JP3328028B2 - Head mounted video display - Google Patents
Head mounted video displayInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、頭部装着型映像表示
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted image display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、個人で大画面の映像を楽しむた
め、また屋外に携帯して映像を見ることができるように
するため等を目的として、観察者の頭部に保持する頭部
装着型映像表示装置が考え出されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a head-mounted type which is held on an observer's head for the purpose of enjoying a large-screen image by an individual or to be able to carry the image outdoors and view the image. Video display devices have been devised.
【0003】例えば、図5は、従来の頭部装着型映像表
示装置の一例を示すもので、観察者が使用している状態
を示す部分断面図である。この頭部装着型映像表示装置
101では、観察者の頭部に装着されて両眼前方に配置
される映像表示素子102と、音声を再生する音声再生
素子103を有している。これらの映像表示素子102
と音声再生素子103は、映像信号供給用コード104
及び音声信号供給用コード105を介して図示しない映
像・音声信号供給部と接続されている。For example, FIG. 5 shows an example of a conventional head-mounted image display device, and is a partial cross-sectional view showing a state where an observer is using the image display device. This head-mounted video display device 101 has a video display element 102 mounted on the observer's head and arranged in front of both eyes, and an audio reproduction element 103 for reproducing audio. These video display elements 102
And the audio reproduction element 103 are provided with a video signal supply code 104.
And a video / audio signal supply unit (not shown) via an audio signal supply cord 105.
【0004】そして、映像表示素子102の顔面寄りの
位置の装置開口部106内には、投影光学系107が取
り付けられている。この投影光学系107は、映像表示
素子102に表示された映像を拡大して、観察者の眼球
108内に投影させるように、映像表示素子102と所
定の間隔において配置されている。[0006] A projection optical system 107 is mounted in the device opening 106 at a position near the face of the image display element 102. The projection optical system 107 is arranged at a predetermined distance from the image display element 102 so that the image displayed on the image display element 102 is enlarged and projected into the eyeball 108 of the observer.
【0005】このような頭部装着型映像表示装置によ
り、小型の映像表示素子で大画面映像の迫力が得られる
と共に、周囲に映像情報を漏らすことなく、観察者が楽
な姿勢で映像を楽しむことができるが、観察者の眼幅に
は個人差があるため、投影光学系107による投影像を
眼球108内に良好に導くことができなくなることがあ
る。[0005] With such a head-mounted image display device, the power of a large-screen image can be obtained with a small image display element, and the observer can enjoy the image in a comfortable posture without leaking image information to the surroundings. However, since there is an individual difference in the eye width of the observer, the image projected by the projection optical system 107 may not be properly guided into the eyeball 108 in some cases.
【0006】そのため、実開平2−82175号、特開
平4−26288号、特願平4−267504号におい
て、両眼の間隔の個人差に合わせて、投影光学系の右眼
用と左眼用の射出瞳の間隔が調整可能な頭部装着型映像
表示装置が考え出されいる。For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-82175, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-26288, and Japanese Patent Application No. Hei 4-267504 disclose the projection optical system for the right eye and the left eye of the projection optical system according to the individual difference in the distance between the eyes. A head mounted image display device in which the distance between the exit pupils can be adjusted has been devised.
【0007】一方、頭部装着型映像表示装置は、観察者
の頭部に装着することから、疲労軽減及び危険防止のた
め、映像表示素子を小型軽量化させる必要があり、主と
して液晶表示素子を用いている。On the other hand, the head-mounted video display device is mounted on the observer's head, so that it is necessary to reduce the size and weight of the video display device in order to reduce fatigue and prevent danger. Used.
【0008】[0008]
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、この液
晶を用いた映像表示素子には視覚依存性がある。つま
り、一般的に液晶表示素子の法線方向から約5°以内の
範囲の方向へ発せられる光では高いコントラストを持つ
ので、良好な映像が得られるが、それ以外の方向では良
好な映像が得難くなってしまう。However, an image display device using this liquid crystal has visual dependency. That is, in general, light emitted in a direction within about 5 ° from the normal direction of the liquid crystal display element has a high contrast, so that a good image can be obtained. However, a good image can be obtained in other directions. It will be difficult.
【0009】すなわち、図6に示す映像表示素子102
から発せられる光束の開口数が小さいために、投影光学
系107による射出瞳109の射出瞳径が小さく限られ
てしまう。また、眼球に導かれる光量を増やすために、
レンズ系等を用いて映像表示素子からの光の集光性を高
めようとすると、射出瞳も小さく限られてしまう。That is, the image display element 102 shown in FIG.
Since the numerical aperture of the light beam emitted from the projection optical system 107 is small, the diameter of the exit pupil of the exit pupil 109 by the projection optical system 107 is limited to a small value. Also, to increase the amount of light guided to the eyeball,
If it is attempted to enhance the light collecting property of the light from the image display device using a lens system or the like, the exit pupil is limited to a small size.
【0010】そのため、観察者110が良好な映像を得
るためには、良好な映像が得られる光を観察者の左右の
瞳111及び112の全面で受ける必要があるので、射
出瞳109又はその前後の良好な光の交わっている領域
内に観察者の瞳を置かねばならない。Therefore, in order for the observer 110 to obtain a good image, it is necessary to receive light for obtaining a good image on the entire surface of the left and right pupils 111 and 112 of the observer. The observer's pupil must be placed in the area where good light intersects.
【0011】図6は、観察者110の左眼の瞳111が
射出瞳109と重なっているので、左眼では良好な映像
を観察しているが、右眼の瞳112が射出瞳109とず
れており、右眼では良好な映像を観察できておらず、両
眼視ができていない状態を示すものである。In FIG. 6, since the left eye pupil 111 of the observer 110 overlaps the exit pupil 109, a good image is observed with the left eye, but the right eye pupil 112 deviates from the exit pupil 109. This indicates a state in which good images cannot be observed with the right eye and binocular vision cannot be performed.
【0012】一般に、観察者は両眼で観察しているかど
うかが分からず、それを確かめるために、片眼を瞑って
両眼視できているかどうかを確認しなければならない。
また瞳がずれていた時にどちらの方向に装置を調節した
らよいのかが分かり難い。そのため、観察者は、頭部装
着型映像表示装置を使用する際には、煩雑な瞳合わせを
行わなくてはならない。In general, the observer does not know whether or not the observer is observing with both eyes, and in order to confirm this, he must close one eye and confirm whether or not he can observe both eyes.
In addition, it is difficult to know in which direction the device should be adjusted when the pupil is shifted. Therefore, the observer must perform complicated pupil alignment when using the head-mounted image display device.
【0013】さらに、特開平5−66340号に示され
ているように、観察者の瞳位置を光電的に検出して自動
的に眼幅を調節する機構を設けることは、装置が複雑に
なることになり、頭部装着型映像表示装置にとって最も
問題となる重量が重くなってしまい、装着感が悪くなっ
たり、長時間の観察で疲労を起こす等の問題が発生しや
すくなる。Further, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-66340, providing a mechanism for photoelectrically detecting the pupil position of the observer and automatically adjusting the interpupillary distance complicates the apparatus. As a result, the weight, which is the most problematic for the head-mounted image display device, becomes heavy, and problems such as a poor feeling of wearing and fatigue due to long-term observation tend to occur.
【0014】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、観察者が行う煩
雑な瞳合わせの操作を容易に行えるようにした頭部装着
型映像表示装置を提供することである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a head-mounted image display which allows a viewer to easily perform complicated pupil alignment operations. It is to provide a device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の頭部装着型映像表示装置は、映像を
表示する映像表示手段と、前記映像表示手段に表示され
た映像を観察者の眼球内に投影するために用いられる投
影光学系とを備えた頭部装着型映像表示装置において、
前記映像表示手段への映像表示を遮断するか前記映像表
示手段からの映像を遮断する映像遮断手段と、前記映像
表示手段の表示映像を観察者の眼球まで導く光路内に観
察者に観察者の瞳を観察できるように配置された少なく
とも1つの凹面反射鏡又は半透明凹面反射鏡を有した前
記投影光学系と、瞳ずれを判定するため観察者の眼球を
照明するための照明手段とを有し、観察者の瞳位置を調
整する際に、前記映像遮断手段と前記照明手段を動作さ
せるようにしたことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, a head-mounted image display device according to the present invention comprises an image display means for displaying an image, and an image displayed on the image display means. In a head-mounted image display device including a projection optical system used to project into the eyeball of the observer,
An image interception unit that intercepts the image display to the image display unit or intercepts the image from the image display unit, and the observer in the optical path that guides the display image of the image display unit to the eyeball of the observer. The projection optical system includes at least one concave reflecting mirror or a translucent concave reflecting mirror arranged so that a pupil can be observed, and illuminating means for illuminating an eyeball of an observer to determine a pupil shift. In adjusting the pupil position of the observer, the image blocking means and the lighting means are operated.
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【作用】本発明においては、映像表示手段への映像表示
を遮断するか映像表示手段からの映像を遮断する映像遮
断手段と、映像表示手段の表示映像を観察者の眼球まで
導く光路内に観察者に観察者の瞳を観察できるように配
置された少なくとも1つの凹面反射鏡又は半透明凹面反
射鏡を有した投影光学系と、瞳ずれを判定するため観察
者の眼球を照明するための照明手段とを有し、観察者の
瞳位置を調整する際に、映像遮断手段と照明手段を動作
させるようにしたので、映像表示を遮断した状態で、観
察者自身の瞳を照明すると、それらの像が凹面反射鏡又
は半透明凹面反射鏡により遠方に結像され、観察者の瞳
が本表示装置の射出瞳と一致していないで瞳ずれがある
時は、その遠方像を観察者が視軸方向に見ることができ
ないので、瞳ずれがあることが容易に分かり、それに基
づいて眼幅・瞳ずれ調整を簡単な操作で行うことができ
る。According to the present invention, there is provided an image interception means for intercepting the image display on the image display means or intercepting the image from the image display means, and observing the image displayed on the image display means in an optical path for guiding the image to the observer's eyeball. A projection optical system having at least one concave reflecting mirror or a translucent concave reflecting mirror arranged so that the observer can observe the observer's pupil, and illumination for illuminating the observer's eyeball to determine pupil shift Means, when adjusting the position of the pupil of the observer, the image blocking means and the illuminating means are operated, so when the observer's own pupil is illuminated with the image display blocked, When an image is formed at a distance by a concave reflecting mirror or a translucent concave reflecting mirror, and the pupil of the observer does not match the exit pupil of the display device and there is a pupil shift, the observer views the distant image. Pupil shift because it cannot be seen in the axial direction Easily see that there, eye width and pupil shift adjustment can be performed in a simple operation based thereon.
【0018】[0018]
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の頭部装着型
映像表示装置をいくつかの実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施例の構成を示す図であり、この
図は、左右の眼の何れか一方用の光学系のみを示してい
る。本実施例の映像表示装置は、観察者眼球Eの視軸A
に沿って視軸外に配置された液晶映像表示素子1と、視
軸Aに対して約45°の角度をなすように半透過面3が
接合面にコーティングされているビームスプリッタープ
リズム2と、ビームスプリッタープリズム2を挟んで映
像表示素子1に対向して配置された凹面反射鏡4と、液
晶映像表示素子1の背後に配置されたバックライト5と
からなり、映像表示素子1の表示像を眼球E内に投影す
る投影光学系は、凹面反射鏡4と半透過面3で構成され
ている。そして、凹面反射鏡4の半透過面3で反射され
た焦点は、観察者眼球Eの瞳近傍に位置するように配置
される。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a head mounted image display apparatus according to the present invention.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention, and this figure shows only an optical system for one of the right and left eyes. The image display device of the present embodiment has a visual axis A of the observer's eyeball E.
A beam splitter prism 2 having a semi-transmissive surface 3 coated on the joining surface so as to form an angle of about 45 ° with respect to the visual axis A; It comprises a concave reflecting mirror 4 arranged opposite to the image display element 1 with the beam splitter prism 2 interposed therebetween, and a backlight 5 arranged behind the liquid crystal image display element 1. The projection optical system that projects the light into the eyeball E includes a concave reflecting mirror 4 and a semi-transmissive surface 3. The focal point reflected by the semi-transmissive surface 3 of the concave reflecting mirror 4 is arranged so as to be located near the pupil of the observer's eyeball E.
【0019】本実施例では、通常の映像観察時は、映像
表示素子1を出た光線は、半透過面3を透過し、凹面反
射鏡4で反射した後、略平行光となり、遠方の像として
半透過面3に戻り、今度は反射して、これが観察者の眼
球Eに入射し、観察者前方の遠方像として表示される構
成となっている。In this embodiment, at the time of normal image observation, the light beam that has exited the image display device 1 is transmitted through the semi-transmissive surface 3 and is reflected by the concave reflecting mirror 4 to become substantially parallel light. Then, the light returns to the semi-transmissive surface 3 and is reflected this time, enters the eyeball E of the observer, and is displayed as a distant image in front of the observer.
【0020】本発明に基づいて、瞳ずれ・眼幅を調整す
るには、以下のような眼幅・瞳ずれ調整を行う。先ず、
映像表示素子1からの光は直接観察者の眼球Eに入射す
るので、瞳ずれ調整時には邪魔になる。そこで、瞳ずれ
調整時には画面が暗くなるように、映像表示素子1の表
示回路に電気的映像遮断手段を設け、映像信号を止める
ようにする。In order to adjust the pupil shift and the interpupillary distance based on the present invention, the following interpupillary and pupil shift adjustments are performed. First,
Since the light from the image display element 1 is directly incident on the eyeball E of the observer, it becomes an obstacle when adjusting the pupil shift. In view of this, the display circuit of the image display element 1 is provided with an electric image cut-off means so that the image signal is stopped so that the screen becomes dark when the pupil shift is adjusted.
【0021】映像遮断手段としては、上記の電気的に映
像信号を停止する方法の他に、液晶映像表示装置を用い
る場合は、液晶映像表示素子自身が発光する表示素子で
はないので、バックライト5が必ず必要になるため、こ
のバックライト5を消す等の方法で実施することも可能
である。また、機械的なシャッター等で表示光を遮断す
るようにすることも勿論可能である。In addition to the above-described method of electrically stopping the video signal, when a liquid crystal video display device is used, the liquid crystal video display element itself is not a light-emitting display element. Since the backlight 5 is always required, the backlight 5 may be turned off. Further, it is of course possible to block the display light with a mechanical shutter or the like.
【0022】そして、上記の接眼光学系は、瞳ずれ調整
時には、凹面反射鏡4の焦点位置近傍に置かれた観察者
の瞳からの光を半透過面3で凹面反射鏡4方向へ反射さ
せ、凹面反射鏡4で反対方向に反射させて略平行光と
し、これを再び半透過面3で観察者の瞳方向へ反射さ
せ、略平行光束として観察者の眼球Eに導き、観察者の
瞳を遠方の虚像として観察させる。観察者の瞳が表示装
置の射出瞳と一致していないで瞳ずれがある時は、自分
自身の瞳の像を視軸方向に見ることができないので、瞳
ずれがあることが分かり、それに基づいて図示していな
い映像表示装置の眼幅調整機構を調節して自分自身の瞳
の像を視軸方向に見えるようにする。When the pupil shift is adjusted, the above-mentioned eyepiece optical system reflects light from the pupil of the observer placed near the focal point of the concave reflecting mirror 4 toward the concave reflecting mirror 4 via the semi-transmissive surface 3. Then, the light is reflected by the concave reflecting mirror 4 in the opposite direction to become substantially parallel light, which is again reflected by the semi-transmissive surface 3 in the direction of the pupil of the observer, and is guided to the eyeball E of the observer as a substantially parallel light flux. Is observed as a distant virtual image. If the observer's pupil does not match the exit pupil of the display device and there is a pupil shift, it is not possible to see the image of his own pupil in the visual axis direction. By adjusting the interpupillary adjustment mechanism of the video display device (not shown), the image of the pupil of the user can be viewed in the visual axis direction.
【0023】本実施例の場合は、観察者の眼球Eその物
を利用して、観察者に瞳位置がずれていることを伝えて
いる。この場合には、凹面反射鏡4の焦点距離をfと
し、凹面反射鏡4と観察者眼球Eの虹彩間の距離をdと
する時、fとdを略等しくすることが重要である。この
条件から著しく外れると、凹面反射鏡4で反射した虹彩
の虚像が遠方にできないので、観察者が自分の虹彩の像
を明瞭に観察することができない。In the case of the present embodiment, the observer is informed that the pupil position is deviated by using the eyeball E of the observer itself. In this case, when the focal length of the concave reflecting mirror 4 is f and the distance between the concave reflecting mirror 4 and the iris of the observer's eye E is d, it is important that f is substantially equal to d. If the condition is remarkably deviated, the virtual image of the iris reflected by the concave reflecting mirror 4 cannot be distant, so that the observer cannot clearly observe the image of the iris.
【0024】ところで、観察者の瞳の像を観察するため
には、瞳を照明する照明手段が必要である。上記のよう
に、この映像表示装置を装着した時に映像表示素子1か
らの像を遮断すると、装置内部は暗くなってしまい、観
察者の瞳を観察することはできなくなってしまう。そこ
で、観察者の瞳を照明する照明手段が必要となる。本実
施例の場合は、LED、豆電球等等の光源6を視野外に
配置してあり、瞳ずれ調整時のみ点灯するようにしてあ
る。なお、この照明手段6の点灯と上記の映像遮断手段
の動作を連動させる図示しない連動手段が設けられ、光
源6を点灯する時にそれに連動して映像遮断手段を動作
させ、映像表示素子1からの光を遮断するようになって
いる。In order to observe the image of the pupil of the observer, illumination means for illuminating the pupil is required. As described above, if the image from the video display element 1 is blocked when the video display device is mounted, the inside of the device becomes dark and the observer's pupil cannot be observed. Therefore, illumination means for illuminating the observer's pupil is required. In the case of the present embodiment, the light source 6 such as an LED, a miniature light bulb or the like is arranged outside the field of view, and is turned on only when the pupil shift is adjusted. An interlocking means (not shown) is provided for interlocking the lighting of the illuminating means 6 and the operation of the above-mentioned image intercepting means. It is designed to block light.
【0025】本実施例の場合、瞳ずれ調整時には、観察
者が自分の眼Eの像を観察することになり、自分の眼E
の像が画面の中心にくるように映像表示装置の位置を調
整することにより、接眼光学系の射出瞳位置と眼球Eの
虹彩位置とを一致させることが可能となる。なお、自分
の眼Eの虹彩の像を見る代わりに、眼球Eとプリズム2
の間に瞳合わせ用の十字線等の指標を表示する液晶映像
表示素子を別に配置し、この指標を凹面反射鏡4で反射
させてその虚像を遠方に結像させることにより、瞳ずれ
があるかないかが同様に判断できる。In this embodiment, the observer observes the image of his own eye E when adjusting the pupil shift, and his own eye E
By adjusting the position of the image display device so that the image of the eyeball is at the center of the screen, the exit pupil position of the eyepiece optical system and the iris position of the eyeball E can be matched. Instead of looking at the image of the iris of the eye E, the eyeball E and the prism 2
A liquid crystal image display element for displaying an index such as a crosshair for pupil alignment is separately arranged, and the index is reflected by the concave reflecting mirror 4 to form a virtual image thereof at a distance, thereby causing a pupil shift. Can be similarly determined.
【0026】[0026]
【0027】次に、図2を参照にして第2実施例につい
て説明する。この実施例は、凹面反射鏡に半透明凹面反
射鏡4′を使用しており、半透過面3はペリクルビーム
スプリッターで構成されている。そして、第1実施例の
場合は、凹面反射鏡4はビームスプリッタープリズム2
を挟んで映像表示素子1に対向して配置されていたが、
この実施例では、半透明凹面反射鏡4′は視軸A前方の
半透過面3の前に配置されている。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a semi-transparent concave reflecting mirror 4 'is used as a concave reflecting mirror, and the semi-transmitting surface 3 is constituted by a pellicle beam splitter. In the case of the first embodiment, the concave reflecting mirror 4 is a beam splitter prism 2
Was placed facing the video display element 1 with the
In this embodiment, the translucent concave reflecting mirror 4 'is disposed in front of the translucent surface 3 in front of the visual axis A.
【0028】この実施例において、通常の映像観察時
は、映像表示素子1を出た光線は、半透過面3で反射
し、半透明凹面反射鏡4′で反射した後、略平行光とな
り、遠方の像として半透過面3に戻り、今度は透過し
て、これが観察者の眼球Eに入射し、観察者前方の遠方
像として表示される。なお、半透明凹面反射鏡4′をこ
のような配置で用いると、外界像に映像表示素子1の映
像を重畳して表示するいわゆるスーパーインポーズを行
うことが可能となる。In this embodiment, at the time of normal image observation, the light beam that has exited the image display device 1 is reflected by the semi-transmissive surface 3, and is reflected by the semi-transparent concave reflecting mirror 4 ', and then becomes substantially parallel light. It returns to the semi-transmissive surface 3 as a distant image, and is transmitted this time, enters the eyeball E of the observer, and is displayed as a distant image in front of the observer. When the translucent concave reflecting mirror 4 'is used in such an arrangement, it is possible to perform a so-called superimposition in which an image of the image display element 1 is displayed while being superimposed on an external image.
【0029】この実施例においては、瞳ずれ指標部であ
る観察者の眼球Eを照明する照明手段として、液晶映像
表示素子1の場合に使用する蛍光管等のバックライト5
からライトガイド7等を用いて、その照明光を照明位置
に導いて照明をしている。また、その他の方法として、
外界の光を開口部を設けて導入するようにしてもよい。In this embodiment, a backlight 5 such as a fluorescent tube used in the case of the liquid crystal display 1 is used as an illuminating means for illuminating the eyeball E of the observer, which is a pupil shift indicator.
The illumination light is guided to the illumination position using a light guide 7 or the like, and the illumination is performed. Alternatively,
An external light may be introduced by providing an opening.
【0030】図3を参照にして第3実施例について説明
する。この実施例は、第1実施例と基本的に同じである
が、投影光学系に正レンズからなる接眼レンズ8を使用
している例である。この例の場合は、視軸A前方に液晶
映像表示素子1を配置し、眼球Eとこの映像表示素子1
の間に正レンズからなる接眼レンズ8を配置して、通常
の映像観察時は、映像表示素子1を出た光線は、接眼レ
ンズ8で略平行光となり、遠方の像として観察者の眼球
Eに入射し、観察者前方の遠方像として表示される構成
となっている。The third embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is basically the same as the first embodiment, except that an eyepiece 8 composed of a positive lens is used for the projection optical system. In the case of this example, the liquid crystal image display element 1 is disposed in front of the visual axis A, and the eyeball E and the image display element 1 are arranged.
An eyepiece 8 composed of a positive lens is arranged between the eyepieces 8 and, during normal image observation, the light beam that has exited the image display element 1 becomes substantially parallel light by the eyepiece 8 and becomes a distant image. And is displayed as a distant image in front of the observer.
【0031】そして、眼球Eと接眼レンズ8の間に半透
明凹面反射鏡9を配置し、この凹面反射鏡9によって瞳
ずれ指標部である観察者眼球Eの虹彩を遠方の虚像とし
て観察させている。第1、第2実施例では、瞳ずれを調
整するために眼球Eの虹彩を結像させるのに投影光学系
の凹面反射鏡4、4′を使用していたが、本実施例で
は、眼球Eの虹彩のみを結像させる半透明凹面反射鏡9
を投影光学系の接眼レンズ8と別に配置している。Then, a translucent concave reflecting mirror 9 is arranged between the eyeball E and the eyepiece 8, and the concave reflecting mirror 9 allows the iris of the observer eyeball E, which is a pupil shift indicator, to be observed as a distant virtual image. I have. In the first and second embodiments, the concave reflecting mirrors 4 and 4 'of the projection optical system are used to image the iris of the eyeball E in order to adjust the pupil shift. Translucent concave reflecting mirror 9 for imaging only E iris
Is arranged separately from the eyepiece 8 of the projection optical system.
【0032】なお、この半透明凹面反射鏡9に例えば液
晶シャッターを取り付け、前記の映像遮断手段を包含さ
せてもよいし、瞳ずれ調整時のみ凹面反射鏡を光路中に
挿入させるように構成してもよい。また、半透明凹面反
射鏡9が光路中に挿入されたままでも、映像観察時に瞳
ずれ指標部を照明する照明光を遮断するようにすれば、
実用上映像観察には邪魔にはならない。The semi-transparent concave reflecting mirror 9 may be provided with, for example, a liquid crystal shutter to include the above-mentioned image blocking means, or may be configured so that the concave reflecting mirror is inserted into the optical path only when the pupil shift is adjusted. You may. Further, if the translucent concave reflecting mirror 9 is kept inserted in the optical path, the illumination light for illuminating the pupil shift indicator is blocked during image observation,
It does not hinder video observation in practical use.
【0033】[0033]
【0034】[0034]
【0035】次に、図4を参照にして第4実施例につい
て説明する。この実施例は、以上の第1〜第3実施例の
何れかの瞳ずれ調整手段を有する2つの同じ表示装置を
装着者の左右の眼それぞれに対応させて一体に設けるこ
とにより、頭部装着型視覚表示装置を構成し、更に両者
の表示装置の間の眼幅を調節可能にした実施例である。
図4(a)はこの頭部装着型視覚表示装置を装着者が装
着した状態を示す平面図、図4(b)はその時の斜視図
であるが、図4において、符号12、13はそれぞれ左
眼、右眼用の表示装置であり、図1〜図3のような瞳ず
れ調整手段を有している。頭部到着型視覚表示装置で
は、観察者の装置装着状態により、装置側の射出瞳と観
察者側の瞳が両眼とも一致していないと、鮮明な観察像
が観察できない。この瞳合わせのために、映像を観察し
ている状態で装着者が頭部装着型視覚表示装置を操作す
ることになるので、瞳合わせが非常に難しくなる。しか
し、上記したような瞳ずれ調整手段をとり入れ、両表示
装置12、13の間に周知の眼幅調節機構を設けること
により、更に好ましくは、表示装置12、13の表示画
面に映像表示画面と瞳調整方法の説明画面とを交互に表
示できるようにすることによって、容易に瞳合わせが行
えるようになる。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, head mounting is achieved by integrally providing two identical display devices having the pupil shift adjusting means according to any of the first to third embodiments so as to correspond to the left and right eyes of the wearer. This is an embodiment in which a type visual display device is configured, and the interpupillary distance between both display devices is adjustable.
FIG. 4A is a plan view showing a state in which the head-mounted visual display device is worn by a wearer, and FIG. 4B is a perspective view at that time. In FIG. It is a display device for the left eye and the right eye, and has a pupil shift adjusting unit as shown in FIGS. In the head-arriving visual display device, a clear observation image cannot be observed unless the exit pupil on the device side and the pupil on the observer side coincide with each other depending on the wearing state of the observer. Because of this pupil alignment, the wearer operates the head-mounted visual display device while observing an image, so that pupil alignment becomes extremely difficult. However, by incorporating the above-described pupil shift adjusting means and providing a well-known interpupillary adjusting mechanism between the two display devices 12 and 13, it is more preferable that the display screens of the display devices 12 and 13 have a video display screen and By allowing the explanation screen for the pupil adjustment method to be displayed alternately, pupil alignment can be easily performed.
【0036】以上、本発明の頭部装着型映像表示装置を
いくつかの実施例に基づいて説明したが、本発明はこれ
ら実施例に限定されず種々の変形が可能である。While the head mounted image display device of the present invention has been described based on several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の頭部装着型映像表示装置によると、映像表示手段への
映像表示を遮断するか映像表示手段からの映像を遮断す
る映像遮断手段と、映像表示手段の表示映像を観察者の
眼球まで導く光路内に観察者に観察者の瞳を観察できる
ように配置された少なくとも1つの凹面反射鏡又は半透
明凹面反射鏡を有した投影光学系と、瞳ずれを判定する
ため観察者の眼球を照明するための照明手段とを有し、
観察者の瞳位置を調整する際に、映像遮断手段と照明手
段を動作させるようにしたので、映像表示を遮断した状
態で、観察者自身の瞳を照明すると、それらの像が凹面
反射鏡又は半透明凹面反射鏡により遠方に結像され、観
察者の瞳が本表示装置の射出瞳と一致していないで瞳ず
れがある時は、その遠方像を観察者が視軸方向に見るこ
とができないので、瞳ずれがあることが容易に分かり、
それに基づいて眼幅・瞳ずれ調整を簡単な操作で行うこ
とができる。As is apparent from the above description, according to the head mounted image display apparatus of the present invention, the image display means for interrupting the image display on the image display means or the image from the image display means. And projection optics having at least one concave reflecting mirror or translucent concave reflecting mirror arranged in the optical path for guiding the display image of the image display means to the eyeball of the observer so that the observer can observe the observer's pupil. System, having illumination means for illuminating the observer's eyeball to determine pupil shift,
When adjusting the observer's pupil position, the image blocking means and the illuminating means are operated, so that when the observer's own pupil is illuminated in a state where the image display is interrupted, those images become concave reflectors or When an image is formed in the distance by the translucent concave reflecting mirror and the pupil of the observer does not match the exit pupil of the present display device and there is a pupil shift, the observer can view the distant image in the visual axis direction. Because it is not possible, it is easy to see that there is a pupil shift,
Based on this, the interpupillary distance and pupil shift can be adjusted by a simple operation.
【図1】本発明の頭部装着型映像表示装置の第1実施例
の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a head mounted video display device of the present invention.
【図2】第2実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment.
【図3】第3実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a third embodiment.
【図4】第4実施例の頭部装着型視覚表示装置を装着し
た状態を示す平面図と斜視図である。FIG. 4 is a plan view and a perspective view showing a state in which a head-mounted visual display device according to a fourth embodiment is mounted.
【図5】従来の頭部装着型映像表示装置の一例を示す部
分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a conventional head-mounted image display device.
【図6】頭部装着型映像表示装置の射出瞳と観察者の瞳
がずれている状態を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a state in which the exit pupil of the head-mounted image display device and the pupil of the observer are shifted.
E…観察者眼球 A…視軸 1…液晶映像表示素子 2…ビームスプリッタープリズム 3…半透過面 4…凹面反射鏡 4′…半透明凹面反射鏡 5…バックライト 6…光源 7…ライトガイド 8…接眼レンズ 9…半透明凹面反射鏡 12、13…表示装置 E: observer's eyeball A: visual axis 1 ... liquid crystal image display element 2 ... beam splitter prism 3 ... semi-transmissive surface 4 ... concave reflecting mirror 4 '... translucent concave reflecting mirror 5 ... backlight 6 ... light source 7 ... light guide 8 ... eyepiece lens 9 ... translucent concave reflecting mirror 12, 13 ... display device
Claims (7)
像表示手段に表示された映像を観察者の眼球内に投影す
るために用いられる投影光学系とを備えた頭部装着型映
像表示装置において、 前記映像表示手段への映像表示を遮断するか前記映像表
示手段からの映像を遮断する映像遮断手段と、前記映像
表示手段の表示映像を観察者の眼球まで導く光路内に観
察者に観察者の瞳を観察できるように配置された少なく
とも1つの凹面反射鏡又は半透明凹面反射鏡を有した前
記投影光学系と、瞳ずれを判定するため観察者の眼球を
照明するための照明手段とを有し、観察者の瞳位置を調
整する際に、前記映像遮断手段と前記照明手段を動作さ
せるようにしたことを特徴とする頭部装着型映像表示装
置。1. A head mounted image display device comprising: image display means for displaying an image; and a projection optical system used to project the image displayed on the image display means into an eyeball of an observer. in the image blocking means for blocking an image from the image display unit or block the video display to the video display unit, watching the viewer in the optical path for guiding to the eye the display image of said image display means
Before having at least one concave or semi-transparent concave reflector arranged so that the observer can observe the observer's pupil
Operation and Kito projection optical system, and a lighting means for illuminating the observer's eye to determine the pupil displacement, when adjusting the pupil position of the observer, said illuminating means and said image blocking means A head-mounted image display device, characterized in that the head-mounted image display device is adapted to be operated.
の凹面反射鏡又は半透明凹面反射鏡と、光線を透過する
作用と反射する作用とを併せ持った反射透過兼用面とを
有し、 前記映像表示手段から射出された映像光束が、前記凹面
反射鏡又は半透明凹面反射鏡と前記反射透過兼用面との
間で、折り返し光路を構成することによって光路が折り
畳まれ、投影光学系のコンパクト化を実現するように構
成されていることを特徴とする請求項1記載の頭部装着
型映像表示装置。2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the projection optical system includes the at least one concave reflecting mirror or translucent concave reflecting mirror, and a reflective / transmissive surface having both a function of transmitting light and a function of reflecting light. The image light beam emitted from the display means is folded between the concave reflecting mirror or the translucent concave reflecting mirror and the reflective / transmissive surface to form a folded optical path, whereby the optical path is folded to reduce the size of the projection optical system. The head-mounted image display device according to claim 1 , wherein the head-mounted image display device is configured to be realized.
に連動して前記映像遮断手段を動作させ、前記映像表示
手段の画面に映像を表示させずに暗くして、瞳ずれ調整
を行うように構成されていることを特徴とする請求項2
記載の頭部装着型映像表示装置。3. When the lighting means is turned on, the image cutoff means is operated in conjunction with the lighting of the lighting means, so that the image is darkened without displaying an image on the screen of the image display means, and pupil shift adjustment is performed. 3. The apparatus according to claim 2, wherein
The head-mounted image display device according to claim 1.
を受けて表示させる表示回路を有し、 前記映像遮断手段が、前記映像表示手段の表示回路に電
気的映像遮断手段を設け、前記電気的映像遮断手段が映
像信号を止めることによって、前記映像表示手段の画面
に映像を表示させずに暗くすることを特徴とする請求項
2又は3記載の頭部装着型映像表示装置。4. The image display means has a display circuit for receiving and displaying an image signal electrically, the image cutoff means includes an electric image cutoff means in a display circuit of the image display means, The image is darkened without displaying an image on the screen of the image display means by stopping the image signal by the electric image cutoff means.
4. The head mounted image display device according to 2 or 3 .
面を備えた映像表示素子と、前記映像表示素子を基準に
前記投影光学系の反対側の位置に配置されたバックライ
トとを有し、 前記映像遮断手段が、前記映像表示手段のバックライト
を消すことによって、前記映像表示手段の画面に映像を
表示させずに暗くすることを特徴とする請求項2又は3
記載の頭部装着型映像表示装置。5. The image display means includes an image display element having a screen for displaying an image, and a backlight disposed at a position opposite to the projection optical system with respect to the image display element. 4. The image display device according to claim 2 , wherein the image blocking unit turns off the backlight of the image display unit to darken the image without displaying the image on the screen of the image display unit.
The head-mounted image display device according to claim 1.
にて構成されていることを特徴とする請求項2又は3記
載の頭部装着型映像表示装置。6. The head mounted image display device according to claim 2, wherein said image cutoff means is constituted by a mechanical shutter.
の右眼に映像を導く右眼用頭部装着型映像表示装置と、
観察者の左眼に映像を導く左眼用頭部装着型映像表示装
置とを有し、 前記右眼用頭部装着型映像表示装置と前記左眼用頭部装
着型映像表示装置との間隔が変化することによって、観
察者が眼幅調整可能なように構成されていることを特徴
とする請求項1〜6の何れか1項記載の頭部装着型映像
表示装置。7. A head-mounted image display device for a right eye, wherein the head-mounted image display device guides an image to a right eye of an observer,
A head-mounted image display device for the left eye that guides an image to the left eye of the observer, and an interval between the head-mounted image display device for the right eye and the head-mounted image display device for the left eye The head-mounted image display device according to any one of claims 1 to 6 , wherein a viewer's eye width can be adjusted by changing.
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