JPWO2019044501A1 - Head mounted display - Google Patents

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朋一 梅澤
朋一 梅澤
隆 薬師寺
隆 薬師寺
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    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/64Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers

Abstract

ブラックマトリクスの視認性を低下させつつ、シャープな画像表示を実現するヘッドマウントディスプレイを提供する。ヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに表示された画像を拡大する拡大光学系と、ディスプレイパネルと拡大光学系との間の光路に配置されたマイクロレンズアレイとを備える。マイクロレンズアレイは凹レンズが複数配列されてなり、凹レンズの凹面を拡大光学系に向けて配置されている。Provided is a head mounted display that realizes sharp image display while lowering the visibility of a black matrix. The head-mounted display includes a display panel, an enlargement optical system for enlarging an image displayed on the display panel, and a microlens array arranged in an optical path between the display panel and the enlargement optical system. The microlens array is configured by arranging a plurality of concave lenses, and is arranged with the concave surface of the concave lens facing the magnifying optical system.

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。   The present invention relates to a head mounted display.

ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼球の至近距離に映像を表示するディスプレイである。ヘッドマウントディスプレイとしては、特許文献1に開示されるようなゴーグル型および特許文献2に開示されるような眼鏡型などがある。いずれの場合もヘッドマウントディスプレイにおいては、ユーザの眼前に視野角の広い映像を表示させるために曲率の高い光学レンズを採用している。   The head mounted display is a display that displays an image at a close distance to the user's eyeball. Examples of the head mounted display include a goggle type disclosed in Patent Document 1 and an eyeglass type disclosed in Patent Document 2. In any case, the head mounted display employs an optical lens having a high curvature in order to display an image with a wide viewing angle in front of the user's eyes.

このように眼前に視野角の広い映像を表示させるために曲率の高い光学レンズを用いるヘッドマウントディスプレイでは、ディスプレイパネルの画素が拡大して見えるため、画素間のブラックマトリクス(画素格子)が目立ってしまい、画素がドットの並びとして視認されて画質が低下するという問題がある。   As described above, in a head mounted display using an optical lens having a high curvature in order to display an image having a wide viewing angle in front of the eyes, since the pixels of the display panel appear to be enlarged, a black matrix (pixel grid) between the pixels is conspicuous. As a result, there is a problem that the pixels are visually recognized as a row of dots and the image quality is reduced.

この画質の低下を抑制する手法として、ディスプレイパネルと接眼レンズとの間に光学ローパスフィルタとして作用する、マイクロレンズアレイなどの光学素子を備えることが特許文献3に提案されている。   As a method for suppressing the deterioration of the image quality, Patent Document 3 proposes to provide an optical element such as a microlens array between the display panel and the eyepiece, which acts as an optical low-pass filter.

特開2011−145607号公報JP 2011-145607 A 特開平11−346336号公報JP-A-11-346336 特開2016−139112号公報JP 2016-139112 A

図8は、特許文献3のヘッドマウントディスプレイの内部構成を示す図であり、ディスプレイパネル200から接眼レンズ210への光路にマイクロレンズアレイ230を備えている。特許文献3には、このマイクロレンズアレイ230のローパスフィルタ効果、すなわち光を拡散させる効果により、画像がぼけるため、ディスプレイパネルのブラックマトリクスを目立たなくすることができる旨開示されている。   FIG. 8 is a diagram showing the internal configuration of the head mounted display of Patent Document 3, in which a microlens array 230 is provided on the optical path from the display panel 200 to the eyepiece 210. Patent Document 3 discloses that the image is blurred by the low-pass filter effect of the microlens array 230, that is, the effect of diffusing light, so that the black matrix of the display panel can be made inconspicuous.

図9に示すように、ディスプレイパネル200には赤画素212R、緑画素212G、青画素212B(これらを総称するときは「画素212」と呼ぶ)が配置されており、それらの画素212の間にはブラックマトリクス214が存在する。図8に示されるような、一般的な凸型のマイクロレンズアレイ230を、凸面が接眼レンズ側となるように配置した場合、拡散効果を得るためには、図9に示すように、凸レンズで一旦収束させた後に広がる光線を用いる必要がある。しかしながら、このような光線は、隣接画素に拡散され、さらに隣接画素を超えて拡散される可能性が高い。具体的には、赤画素212Rからマイクロレンズアレイ230に入射してその凸面232から出力されて屈折された光線240は隣接する緑画素212G側に進行する。また、緑画素212Gからマイクロレンズアレイ230に入射してその凸面232から出力されて屈折された光線242は隣接する赤画素212R側に進行する。このように各画素212を出力した光が凸面232で大きく屈折されて進行することによって、ブラックマトリクス214を超えて隣接画素側に漏れるため、ブラックマトリクスを目立たなくする効果が得られるが、画像全体のシャープネスが低下して、画像が全体的にぼけてしまうという問題がある。   As shown in FIG. 9, a red pixel 212 </ b> R, a green pixel 212 </ b> G, and a blue pixel 212 </ b> B (hereinafter, collectively referred to as “pixel 212”) are arranged on the display panel 200, and between these pixels 212. Has a black matrix 214. When a general convex microlens array 230 as shown in FIG. 8 is arranged so that the convex surface is on the eyepiece side, in order to obtain a diffusion effect, as shown in FIG. It is necessary to use a light beam that spreads after being once converged. However, such rays are likely to be diffused to neighboring pixels and further diffused beyond neighboring pixels. Specifically, the light ray 240 incident on the microlens array 230 from the red pixel 212R and output from the convex surface 232 and refracted travels to the adjacent green pixel 212G side. In addition, the light ray 242 that enters the microlens array 230 from the green pixel 212G and is output from the convex surface 232 and refracted proceeds to the adjacent red pixel 212R side. As described above, the light output from each pixel 212 is largely refracted by the convex surface 232 and travels, and leaks to the adjacent pixel side beyond the black matrix 214. Therefore, an effect of making the black matrix inconspicuous is obtained. Has a problem that the sharpness of the image is reduced and the image is totally blurred.

本発明は上記事情に鑑み、ブラックマトリクスの視認性を低下させつつ、シャープな画像表示を実現するヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a head mounted display that realizes sharp image display while lowering the visibility of a black matrix.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイパネルと、
ディスプレイパネルに表示された画像を拡大する拡大光学系と、
ディスプレイパネルと拡大光学系との間の光路に配置されたマイクロレンズアレイとを備え、
マイクロレンズアレイが、凹レンズが複数配列されてなり、凹レンズの凹面を拡大光学系に向けて配置されている。
The head mounted display of the present invention includes a display panel,
An enlargement optical system for enlarging an image displayed on the display panel,
Comprising a microlens array arranged in the optical path between the display panel and the magnifying optical system,
The microlens array is formed by arranging a plurality of concave lenses, and the concave surface of the concave lens is arranged to face the magnifying optical system.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、マイクロレンズアレイがディスプレイパネルの画像表示面に接して配置されていることが好ましい。   In the head mounted display of the present invention, it is preferable that the microlens array is arranged in contact with the image display surface of the display panel.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、凹面に反射防止機能を備えていることが好ましい。   The head mounted display of the present invention preferably has an antireflection function on the concave surface.

反射防止機能は、凹面に備えられたモスアイ構造もしくは誘電多層膜により実現することができる。   The antireflection function can be realized by a moth-eye structure provided on the concave surface or a dielectric multilayer film.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに表示された画像を拡大する拡大光学系との間の光路にマイクロレンズアレイを備えており、そのマイクロレンズアレイが複数の凹レンズが配列されてなり、凹レンズの凹面を拡大光学系に向けて配置されている。係る構成により、ブラックマトリックスの視認性を低下させ、かつ、シャープな画像表示を実現することができる。   The head mounted display of the present invention includes a microlens array in an optical path between a display panel and an enlargement optical system for enlarging an image displayed on the display panel, and the microlens array includes a plurality of concave lenses. The concave lens is arranged with the concave surface facing the magnifying optical system. With this configuration, the visibility of the black matrix can be reduced, and a sharp image display can be realized.

第1の実施形態のヘッドマウントディスプレイの構成を上方から見た図である。FIG. 2 is a diagram of the configuration of the head mounted display according to the first embodiment as viewed from above. 図1のヘッドマウントディスプレイの内部構成を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for describing an internal configuration of the head mounted display of FIG. 1. 凹マイクロレンズアレイによる効果を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an effect of the concave microlens array. 凹マイクロレンズアレイの断面図である。It is sectional drawing of a concave micro lens array. 凹マイクロレンズアレイの断面図である。It is sectional drawing of a concave micro lens array. 第2の実施形態のヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the schematic structure of the head mount display of a 2nd embodiment. 図6のヘッドマウントディスプレイの内部構成を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an internal configuration of the head mounted display of FIG. 6. 従来技術のヘッドマウントディスプレイの内部構成を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an internal configuration of a conventional head mounted display. 凸レンズからなるマイクロレンズアレイによる光拡散を説明するための図である。It is a figure for explaining light diffusion by the micro lens array which consists of a convex lens.

以下、本発明のヘッドマウントディスプレイの実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a head mounted display of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、第1の実施形態のヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mount Display)1を上方から見た概略構成図である。図1において、ゴーグル状の本体部2およびその内部構成を示すが、そのほかに、装着者が頭に装着する装着性を高めるための図示しない先頭部接触部、側頭部接触部などの各種接触部を備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a head mounted display (HMD: Head Mount Display) 1 according to the first embodiment as viewed from above. FIG. 1 shows a goggle-shaped main body 2 and its internal configuration. In addition to the above, various contacts such as a head contact portion and a head contact portion (not shown) for improving the wearability of the wearer on the head. It has a part.

HMD1は、眼前正面に備えられたディスプレイパネル10と、左右の瞳の想定位置にそれぞれ配置された接眼レンズ20と、ディスプレイパネル10から接眼レンズ20の光路に配置されたマイクロレンズアレイ(MLA:Micro Lens Allay)30とを備えている。本実施形態においては、接眼レンズ20が、ディスプレイパネル10の画像を拡大する拡大光学系を構成する。MLA30は、凹レンズが複数配列されてなる。以下において、凹MLA30、と称する。そして、凹MLA30は、凹レンズの凹面32が接眼レンズ20側となるように配置されている。   The HMD 1 includes a display panel 10 provided in front of the front of the eye, eyepieces 20 arranged at assumed positions of left and right pupils, and a microlens array (MLA: Micro) arranged in an optical path from the display panel 10 to the eyepiece 20. Lens Allay) 30. In the present embodiment, the eyepiece 20 constitutes an enlargement optical system that enlarges an image on the display panel 10. The MLA 30 includes a plurality of concave lenses arranged. Hereinafter, it is referred to as a concave MLA 30. The concave MLA 30 is arranged such that the concave surface 32 of the concave lens is on the eyepiece lens 20 side.

図2は、HMD1の内部構成を説明するための図である。
ディスプレイパネル10は、液晶パネルあるいは有機ELパネルなど軽量かつ高精細なものが望ましい。凹MLA30は、凹面32が接眼レンズ20側となるように配置されており、ディスプレイパネル10からの光は、凹MLA30を通過して凹面32から接眼レンズ20側に出射される。
FIG. 2 is a diagram for describing an internal configuration of the HMD 1.
The display panel 10 is desirably a lightweight and high-definition panel such as a liquid crystal panel or an organic EL panel. The concave MLA 30 is arranged such that the concave surface 32 is on the eyepiece lens 20 side, and light from the display panel 10 passes through the concave MLA 30 and is emitted from the concave surface 32 to the eyepiece lens 20 side.

凹MLA30は、ディスプレイパネル10と拡大光学系(ここでは接眼レンズ20)との間の光路に備えられていればよいが、隣接画素との混色を抑制する観点から、ディスプレイパネル10に近接、もしくは接して配置されていることが好ましい。ここでディスプレイパネル10の画像表示面は、ディスプレイパネル10の接眼レンズ20側に配置され、凹MLA30が、ディスプレイパネル10の画像表示面に接して配置されていることが好ましい。ディスプレイパネル10の画像表示面に接して凹MLA30が配置された構成としては、凹MLA30が画像表示面に粘着層を介して貼付されていてもよいし、接触させた状態で粘着層を備えず保持されていてもよい。また、ディスプレイパネルの製造段階で凹MLA30をディスプレイパネルに組み込んで、ディスプレイパネルとマイクロレンズアレイとが一体化されていてもよい。   The concave MLA 30 may be provided in the optical path between the display panel 10 and the magnifying optical system (here, the eyepiece 20). However, from the viewpoint of suppressing color mixing with adjacent pixels, the concave MLA 30 is close to the display panel 10 or Preferably, they are arranged in contact. Here, the image display surface of the display panel 10 is preferably arranged on the eyepiece 20 side of the display panel 10, and the concave MLA 30 is preferably arranged in contact with the image display surface of the display panel 10. As a configuration in which the concave MLA 30 is arranged in contact with the image display surface of the display panel 10, the concave MLA 30 may be attached to the image display surface via an adhesive layer, or may not be provided with an adhesive layer in a contact state. It may be held. Further, the concave MLA 30 may be incorporated into the display panel at the stage of manufacturing the display panel, and the display panel and the microlens array may be integrated.

HMD1は、ユーザの眼220が接眼レンズ20および凹MLA30を介してディスプレイパネル10に表示された画像を観察する構成である。HMDのディスプレイパネル10は小型であるが、接眼レンズ20により拡大されて観察されるため、ユーザには、あたかも眼前に大型ディスプレイがあるかのように見える。凹MLA30を備えていない状態では、接眼レンズ20による拡大作用により、ディスプレイパネル10の画素間のブラックマトリクスが目立つようになりドットの並びが強調されて視認される。しかし、本実施形態のHMD1は、凹MLA30を備えており、凹MLA30の光拡散効果により、ディスプレイパネル10のブラックマトリクスは目立たなくなる。   The HMD 1 is configured so that the user's eye 220 observes an image displayed on the display panel 10 via the eyepiece 20 and the concave MLA 30. Although the display panel 10 of the HMD is small, the display panel 10 is magnified and observed by the eyepiece 20, so that the user looks as if there is a large display in front of the eyes. In a state where the concave MLA 30 is not provided, the black matrix between the pixels of the display panel 10 becomes conspicuous due to the enlargement effect of the eyepiece 20, and the dot arrangement is emphasized and visually recognized. However, the HMD 1 of the present embodiment includes the concave MLA 30, and the light diffusion effect of the concave MLA 30 makes the black matrix of the display panel 10 inconspicuous.

図3は、凹MLA30による光拡散効果を説明するための図である。
図3に示すように、ディスプレイパネル10には、赤画素12R、緑画素12G、青画素12Bが備えられている。なお、以下において、色の区別なく画素を総称する場合には、単に「画素12」という。ディスプレイパネル10の画素12の間にはブラックマトリクス14が存在する。既述の通り、凹MLA30が備えられていない状態では、接眼レンズ20によって拡大して画素12の並びを観察すると、ブラックマトリクス14が目立つため、画素12がドットの並びとして視認される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the light diffusion effect by the concave MLA 30.
As shown in FIG. 3, the display panel 10 includes red pixels 12R, green pixels 12G, and blue pixels 12B. In the following, when pixels are collectively referred to without distinction of colors, they are simply referred to as “pixels 12”. A black matrix 14 exists between the pixels 12 of the display panel 10. As described above, in a state where the concave MLA 30 is not provided, when the arrangement of the pixels 12 is observed by enlarging with the eyepiece lens 20, the black matrix 14 is conspicuous, so that the pixels 12 are visually recognized as the arrangement of dots.

一方、凹MLA30を備えた場合、その凹レンズの作用(図3参照)により、各画素12からの光線40が広がり、画素の境界間では隣接画素間の光が混ざり、隣接画素間のブラックマトリクス14がぼけて目立たなくなる。また、凸レンズと比較して拡散方向への屈曲が緩やかであるため、隣接画素との混色を小さくすることができる。これにより、画像のシャープネスを維持することができる。なお、凹レンズは本質的に光拡散機能を備えているため画素間のブラックマトリクス低減のための作用を容易に得ることができる。したがって、凹MLAであれば、凹面が小さい曲率の曲面であってもブラックマトリクスを低減する効果を十分に得ることができる。曲率が小さい(すなわち曲率半径が大きい)場合には、レンズ面の凹凸高さ、すなわち、凹部と凸部の高低差が小さくなる。凹MLAは金型から形状を転写して作製されるが、凹凸高さが小さい場合は転写が容易でレンズ精度を高められるメリットが得られる。
また、光線を凸レンズを用いて拡散させる場合には、光線は、既述の通り、一旦収束したのちに拡散する光路を取らねばならないため、光学設計に制約が生じ易い。他方、凹レンズであれば本来的に光が拡散するので光学設計に制約が生じにくい。したがって、MLAを作製する際、および他の光学部材と組み合わせたHMDにおける光路設計などを行う際に、凹MLAは凸MLAよりも設計の自由度が高く有利である。
On the other hand, when the concave MLA 30 is provided, the light 40 from each pixel 12 spreads due to the action of the concave lens (see FIG. 3), and light between adjacent pixels is mixed between pixel boundaries, and the black matrix 14 between adjacent pixels is mixed. Blurred and inconspicuous. Further, since the bending in the diffusion direction is gentler than that of the convex lens, it is possible to reduce the color mixture with the adjacent pixels. Thereby, the sharpness of the image can be maintained. In addition, since the concave lens essentially has a light diffusion function, an effect for reducing a black matrix between pixels can be easily obtained. Therefore, if the concave MLA is used, the effect of reducing the black matrix can be sufficiently obtained even if the concave surface is a curved surface having a small curvature. When the curvature is small (that is, the radius of curvature is large), the height of the unevenness of the lens surface, that is, the height difference between the concave portion and the convex portion becomes small. The concave MLA is manufactured by transferring the shape from a mold. However, when the height of the unevenness is small, there is an advantage that the transfer is easy and the lens accuracy can be improved.
In the case where light rays are diffused using a convex lens, as described above, the light rays have to take an optical path to be diffused after being once converged, so that the optical design is likely to be restricted. On the other hand, if the lens is a concave lens, light is naturally diffused, so that there is little restriction on the optical design. Therefore, when manufacturing an MLA and designing an optical path in an HMD combined with another optical member, the concave MLA has a higher degree of freedom in design than the convex MLA and is advantageous.

なお、図3においては、画素12のピッチと凹面32のピッチとがほぼ1:1となる凹MLA30を示しているが、凹MLA30における凹面32のピッチは画素12ピッチと必ずしも一致していなくてもよい。1つの画素に対して複数の凹面32が対応するように凹面32のピッチが画素ピッチよりも小さくてもよい。凹面のピッチ、大きさ等は画素のピッチに応じて適宜定めればよい。
凹MLA30によるブラックマトリクスの除去、混色抑制(シャープな画像の実現)の効果が最適となるように、凹面のピッチおよび曲率を適宜設定すればよい。
Note that FIG. 3 shows the concave MLA 30 in which the pitch of the pixels 12 and the pitch of the concave surface 32 are approximately 1: 1. However, the pitch of the concave surface 32 in the concave MLA 30 does not always match the pixel 12 pitch. Is also good. The pitch of the concave surfaces 32 may be smaller than the pixel pitch so that a plurality of concave surfaces 32 correspond to one pixel. The pitch, size, etc. of the concave surface may be appropriately determined according to the pixel pitch.
The pitch and curvature of the concave surface may be appropriately set so that the effect of removing the black matrix and suppressing color mixture (realizing a sharp image) by the concave MLA 30 is optimal.

凹MLA30における凹レンズの凹面の形状としては、凹レンズの曲率半径が、レンズピッチの1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、2.5倍以上であることがさらに好ましい。例えば、1ピクセル60μm×60μmの場合(R/G/Bピッチ20μmの場合)には、凹MLAのレンズピッチは20μm程度が好ましく、凹レンズの凹面の曲率半径は50μm以上が好ましい。ここで、R/G/Bピッチとは、上述の画素12のピッチである。   As the shape of the concave surface of the concave lens in the concave MLA 30, the radius of curvature of the concave lens is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and more preferably 2.5 times or more of the lens pitch. More preferred. For example, when one pixel is 60 μm × 60 μm (R / G / B pitch is 20 μm), the lens pitch of the concave MLA is preferably about 20 μm, and the radius of curvature of the concave surface of the concave lens is preferably 50 μm or more. Here, the R / G / B pitch is the pitch of the pixels 12 described above.

なお、凹MLA30の凹面32には反射防止機能(反射防止層)を備えていることが好ましい。凹面32に反射防止機能(反射防止層)を備えることにより、ディスプレイパネルから凹MLA30に入射した光の凹面32での反射を抑制し、結果として凹MLA30内で多重反射を抑制できる。ある画素からの出力光が凹MLA30内で多重反射を繰り返すことにより、隣接画素あるいは隣接画素より離れた画素の領域から出射され、混色が生じる場合がある。すなわち多重反射を抑制することにより、混色が生じるのを効果的に抑制することができ、よりシャープな画像の表示が可能となる。   The concave surface 32 of the concave MLA 30 preferably has an antireflection function (antireflection layer). By providing the concave surface 32 with an anti-reflection function (anti-reflection layer), it is possible to suppress the reflection of the light incident on the concave MLA 30 from the display panel on the concave surface 32, and as a result, it is possible to suppress the multiple reflection in the concave MLA 30. By repeating multiple reflections in the concave MLA 30, output light from a certain pixel is emitted from an adjacent pixel or a region of a pixel farther from the adjacent pixel, and color mixing may occur. That is, by suppressing multiple reflections, the occurrence of color mixing can be effectively suppressed, and a sharper image can be displayed.

図4および図5は、反射防止機能(反射防止層)を凹面32に備えた凹MLA30の断面図である。
図4に示す凹MLA30は、凹面32にモスアイ構造34が形成されている。モスアイ構造34とは、図4に示すような微細な凹凸構造であり、反射防止機能を奏する構造である。モスアイ構造34は、凹面32自体が加工されて形成されていてもよいし、凹面32の表面に別途の材料により構成されていてもよい。凹面32の表面にアルミニウム、アルミナあるいは窒化アルミニウムなどアルミニウム含む薄膜を形成し、温水(例えば、80℃以上)中に浸漬させることにより、ベーマイトからなる微細凹凸構造を形成することができる。このベーマイトからなる微細凹凸構造をモスアイ構造34として凹面32に備えることができる。あるいは、このベーマイトをエッチングマスクとして用い、ベーマイト表面側から反応性イオンエッチング処理を行うことにより凹面32の表面をエッチングすることによりベーマイトの微細凹凸構造に応じた微細凹凸構造を凹面32に形成することができる。このように凹面32を微細凹凸加工することによって、ベーマイトよりも耐久性の高い微細凹凸構造を得ることができる。
FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional views of the concave MLA 30 having the antireflection function (antireflection layer) on the concave surface 32.
The concave MLA 30 shown in FIG. 4 has a moth-eye structure 34 formed on a concave surface 32. The moth-eye structure 34 is a fine uneven structure as shown in FIG. 4 and has a function of preventing reflection. The moth-eye structure 34 may be formed by processing the concave surface 32 itself, or may be formed of a separate material on the surface of the concave surface 32. By forming a thin film containing aluminum such as aluminum, alumina, or aluminum nitride on the surface of the concave surface 32 and immersing the thin film in warm water (for example, 80 ° C. or higher), a fine uneven structure made of boehmite can be formed. This concave-convex structure made of boehmite can be provided on the concave surface 32 as a moth-eye structure 34. Alternatively, using the boehmite as an etching mask, the surface of the concave surface 32 is etched by performing a reactive ion etching process from the boehmite surface side, thereby forming a fine uneven structure corresponding to the fine uneven structure of boehmite on the concave surface 32. Can be. By performing the fine unevenness on the concave surface 32 in this manner, a fine uneven structure having higher durability than boehmite can be obtained.

図5に示す凹MLA30は、凹面32に反射防止膜36が形成されている。反射防止膜36は、凹MLA30の屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率層から構成することができる。反射防止膜36としては、より高い反射防止機能を奏する、相対的に低い屈折率を有する低屈折率層と相対的に高い屈折率を有する高屈折率層とが交互に複数層積層されてなる誘電体多層膜を備えることが好ましい。   The concave MLA 30 shown in FIG. 5 has an antireflection film 36 formed on the concave surface 32. The antireflection film 36 can be composed of a low refractive index layer having a refractive index smaller than that of the concave MLA 30. As the antireflection film 36, a plurality of low-refractive-index layers having a relatively low refractive index and high-refractive-index layers having a relatively high refractive index, each having a higher antireflection function, are alternately laminated. It is preferable to provide a dielectric multilayer film.

上記の通り、MLA30の凹面32に備えられる反射防止機能を奏する構成としては、モスアイ構造または反射防止膜いずれであってもよい。上記のようにベーマイトを作製する方法を用いると、非常に簡易に均一な反射防止性能を奏する構成とすることができ、好ましい。   As described above, the configuration having the antireflection function provided on the concave surface 32 of the MLA 30 may be either a moth-eye structure or an antireflection film. The use of the method for producing boehmite as described above is preferable because it can very easily achieve a configuration exhibiting uniform antireflection performance.

本発明のヘッドマウントディスプレイは、図1に示すようなゴーグル型に限るものではなく、眼鏡型であってもよい。図6は、本発明の第2の実施形態のヘッドマウントディスプレイの外観を示す斜視図である。また、図7は図6に示すヘッドマウントディスプレイの内部構成を示す図である。   The head mounted display of the present invention is not limited to the goggle type as shown in FIG. 1, but may be an eyeglass type. FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of the head mounted display according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the internal configuration of the head mounted display shown in FIG.

図6に示す第2の実施形態のヘッドマウントディスプレイ101は眼鏡型のヘッドマウントディスプレイである。本実施形態のHMD101は、眼鏡フレーム102および眼鏡フレーム102に連なる眼鏡の蔓104、眼鏡フレームに嵌め込まれたメガネレンズ106を備えた眼鏡に、視野の一部に表示映像140を外界の像に重ねて表示するディスプレイユニット108が組み込まれた構成を有する。本実施形態のヘッドマウントディスプレイ101において、表示映像140として写し出される動画もしくは静止画の制御信号は、眼鏡の蔓104の後端から外部に引き出された光ファイバ109を通して、別途に備えられた映像情報送信手段から供給される。   The head-mounted display 101 according to the second embodiment shown in FIG. 6 is a glasses-type head-mounted display. The HMD 101 of the present embodiment superimposes a display image 140 on an image of the outside world in a part of the field of view on eyeglasses provided with an eyeglass frame 102, an eyeglass vine 104 connected to the eyeglass frame 102, and an eyeglass lens 106 fitted into the eyeglass frame. And a display unit 108 for performing display. In the head-mounted display 101 of the present embodiment, a control signal of a moving image or a still image projected as a display image 140 passes through an optical fiber 109 drawn out from the rear end of the vine 104 of the spectacles to separately provide image information. Supplied from transmission means.

図7に示すように、ディスプレイユニット108は、ディスプレイパネル110、屈折レンズ120、平板ハーフミラー122を備えている。
ディスプレイパネル110には光ファイバ109を介して送られてきた画像(原画像)が表示される。屈折レンズ120はディスプレイパネル110の画面上の原画像を拡大して装着者の眼220に投ずる機能を有する。この屈折レンズ120が拡大光学系を構成する。平板ハーフミラー122は、屈折レンズ120から眼に至る光路の途中にあって、屈折レンズ120からの画像光を眼220に向けて反射させ、かつ、外界の像からの光を透過させる機能を有する。
As shown in FIG. 7, the display unit 108 includes a display panel 110, a refractive lens 120, and a flat half mirror 122.
An image (original image) transmitted via the optical fiber 109 is displayed on the display panel 110. The refractive lens 120 has a function of enlarging an original image on the screen of the display panel 110 and projecting the enlarged image on the eye 220 of the wearer. This refraction lens 120 constitutes a magnifying optical system. The flat plate half mirror 122 has a function of reflecting image light from the refraction lens 120 toward the eye 220 and transmitting light from an external image in the optical path from the refraction lens 120 to the eye. .

そして、ディスプレイユニット108のディスプレイパネル110と拡大光学系である屈折レンズ120との間に凹MLA30が備えられている。   In addition, a concave MLA 30 is provided between the display panel 110 of the display unit 108 and the refractive lens 120 as the magnifying optical system.

装着者の眼220には眼鏡からの視界の一部に、屈折レンズ120により拡大されたディスプレイパネル110に表示された原画像の虚像(表示映像)140があたかも前方にあるように、外界の像と重ねて映し出される。凹MLA30を備えたことにより、ディスプレイパネル110のブラックマトリクスの視認性を低下させることができ、装着者はブラックマトリクスをほとんど視認することなく、かつシャープな映像を虚像140として視認することができる。凹MLA30の作用効果は上記第1の実施形態のHMD1の場合と同様である。凹MLA30としては、図4または図5に示して説明した、凹面32に射防止機能を備えたものを用いることがより好ましい点でも第1の実施形態の場合と同様である。   An image of the outside world, as if a virtual image (display image) 140 of the original image displayed on the display panel 110 magnified by the refraction lens 120 is in front of a part of the field of view of the wearer's eye 220 from the glasses. And it is projected again. By providing the concave MLA 30, the visibility of the black matrix of the display panel 110 can be reduced, and the wearer can visually recognize a sharp image as the virtual image 140 with almost no visibility of the black matrix. The operation and effect of the concave MLA 30 are the same as those of the HMD 1 of the first embodiment. The concave MLA 30 is the same as that of the first embodiment in that it is more preferable to use the concave MLA 30 having the anti-radiation function described with reference to FIG. 4 or FIG.

以上の通り、第1および第2の実施形態のヘッドマウントディスプレイではいずれの場合にも、ディスプレイパネルのブラックマトリクスの視認性を低下させつつ、シャープな画像表示を実現することができる。
なお、本発明のヘッドマウントディスプレイにおいて、ディスプレイパネル、拡大光学系の構成および配置は上記実施形態の構成に限るものではない。拡大光学系としては、例えば、凹面ミラーなどの反射鏡を備えた構成であってもよい。また、拡大光学系は1つの部品から構成されていてもよいが、複数の光学部品を組み合わせて構成されていてもよい。
As described above, in each of the head-mounted displays according to the first and second embodiments, sharp image display can be realized while lowering the visibility of the black matrix of the display panel.
Note that, in the head mounted display of the present invention, the configurations and arrangements of the display panel and the magnifying optical system are not limited to the configurations of the above embodiment. As the magnifying optical system, for example, a configuration including a reflecting mirror such as a concave mirror may be used. Further, the magnifying optical system may be composed of one component, or may be composed of a combination of a plurality of optical components.

1,101 ヘッドマウントディスプレイ
2 本体部
7 屈折レンズ
10 ディスプレイパネル
12 画素
12B 青画素
12G 緑画素
12R 赤画素
14 ブラックマトリクス
20 接眼レンズ
30 凹レンズのマイクロレンズアレイ
32 凹面
34 モスアイ構造
36 反射防止膜
40 光線
102 眼鏡フレーム
104 蔓
106 メガネレンズ
108 ディスプレイユニット
109 光ファイバ
110 ディスプレイパネル
120 屈折レンズ
122 平板ハーフミラー
140 表示映像(虚像)
200 ディスプレイパネル
210 接眼レンズ
212 画素
212B 青画素
212G 緑画素
212R 赤画素
214 ブラックマトリクス
220 眼
230 凸レンズのマイクロレンズアレイ
232 凸面
240,242 光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Head mounted display 2 Main body part 7 Refractive lens 10 Display panel 12 Pixel 12B Blue pixel 12G Green pixel 12R Red pixel 14 Black matrix 20 Eyepiece 30 Micro lens array of concave lens 32 Concave surface 34 Moss eye structure 36 Anti-reflection film 40 Light ray 102 Eyeglass frame 104 vine 106 eyeglass lens 108 display unit 109 optical fiber 110 display panel 120 refractive lens 122 flat plate half mirror 140 display image (virtual image)
200 display panel 210 eyepiece 212 pixel 212B blue pixel 212G green pixel 212R red pixel 214 black matrix 220 eye 230 convex lens micro lens array 232 convex surface 240, 242 rays

Claims (5)

ディスプレイパネルと、
該ディスプレイパネルに表示された画像を拡大する拡大光学系と、
前記ディスプレイパネルと前記拡大光学系との間の光路に配置されたマイクロレンズアレイとを備え、
前記マイクロレンズアレイが、凹レンズが複数配列されてなり、該凹レンズの凹面を前記拡大光学系に向けて配置されているヘッドマウントディスプレイ。
A display panel,
An enlargement optical system for enlarging an image displayed on the display panel,
A microlens array disposed in an optical path between the display panel and the magnifying optical system,
A head-mounted display in which the microlens array includes a plurality of concave lenses arranged, and a concave surface of the concave lenses is arranged to face the magnifying optical system.
前記マイクロレンズアレイが前記ディスプレイパネルの画像表示面に接して配置されている請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。   The head mounted display according to claim 1, wherein the microlens array is arranged in contact with an image display surface of the display panel. 前記凹面に反射防止機能を備えている請求項1または2に記載のヘッドマウントディスプレイ。   3. The head mounted display according to claim 1, wherein the concave surface has an anti-reflection function. 前記凹面に、モスアイ構造が備えられている請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ。   The head mounted display according to claim 3, wherein a moth-eye structure is provided on the concave surface. 前記凹面に、反射防止膜が備えられている請求項3に記載のヘッドマウントディスプレイ。
The head mounted display according to claim 3, wherein an anti-reflection film is provided on the concave surface.
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