記トーリックレンズで補正された補
正画像をトーリックハーフミラーで反射し、前記トーリ
ックハーフミラーで反射された補正画像を凹面ミラーに
よって前記ハーフミラー部に向かって反射することで、
前記補正画像の拡大虚像を生成する、ことを特徴とする
拡大画像生成方法が提供される。このような拡大画像生
成方法によれば、画像表示部で表示した画像の縦横比が
トーリックレンズで補正され、補正画像となる。補正画
像はトーリックハーフミラーで反射される。反射された
補正画像が凹面ミラーで反射することで拡大虚像が生成
される。この拡大虚像を視認することで、利用者は、縦
横比が補正された拡大画像を見ることができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided an enlarged image generating method for generating an enlarged image to be displayed on a head mounted display used by being mounted on a head. The aspect ratio of the displayed image is corrected by a toric lens, the corrected image corrected by the toric lens is reflected by a toric half mirror, and the corrected image reflected by the toric half mirror is reflected by the concave mirror to the half mirror unit. By reflecting toward
An enlarged image generation method is provided, wherein an enlarged virtual image of the corrected image is generated. According to such an enlarged image generation method, the aspect ratio of the image displayed on the image display unit is corrected by the toric lens, and the corrected image is obtained. The corrected image is reflected by the toric half mirror. The reflected virtual image is reflected by the concave mirror to generate an enlarged virtual image. By visually recognizing the enlarged virtual image, the user can see the enlarged image whose aspect ratio has been corrected.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明の原理図である。
本発明の頭部装着型表示装置は、アナモルフィック光学
系(像面上で縦方向と横方法との倍率が異なる像を生成
する光学系)を採用している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
The head-mounted display device of the present invention employs an anamorphic optical system (an optical system that generates images having different magnifications in the vertical and horizontal directions on the image plane).

【0013】画像表示部1は、実際に利用者に見せる画
像のアスペクト比(縦横比)よりも、縦方向の長さが短
くなっている(図の例では、0.7倍に縮小してい
る)。この画像表示部1の表示画面の前方には、トーリ
ックレンズ(Toriclens) 2が配置されている。トーリッ
クレンズ2の裏面(画像表示部1に向いた面を表面とす
る)は、画像表示部1が表示する画像を縦方向に引き延
ばすような屈折を引き起こすことのできる円環面であ
る。トーリックレンズ2を透過した光の進行方向には、
トーリックハーフミラー3が配置されている。トーリッ
クハーフミラー3の表面(画像表示部1やトーリックレ
ンズ2の方を向いた面)の形状は、円環面(トーリック
面)である。トーリックハーフミラー3は、画像表示部
1からの光を利用者の視線前方へ反射するように配置さ
れている。トーリックハーフミラー3で反射された光の
進行方向には、凹面ミラー4が配置されている。凹面ミ
ラー4は、トーリックハーフミラー3に正対している。
凹面ミラー4の焦点距離は、画像表示部1から凹面ミラ
ー4までの光路長よりも長い。そのため、画像表示部1
で表示された画像が凹面ミラー4で反射すると、拡大さ
れた虚像が生成される。
The length of the image display unit 1 in the vertical direction is shorter than the aspect ratio (aspect ratio) of the image actually shown to the user (in the example of FIG. There). A toric lens (Toriclens) 2 is arranged in front of the display screen of the image display unit 1. The back surface of the toric lens 2 (the surface facing the image display unit 1 is a front surface) is an annular surface that can cause refraction such that the image displayed by the image display unit 1 is elongated in the vertical direction. In the traveling direction of the light transmitted through the toric lens 2,
A toric half mirror 3 is provided. The shape of the surface of the toric half mirror 3 (the surface facing the image display unit 1 and the toric lens 2) is an annular surface (a toric surface). The toric half mirror 3 is arranged so as to reflect light from the image display unit 1 forward of the user's line of sight. A concave mirror 4 is arranged in the traveling direction of the light reflected by the toric half mirror 3. The concave mirror 4 faces the toric half mirror 3.
The focal length of the concave mirror 4 is longer than the optical path length from the image display unit 1 to the concave mirror 4. Therefore, the image display unit 1
Is reflected by the concave mirror 4, an enlarged virtual image is generated.

【0014】このような光学系の頭部装着型表示装置に
よれば、画像表示部1に表示された画像5はトーリック
レンズ2を透過し、トーリックハーフミラー3で反射さ
れる。これにより、縦方向に短くなっていた画像5の縦
横比(21:40)が、実際に利用者に見せようとする
画像の縦横比(3:4)に戻される。トーリックハーフ
ミラー3で反射された光は凹面レンズ4に向かって進
み、凹面レンズ4で反射される。これより、画像5の拡
大虚像6が生成される。凹面レンズ4で反射された光
は、トーリックハーフミラー3を透過し、出射光とな
る。利用者は、この出射光を見ることで拡大虚像6を視
認することができる。利用者が見る拡大画像は、画像表
示部1に表示された画像5よりも、縦方向に引き延ばさ
れている。
According to the head mounted display device having such an optical system, the image 5 displayed on the image display unit 1 is transmitted through the toric lens 2 and reflected by the toric half mirror 3. As a result, the aspect ratio (21:40) of the image 5 that has been shortened in the vertical direction is returned to the aspect ratio (3: 4) of the image that is actually to be shown to the user. The light reflected by the toric half mirror 3 travels toward the concave lens 4 and is reflected by the concave lens 4. Thus, an enlarged virtual image 6 of the image 5 is generated. The light reflected by the concave lens 4 passes through the toric half mirror 3 and becomes emitted light. The user can visually recognize the enlarged virtual image 6 by looking at the emitted light. The enlarged image viewed by the user is longer than the image 5 displayed on the image display unit 1 in the vertical direction.

【0015】このように、トーリックレンズを用いて画
像表示装置の拡大虚像を生成する事により、画像表示部
の前後方向の長さを短くし、縦横比を変換して拡大虚像
を生成することができる。その結果、従来よりも縦方向
の長さの短い画像表示部1を使用することができ、頭部
装着型表示装置自身の厚みを薄くすることが可能とな
る。しかも、利用者が視認する拡大虚像6の大きさは従
来のままである。
As described above, by generating the enlarged virtual image of the image display device using the toric lens, it is possible to reduce the length of the image display unit in the front-rear direction and convert the aspect ratio to generate the enlarged virtual image. it can. As a result, it is possible to use the image display unit 1 having a shorter length in the vertical direction than before, and it is possible to reduce the thickness of the head mounted display device itself. In addition, the size of the enlarged virtual image 6 visually recognized by the user remains the same.

【0016】以下に、図1に示したような光学系の頭部
装着型表示装置の構造を、具体的に説明する。図2は、
本発明の頭部装着型表示装置の概略断面図である。図2
において、本発明のトーリックレンズ使用の頭部装着型
表示装置10には、バックライト11が設けられ、左右
にそれぞれ設けられた液晶表示パネル(LCD)12を
上方から照明している。LCD12の先にはLCD12
の表示映像を補正するトーリックレンズ13が設けら
れ、その先にはLCD12の表示映像を反射するトーリ
ックハーフミラー14が設けられている。トーリックハ
ーフミラー14は、LCD12からの光を利用者の視線
前方へ反射するような角度で配置されている。トーリッ
クハーフミラー14で反射される光の進行方向には、凹
面ハーフミラー15が設けられている。この凹面ハーフ
ミラー15は、トーリックハーフミラー14に対して正
対している。利用者からみて凹面ハーフミラー15の先
には、液晶シャッター16が設けられている。液晶シャ
ッター16は透明度を調節することができ、頭部装着型
表示装置10の外部から入射する光の量を自由に変える
ことができる。
The structure of the optical head mounted display device shown in FIG. 1 will be specifically described below. FIG.
1 is a schematic sectional view of a head-mounted display device according to the present invention. FIG.
In the head-mounted display device 10 using a toric lens of the present invention, a backlight 11 is provided to illuminate a liquid crystal display panel (LCD) 12 provided on the left and right from above. Behind LCD12, LCD12
Is provided, and a toric half mirror 14 for reflecting the display image on the LCD 12 is provided ahead of the toric lens 13. The toric half mirror 14 is arranged at an angle such that the light from the LCD 12 is reflected forward of the user's line of sight. A concave half mirror 15 is provided in the traveling direction of the light reflected by the toric half mirror 14. The concave half mirror 15 faces the toric half mirror 14. A liquid crystal shutter 16 is provided ahead of the concave half mirror 15 as viewed from the user. The transparency of the liquid crystal shutter 16 can be adjusted, and the amount of light incident from the outside of the head-mounted display device 10 can be freely changed.

【0017】このような頭部装着型表示装置10におい
て、ビデオ装置などから送られてくる映像は、LCD1
2に表示される。LCD12のうち、左側に設けられた
LCDには左目用の映像が表示され、右側に設けられた
LCDには右目用の映像が表示される。LCD12に表
示された映像の光は、トーリックレンズ13を介してト
ーリックハーフミラー14に照射する。その映像はトー
リックハーフミラー14により反射され、さらに凹面ハ
ーフミラー15で拡大して反射されて、再びトーリック
ハーフミラー14を通り利用者の目21に達する。これ
により、利用者は、仮想的な画面22に映し出された拡
大虚像を視認することができる。
In such a head-mounted display device 10, an image transmitted from a video device or the like is transmitted to the LCD 1.
2 is displayed. The LCD provided on the left side of the LCD 12 displays an image for the left eye, and the LCD provided on the right side displays an image for the right eye. Light of an image displayed on the LCD 12 irradiates a toric half mirror 14 via a toric lens 13. The image is reflected by the toric half mirror 14, further expanded and reflected by the concave half mirror 15, and reaches the user's eyes 21 again through the toric half mirror 14. Thereby, the user can visually recognize the enlarged virtual image projected on the virtual screen 22.

【0018】このように、利用者は頭部装着型表示装置
を装着して画面22上に表示される大画面映像を見るこ
とができる。目21で見る画面22の大きさは、LCD
12画像が目21に入射するときの視野角と、目で見て
いる全視野角の比で感じるものであるが、本例では、視
野角を30°に設定しているので、2mの虚像距離に換
算すると、52型の大画面を見ていることになる。
As described above, the user can wear the head-mounted display device and view a large-screen image displayed on the screen 22. The size of the screen 22 seen by the eyes 21 is LCD
Although the image is felt by the ratio of the viewing angle when the 12 images enter the eye 21 and the total viewing angle seen by the eyes, in this example, since the viewing angle is set to 30 °, a virtual image of 2 m is obtained. In terms of distance, you are looking at a large 52-inch screen.

【0019】図3は、トーリックレンズの形状を示す図
である。図に示すように、トーリックレンズ13は、縦
方向と横方向の双方に異なる曲率(縦方向の曲率が
「A」、横方向の曲率が「B」)を有する円環面で形成
される。トーリックハーフミラー14の表面形状の同様
である。トーリックレンズ13およびトーリックハーフ
ミラー14の非球面(Aspherical Surface)は、円筒面で
も良いが、図3に示したように曲率補正をすることで、
性能を良くすることができる。なお、トーリックレンズ
13とトーリックハーフミラー14とは、非球面による
歪みを相対的に打ち消す働きを有している。
FIG. 3 is a diagram showing the shape of the toric lens. As shown in the figure, the toric lens 13 is formed of an annular surface having different curvatures in the vertical and horizontal directions (the vertical curvature is “A” and the horizontal curvature is “B”). The surface shape of the toric half mirror 14 is the same. The aspherical surface (Aspherical Surface) of the toric lens 13 and the toric half mirror 14 may be a cylindrical surface, but by performing a curvature correction as shown in FIG.
Performance can be improved. The toric lens 13 and the toric half mirror 14 have a function of relatively canceling out distortion due to an aspheric surface.

【0020】ここで、例えばLCD12の前後方向の長
さを、従来の長さLに対して0.7Lと短くし、それを
トーリックレンズ13およびトーリックハーフラー14
によりアスペクト変換して復元すれば、LCD12の縦
寸法を従来の7割に小さくすることができる。それにも
とない、頭部装着型表示装置10自身の厚みをも薄くで
きる。しかも、利用者は従来と同様の大画面映像を見る
ことができる。
Here, for example, the length of the LCD 12 in the front-rear direction is reduced to 0.7 L with respect to the conventional length L, and the length is reduced to the toric lens 13 and the toric halfler 14.
When the aspect is converted and restored, the vertical dimension of the LCD 12 can be reduced to 70% of the conventional size. In addition, the thickness of the head-mounted display device 10 itself can be reduced. In addition, the user can view the same large-screen video as before.

【0021】次に、トーリックレンズ使用の頭部装着型
表示装置の回路構成を説明する。図4は、頭部装着型表
示装置の回路構成を示すブロック図である。頭部装着型
表示装置10の回路部17は、ビデオ装置等からの映像
信号の入力を受け、その映像信号に基づいて、LCD1
2を制御するものである。この回路部17は、映像処理
部17aと制御部17bとで構成されている。映像処理
部17aは、外部から入力された映像信号をLCD12
に表示可能な画像情報に変換し、LCD12へ送る。L
CD12へ送る画像情報は、表示画像を3原色(赤、
緑、青)で表現したものである。制御部17bは、映像
処理部17aに接続されており、映像処理部17aの処
理した画像を表示するために必要な制御信号やタイミン
グ信号を生成する。具体的には、水平同期信号や垂直同
期信号である。これらの制御信号は、一旦映像処理部1
7aに送られ、画像情報とともにLCD12に出力され
る。
Next, a circuit configuration of a head mounted display device using a toric lens will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the head-mounted display device. The circuit unit 17 of the head-mounted display device 10 receives an input of a video signal from a video device or the like, and based on the video signal, the LCD 1
2 is controlled. The circuit unit 17 includes a video processing unit 17a and a control unit 17b. The video processing unit 17a converts a video signal input from the outside into the LCD 12
Is converted to image information that can be displayed on the LCD 12 and sent to the LCD 12. L
The image information to be sent to the CD 12 is such that the displayed image has three primary colors (red,
Green, blue). The control unit 17b is connected to the video processing unit 17a, and generates a control signal and a timing signal necessary for displaying an image processed by the video processing unit 17a. Specifically, it is a horizontal synchronization signal or a vertical synchronization signal. These control signals are sent to the video processing unit 1 once.
7a and output to the LCD 12 together with the image information.

【0022】このような回路において、VTR等から映
像信号が入力されると、映像処理部17aにより、LC
D12で表示可能な形式の画像情報に変換される。同時
に、制御部17bにより、画像表示に必要な制御信号が
映像処理部17aに送られる。映像処理部17aは、R
(赤)、G(緑)、B(青)で表現した映像情報を、制
御部17bから送られた同期信号とともにLCD12へ
送出する。LCD12は、映像処理部17aから送られ
た映像情報に基づく映像を画面に表示する。なお、この
例では、垂直方向に600ドット×水平方向に800ド
ットのSVGA(Super Video Graphics Array)規格に適
合したを使用している。
In such a circuit, when a video signal is input from a VTR or the like, the video processing
The data is converted into image information in a format that can be displayed in D12. At the same time, a control signal required for image display is sent to the video processing unit 17a by the control unit 17b. The video processing unit 17 a
The video information expressed in (red), G (green), and B (blue) is transmitted to the LCD 12 together with the synchronization signal transmitted from the control unit 17b. The LCD 12 displays an image on the screen based on the image information sent from the image processing unit 17a. Note that, in this example, an image conforming to the SVGA (Super Video Graphics Array) standard of 600 dots in the vertical direction and 800 dots in the horizontal direction is used.

【0023】以上説明したように本発明のトーリックレ
ンズ使用の頭部装着型表示装置は、液晶表示パネルの表
示映像を補正するトーリックレンズと、液晶表示パネル
の表示映像を反射するトーリックミラーとによりアナモ
ルフィック光学系を形成している。その結果、液晶表示
パネルの前後方向の長さを短くし、それをトーリックレ
ンズおよびトーリックミラーによりアスペクト変換して
復元できる。これにより、利用者が視認する画像の大き
さを変えずに液晶表示パネルの縦寸法を小さくすること
ができ、頭部装着型表示装置自身の厚みを薄くすること
ができる。
As described above, the head mounted display using a toric lens according to the present invention has an analog toric lens that corrects the image displayed on the liquid crystal display panel and a toric mirror that reflects the image displayed on the liquid crystal display panel. A morphic optical system is formed. As a result, the length of the liquid crystal display panel in the front-rear direction can be shortened, and it can be restored by aspect conversion using a toric lens and a toric mirror. Thereby, the vertical dimension of the liquid crystal display panel can be reduced without changing the size of the image visually recognized by the user, and the thickness of the head mounted display device itself can be reduced.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明の頭部装着型
表示装置では、画像表示部の画像をトーリックレンズと
トーリックハーフミラーとにより凹面ミラーへ照射する
ようにしたため、利用者が視認する画像の大きさを変え
ずに画像表示部の縦寸法を小さくすることができ、頭部
装着型表示装置自身の厚みを薄くすることができる。ま
た、本発明の拡大虚像生成方法によれば、画像の縦横比
をトーリックレンズによって補正し、補正後の画像の拡
大虚像を生成するようにしたため、薄型化を図るために
縦方向に縮小された画像であっても、薄型化を図る前と
同じ大きさの拡大虚像を生成することができる。
As described above, in the head-mounted display device of the present invention, the image on the image display section is radiated to the concave mirror by the toric lens and the toric half mirror, so that the image visually recognized by the user. The vertical dimension of the image display unit can be reduced without changing the size of the head-mounted display device, and the thickness of the head-mounted display device itself can be reduced. Further, according to the enlarged virtual image generation method of the present invention, the aspect ratio of the image is corrected by the toric lens, and an enlarged virtual image of the corrected image is generated. Even if it is an image, it is possible to generate an enlarged virtual image of the same size as before the reduction in thickness.

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

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】本発明の頭部装着型表示装置の概略断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a head mounted display device of the present invention.

【図3】トーリックレンズの形状を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a shape of a toric lens.

【図4】頭部装着型表示装置の回路構成を示すブロック
図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the head-mounted display device.

【図5】従来の頭部装着型表示装置の概略構成を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional head-mounted display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…画像表示部、2…トーリックレンズ、3…トーリッ
クハーフミラー、4…凹面ミラー、5…画像、6…拡大
虚像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display part, 2 ... Toric lens, 3 ... Toric half mirror, 4 ... Concave mirror, 5 ... Image, 6 ... Enlarged virtual image

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 頭部に装着して使用される頭部装着型表
示装置において、 画像を表示する画像表示部と、 前記画像表示部の画像を表示する面の前方に配置され、
前記画像表示部の画像サイズを補正するトーリックレン
ズと、 前記トーリックレンズを透過した光を反射するように配
置されたトーリックハーフミラーと、 前記トーリックハーフミラーで反射された光の光路上
に、前記トーリックハーフミラーに正対して配置された
凹面ミラーと、 を有することを特徴とする頭部装着型表示装置。
1. A head-mounted display device used by being mounted on a head, comprising: an image display unit that displays an image; and an image display unit that is disposed in front of a surface of the image display unit that displays an image.
A toric lens for correcting the image size of the image display unit, a toric half mirror arranged to reflect the light transmitted through the toric lens, and the toric on the optical path of the light reflected by the toric half mirror. A concave mirror arranged to face the half mirror, and a head-mounted display device comprising:
【請求項2】 前記トーリックレンズは、前記画像表示
部が表示する画像を縦方向に拡大するような非球面を有
していることを特徴とする請求項1記載の頭部装着型表
示装置。
2. The head-mounted display device according to claim 1, wherein the toric lens has an aspheric surface that enlarges an image displayed by the image display unit in a vertical direction.
【請求項3】 頭部に装着して使用される頭部装着型表
示装置で表示すべき拡大画像を生成するための拡大画像
生成方法おいて、 前記画像表示部の表示する画像の縦横比をトーリックレ
ンズによって補正し、 前記トーリックレンズで補正された補正画像をトーリッ
クハーフミラーで反射し、 前記トーリックハーフミラーで反射された補正画像を凹
面ミラーによって前記ハーフミラー部に向かって反射す
ることで、前記補正画像の拡大虚像を生成する、 ことを特徴とする拡大画像生成方法。
3. An enlarged image generating method for generating an enlarged image to be displayed on a head-mounted display device used by being mounted on a head, wherein an aspect ratio of an image displayed by the image display unit is determined. Corrected by a toric lens, the corrected image corrected by the toric lens is reflected by a toric half mirror, and the corrected image reflected by the toric half mirror is reflected toward the half mirror unit by a concave mirror, An enlarged image generation method, characterized in that an enlarged virtual image of the corrected image is generated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106842573A (en) * 2017-01-26 2017-06-13 西安可视可觉网络科技有限公司 A kind of AR or VR imaging methods and can be used for the glasses of AR or VR
CN113687503A (en) * 2021-09-03 2021-11-23 上海睿视健康科技有限公司 Video playing device

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