JPH06194599A - Video display device of head mounting type - Google Patents
Video display device of head mounting typeInfo
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- JPH06194599A JPH06194599A JP34635792A JP34635792A JPH06194599A JP H06194599 A JPH06194599 A JP H06194599A JP 34635792 A JP34635792 A JP 34635792A JP 34635792 A JP34635792 A JP 34635792A JP H06194599 A JPH06194599 A JP H06194599A
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Abstract
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
するためなどを目的として、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。例えば、図
7は、従来の頭部装着型映像表示装置の一例であり、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1
05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。2. Description of the Related Art Conventionally, a head-mounted type that is held on an observer's head for the purpose of individually enjoying a large-screen image and carrying the image outdoors. Video display devices have been devised. For example, FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional head-mounted image display device, which is used by an observer. In this head-mounted image display device 101, an image display element 102 mounted on the head of an observer and arranged in front of both eyes,
It has a sound reproducing element 103 for reproducing sound. The video display element 102 and the audio reproduction element 103 are composed of a video signal supply code 104 and an audio signal supply code 1.
The video / audio signal supply unit (not shown) is connected via 05.
【0003】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
りつけられている。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
定の間隔をおいて配置されている。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ともに、周囲に映像情報をもらす
ことなく、観察者の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。A projection optical system 107 is mounted in the apparatus opening 106 at a position near the face of the image display element 102. The projection optical system 107 is arranged at a predetermined interval from the image display element 102 so as to enlarge the image displayed on the image display element 102 and project the image on the eyeball 108 of the observer. 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 image can be enjoyed in a comfortable posture for the observer without exposing the image information to the surroundings. However, since there are individual differences in the eye width of the observer, it may not be possible to satisfactorily guide the projection image by the projection optical system 107 into the eyeball 108.
【0004】そのため、実開平2─82175,特開平
4─26288号公報,特願平4─267504号にお
いて、両眼の間隔の個人差にあわせて、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ている。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、疲労軽減お
よび危険防止のため、映像表示素子を小型軽量化させる
必要があり、主として液晶を用いている。Therefore, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-82175, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-26288, and Japanese Patent Application No. 4-267504, the right and left eyes of the projection optical system are adjusted according to individual differences in the distance between the two eyes. A head-mounted image display device has been devised in which the interval between the exit pupils is adjustable. On the other hand, since the head-mounted image display device is mounted on the observer's head, it is necessary to reduce the size and weight of the image display element in order to reduce fatigue and prevent danger, and liquid crystal is mainly used.
【0005】[0005]
【発明が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角依存性がある。つま
り、一般的に液晶ディスプレイの法線方向から約5度以
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、それ以外のところ
では、良好な映像が得づらくなってしまう。However, the image display device using this liquid crystal has a viewing angle dependency. That is, in general, light emitted in a direction within a range of about 5 degrees from the normal direction of the liquid crystal display has a high contrast, and thus a good image can be obtained, but in other places, a good image can be obtained. It becomes difficult.
【0006】すなわち、図8に示すごとく映像表示素子
102から発せられる光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, as shown in FIG. 8, since the numerical aperture of light emitted from the image display element 102 is small, the exit pupil diameter of the exit pupil 109 by the projection optical system 107 is limited to be small. Further, if an attempt is made to enhance the light condensing property of the image display element by using a lens system or the like in order to increase the amount of light guided to the eyeball, the exit pupil is also limited to a small size.
【0007】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。図8は、観察者1
10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1
12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。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 surfaces of the left and right pupils 111 and 112 of the observer. The observer's pupil must be placed within the good light-intersecting area of. FIG. 8 shows an observer 1.
Since the left eye pupil 111 of 10 overlaps the exit pupil 109, the left eye observes a good image, but the right eye pupil 1
12 is displaced from the exit pupil 109, a good image cannot be observed with the right eye, and a state in which binocular vision is not possible is shown.
【0008】一般に、観察者は両眼で観察しているかど
うかがわからず、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ときにどちらの方向に装置を調整し
たらよいのかがわかりにくい。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煩雑な瞳合わせを行
わなくてはならない。Generally, the observer does not know whether he is observing with both eyes, and in order to confirm this, he must close one eye and confirm whether he can see with both eyes.
Also, it is difficult to know in which direction the device should be adjusted when the pupils are misaligned. Therefore, the observer has to perform complicated eye alignment when using the head-mounted image display device.
【0009】このような従来技術の問題点に鑑み、本願
発明の目的は、観察者が行う煩雑な瞳合わせの操作を容
易に行えるようにすることである。In view of the above problems of the prior art, an object of the present invention is to make it easy for an observer to perform a complicated eye-matching operation.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】このような従来技術の課
題を解決するために、本願発明の頭部装着型映像表示装
置の構成は、映像を表示する映像表示素子と、上記映像
を観察者の眼球内に投影する投影光学系と、上記投影光
学系により導かれた上記映像表示素子から発せられる光
線の射出瞳にいたるまでの結像光束の外側に設けられ、
上記射出瞳の外側近傍に光束を通過させる瞳ズレ指示部
を有することを特徴するものである。In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the structure of the head-mounted image display apparatus of the present invention is such that an image display element for displaying an image and an observer viewing the image. The projection optical system for projecting into the eyeball of the eye, and provided outside the image-forming light beam to the exit pupil of the light beam emitted from the image display element guided by the projection optical system,
It is characterized in that it has a pupil misalignment instructing section for passing a light beam in the vicinity of the outside of the exit pupil.
【0011】[0011]
【作用】上記構成により、射出瞳の外側近傍を瞳ズレ指
示部による光束が通過する。そのため、観察者の瞳と上
記の射出瞳が合っていない状態であると、瞳ズレ指示部
による光束の一部または全部が観察者の眼球内に投影さ
れる。With the above structure, the light beam from the pupil misalignment instructing section passes near the outside of the exit pupil. Therefore, if the pupil of the observer and the exit pupil do not match each other, part or all of the light beam by the pupil misalignment instructing unit is projected into the eyeball of the observer.
【0012】[0012]
【実施例】以下に本願発明の頭部装着型映像表示装置の
実施例について説明する。まず図1に基づき本願発明の
第1実施例を説明する。本実施例は、投影光学系1とし
て透過用レンズを用いた場合の例である。また、瞳ズレ
指示部2aを投影光学系1のもっとも眼側のレンズ面に
配置する構成をとっている。Embodiments of the head-mounted image display device of the present invention will be described below. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an example in which a transmission lens is used as the projection optical system 1. Further, the pupil shift instruction section 2a is arranged on the lens surface of the projection optical system 1 that is closest to the eye.
【0013】瞳ズレ指示部2aは、液晶表示素子3から
の良好な映像を得るために必要な光束が射出瞳4に至る
までの結像光束5の外側に接触して輪帯状に配置されて
いる。この瞳ズレ指示部2aは、ここでは赤色のセロフ
ァンで構成されている。液晶表示素子3を射出したコン
トラストの高い光束は、投影光学系1により形成された
射出瞳4を通過する。そしてこの射出瞳4の近傍に観察
者の瞳を置くことにより観察者の眼球内の網膜上に像を
結像させることができる。The pupil misalignment instructing section 2a is arranged in a ring-shaped manner so that the luminous flux necessary for obtaining a good image from the liquid crystal display element 3 comes into contact with the outside of the image-forming luminous flux 5 up to the exit pupil 4. There is. The pupil shift instruction section 2a is composed of red cellophane here. The high-contrast light flux emitted from the liquid crystal display element 3 passes through the exit pupil 4 formed by the projection optical system 1. By placing the observer's pupil near the exit pupil 4, an image can be formed on the retina in the observer's eyeball.
【0014】そして、瞳ズレ指示部2aは結像光束5の
外側を通過する液晶表示素子3からの光束を受け、瞳ズ
レ指示部2aを透過した光束は、赤色の瞳ズレ指示光束
6として、射出瞳4の外側近傍を通過する。この瞳ズレ
指示光束6は、観察者の眼球の瞳が射出瞳4と重なって
いない時に眼球内に導かれるため、観察者は眼球の瞳と
射出瞳4とが合っていないことがわかるのである。Then, the pupil shift instruction section 2a receives the light flux from the liquid crystal display element 3 which passes through the outside of the image-forming light flux 5, and the light flux which has passed through the pupil shift instruction section 2a becomes a red pupil shift instruction light flux 6. It passes near the outside of the exit pupil 4. This pupil shift instruction light beam 6 is guided into the eyeball when the pupil of the eyeball of the observer does not overlap with the exit pupil 4, so that the observer knows that the pupil of the eyeball and the exit pupil 4 do not match. .
【0015】本実施例の特徴は、非常に簡単な構成で観
察者に瞳がずれていることを知らせることができる点に
ある。観察者は、瞳ズレ指示光束6による赤色光が見え
ないように、装置を調整すればよい。なお、ここでは瞳
ズレ指示部として赤色のセロファンを用いたが、本願発
明はこれに限らず、他の色のフィルターやダイクロイッ
クフィルター、ダイクロイックミラー、単に幾つかの穴
を開けたフィルター等を用いてもよい。また結像光束の
外側に接触させずともその近傍でもよい。また輪帯状に
配置した構成以外にも結像光束の周辺の幾つかの所望箇
所に配置した構成をとってもよい。また、瞳ズレ指示部
2aを投影光学系1のもっとも眼側のレンズ面に配置し
た例を示したが、この瞳ズレ指示部の配置もこの位置に
限られるものではなく、光路途中のレンズ間でもよく、
またレンズに着色をして瞳ズレ指示部としてもよい。The feature of this embodiment is that the observer can be informed that the pupil is displaced with a very simple structure. The observer may adjust the device so that the red light due to the pupil misalignment indicating light beam 6 cannot be seen. Although red cellophane is used as the pupil shift indicator here, the invention of the present application is not limited to this, and a filter or dichroic filter of another color, a dichroic mirror, a filter in which some holes are simply used, or the like is used. Good. Further, it may not be in contact with the outside of the image-forming light beam but may be in the vicinity thereof. Further, in addition to the ring-shaped arrangement, it may be arranged at some desired locations around the image-forming light flux. Further, although the example in which the pupil misalignment instructing section 2a is arranged on the lens surface of the projection optical system 1 that is closest to the eye side is shown, the disposition of the pupil misalignment instructing section is not limited to this position, and the lens misalignment in the middle of the optical path may be different. But well,
Further, the lens may be colored to serve as a pupil misalignment instruction section.
【0016】また、両眼で映像を観察する場合、右眼用
及び左眼用のどちらの射出瞳がずれているかを知るため
に、先の瞳ズレ指示部2aの右眼用と左眼用とで、違う
色を使う等の構成をとってもよい。Further, when observing an image with both eyes, in order to know which of the exit pupils for the right eye and the left eye is deviated, for the right eye and the left eye of the previous pupil misalignment instructing section 2a. It is also possible to use a different color, for example.
【0017】図2に基づき本願発明の第2実施例を説明
する。本実施例も第1実施例と同様に、投影光学系とし
て透過用レンズを用いた場合の例であり、第1実施例と
同じ構成には同じ番号を付し、説明は省略する。第1実
施例と違う点として、瞳ズレ指示部2bからの瞳ズレ指
示光束6を液晶表示素子3からの光束を使わずに別光路
としたものである。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, this embodiment is also an example in which a transmission lens is used as the projection optical system. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment is that the pupil shift instructing light beam 6 from the pupil misalignment instructing section 2b is made into another optical path without using the light beam from the liquid crystal display element 3.
【0018】この瞳ズレ指示部2bは、矢印を表示する
指示表示部7と指示表示投影レンズ8及び指示表示反射
部材9のミラーにて構成されている。指示表示部7は、
例えばスクリーン上に矢印を印刷したものを用いる。こ
の指示表示部7から射出した光束を瞳ズレ指示部2b中
の指示表示投影レンズ8及び指示表示反射部材9のミラ
ーを介して瞳ズレ指示光束6としている。ここでは指示
表示部7の背面からあてる光源として外界光を用いてい
る。The pupil misalignment instruction section 2b is composed of an instruction display section 7 for displaying an arrow, an instruction display projection lens 8 and a mirror of an instruction display reflection member 9. The instruction display unit 7
For example, what printed the arrow on the screen is used. The light beam emitted from the instruction display unit 7 is used as the pupil shift instruction light beam 6 via the instruction display projection lens 8 and the mirror of the instruction display reflection member 9 in the pupil shift instruction unit 2b. Here, external light is used as a light source that is illuminated from the rear surface of the instruction display unit 7.
【0019】そして、第1実施例で記載したように投影
光学系1により生成された液晶表示装置3から発せられ
る結像光束5の射出瞳4の外側近傍に、先に記載した瞳
ズレ指示光束6を通過させる。この瞳ズレ指示光束6に
より導かれた指示表示部7の矢印を観察者の眼球内に投
影することにより、瞳がずれた際にどちらの方向へ装置
を調整したらよいかを観察者に知らせることができる。
観察者はこの表示を見て、装置を調整するだけでよい。Then, in the vicinity of the outside of the exit pupil 4 of the image-forming light beam 5 generated from the liquid crystal display device 3 generated by the projection optical system 1 as described in the first embodiment, the above-mentioned pupil misalignment indicating light beam is generated. Pass 6. By projecting the arrow of the instruction display unit 7 guided by the pupil shift instruction light beam 6 into the eyeball of the observer, the observer is notified in which direction the device should be adjusted when the pupil is displaced. You can
The observer only needs to adjust the device to see this display.
【0020】また、指示表示投影レンズ8の焦点距離に
より、眼球内に導かれる映像の像と指示表示部7の像を
同時に合焦点で見ることができ、さらに装置の調整が容
易となる。指示表示部7の指示するものは矢印以外に
も、上下左右を表す記号等でもよい。指示表示部7の背
面からあてる光源として、他に電球を用いてもよく、L
ED等の発光素子や発光素子のアレー等ここに記したも
の以外の構成を用いてもよい。また、指示表示部7自体
が発光するプラズマディスプレイ等を用いてもよい。Further, due to the focal length of the instruction display projection lens 8, the image of the image guided into the eyeball and the image of the instruction display unit 7 can be viewed at the same time, and the adjustment of the apparatus becomes easier. The indication on the indication display unit 7 may be a symbol representing up, down, left, or right other than the arrow. Alternatively, a light bulb may be used as a light source illuminated from the rear surface of the instruction display unit 7.
A configuration other than those described here, such as a light emitting element such as an ED or an array of light emitting elements, may be used. Moreover, you may use the plasma display etc. which the instruction | indication display part 7 itself light-emits.
【0021】眼幅調整が終わった後は、瞳ズレ指示光束
6は不要となるので、照明光を消すか遮る等の操作を行
うことで、通常観察時には瞳ズレ指示光束を消すことが
できる。なお、ここでは指示表示反射部材としてミラー
を用いたが、本願発明はこれに限らず、プリズムを用い
てもよく、また偏心させた光学系等を用いてプリズム作
用を利用し指示表示部7からの光束を屈曲させてもよ
い。また、指示表示反射部材を用いずに指示表示部から
の光束が瞳ズレ指示光束となるように瞳ズレ指示部を傾
ける等してもよい。また、指示表示投影レンズも特に必
要とするものでもない。After the adjustment of the interpupillary distance, the pupil misalignment instructing light beam 6 is no longer necessary. Therefore, the pupil misalignment instructing light beam can be extinguished during normal observation by performing an operation such as turning off or blocking the illumination light. Although a mirror is used as the pointing display reflecting member here, the present invention is not limited to this, and a prism may be used, or a prism function may be used by using a decentered optical system or the like from the pointing display unit 7. The light flux of may be bent. Further, the pupil misalignment instructing section may be tilted so that the light flux from the instruction display section becomes the pupil misalignment instructing light without using the instruction display reflecting member. Further, the instruction display projection lens is not particularly required.
【0022】また瞳ズレ指示部2bは結像光束5の外側
に接触させずともその近傍でもよく、また配置場所も第
1実施例と同様に結像光束5の周辺の幾つかの所望する
箇所でよい。また、第1実施例と同様に、両眼で映像を
観察する場合、右眼用及び左眼用のどちらの射出瞳がず
れているかを知るために、瞳ズレ指示部2bの右眼用と
左眼用とで、違う色を使う、指示表示部7に左右、LR
を表す表示をする等の構成をとってもよい。Further, the pupil misalignment indicating portion 2b need not be in contact with the outside of the image-forming light beam 5 and may be in the vicinity thereof, and the arrangement position is at some desired places around the image-forming light beam 5 as in the first embodiment. Good. Further, in the same manner as in the first embodiment, when observing an image with both eyes, in order to know which of the exit pupils for the right eye and the left eye is displaced, the one for the right eye of the pupil misalignment instructing unit 2b is selected. Use different colors for the left eye, left and right on the instruction display unit 7, LR
May be configured to be displayed.
【0023】図3に基づき本願発明の第3実施例を説明
する。本実施例は、投影光学系1として接眼部に反射凹
面鏡10を用いた場合の例である。ここでは、映像表示
素子としてプラズマディスプレイ11を用いている。ま
た、投影光学系1の瞳位置近傍に瞳ズレ指示部2cを配
置したものである。本実施例の場合は、瞳ズレ指示部2
cに用いる光源として電球12を用いている。また、瞳
ズレ指示部2c中の反射部材13は、透明なプラスチッ
クの角柱の一方の端面を斜めにカットした構成であり、
電球12からの光を反射させ、投影光学系1の内部に導
いて瞳ズレ指示光束6としている。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an example of the case where a reflective concave mirror 10 is used in the eyepiece as the projection optical system 1. Here, the plasma display 11 is used as an image display element. Further, a pupil shift instructing section 2c is arranged near the pupil position of the projection optical system 1. In the case of the present embodiment, the pupil shift instruction unit 2
The light bulb 12 is used as the light source used for c. Further, the reflection member 13 in the pupil misalignment indicator 2c has a configuration in which one end face of a transparent plastic prism is cut obliquely,
The light from the light bulb 12 is reflected and guided to the inside of the projection optical system 1 to form a pupil misalignment indicating light beam 6.
【0024】また、瞳ズレ指示光束6が射出瞳4近傍で
光軸に対して平行になるように反射部材13のカットし
た部分の角度が調節されている。プラズマディスプレイ
11から射出した光は、投影光学系1を透過及び投影光
学系1内の反射凹面鏡10で反射し、射出瞳4を形成し
ている。また反射部材13のカットした部分の角度を調
節することにより、瞳ズレ指示光束6が射出瞳4近傍で
光軸に対して平行になるので光軸方向に観察者の瞳位置
がずれても瞳ズレ指示光束6が眼に入らず気にならない
が、光軸に対して横方向(図中のXY面内)に観察者の
瞳位置が投影光学系1の射出瞳4とずれた時には、瞳ズ
レ指示光束6が眼球内に導かれる。Further, the angle of the cut portion of the reflecting member 13 is adjusted so that the pupil deviation indicating light beam 6 is parallel to the optical axis near the exit pupil 4. The light emitted from the plasma display 11 is transmitted through the projection optical system 1 and reflected by the reflective concave mirror 10 in the projection optical system 1 to form an exit pupil 4. Further, by adjusting the angle of the cut portion of the reflecting member 13, the pupil misalignment indicating light beam 6 becomes parallel to the optical axis in the vicinity of the exit pupil 4, so that the pupil position of the observer shifts in the optical axis direction. The deviation indicating light beam 6 does not enter the eye and is not bothersome, but when the observer's pupil position deviates from the exit pupil 4 of the projection optical system 1 in the lateral direction (in the XY plane in the figure) with respect to the optical axis, the pupil The deviation indicating light beam 6 is guided into the eyeball.
【0025】なお、瞳ズレ指示部2cに用いる光源とし
て本実施例では電球12を用いているが、第2実施例と
同様に外界光、LED等の発光素子、発光素子のアレー
等の構成を用いてもよい。本実施例の場合は、瞳ズレ指
示部2c中の反射部材13のかわりに先に示した偏心さ
せた光学系やオプティカルファイバー等でも同等の効果
が得られる。In this embodiment, the light bulb 12 is used as the light source used for the pupil misalignment instruction section 2c. However, as in the second embodiment, the structure such as the ambient light, the light emitting element such as the LED, the array of the light emitting elements and the like is used. You may use. In the case of the present embodiment, the same effect can be obtained with the decentered optical system or optical fiber described above instead of the reflecting member 13 in the pupil shift indicator 2c.
【0026】図4に基づき本願発明の第4実施例を説明
する。本実施例も第3実施例と同様に、投影光学系1と
して接眼部に反射凹面鏡10を用いた場合の例であり、
投影光学系1の瞳位置近傍に瞳ズレ指示部2dを配置し
たものである。この瞳ズレ指示部2dは光源としての電
球13、受光素子14、及び電球13からの光を投影光
学系1内へ導き且つ瞳ズレ指示部2dへ戻ってきた光を
受光素子14へ導くためのハーフミラー15とミラー1
6で構成されている。 ここでは映像表示素子として、
液晶表示素子3を用いている。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Similar to the third embodiment, this embodiment is also an example of the case where the reflective concave mirror 10 is used in the eyepiece as the projection optical system 1.
A pupil shift instruction section 2d is arranged near the pupil position of the projection optical system 1. The pupil misalignment instruction section 2d guides the light bulb 13 as a light source, the light receiving element 14, and the light from the light bulb 13 into the projection optical system 1 and the light returned to the pupil misalignment instruction section 2d to the light receiving element 14. Half mirror 15 and mirror 1
It is composed of 6. Here, as an image display element,
The liquid crystal display element 3 is used.
【0027】本実施例の特徴は、観察者が瞳指示光束6
から投影光学系1の射出瞳4を調整するのではなく、観
察者の眼で反射した光束が形成する像を瞳ズレ指示部2
dの受光素子14で受光し、観察者の瞳の位置に装置側
の瞳ズレ補正機構17を使って装置側が自動で射出瞳4
を合わせてしまうものである。投影光学系1の瞳位置で
は、観察者の眼で反射した光束が像を形成しており、図
5のような像ができている。ここに先の受光素子14を
備えた瞳ズレ指示部2dを配置すると、観察者の眼の付
近の像の明るさを監視することができる。一般に、人間
の皮膚および白眼、虹彩は反射率が高いため、先の瞳位
置に形成されるそれらの像は明るく、観察者の瞳を通し
て見える網膜は反射率が低いため形成される像は暗くな
っている。受光素子14でこの像の明るさの違いを読み
取る。The feature of this embodiment is that the observer uses the pupil pointing light beam 6
Instead of adjusting the exit pupil 4 of the projection optical system 1, the image formed by the light flux reflected by the observer's eye is formed by the pupil shift indicator 2
The light is received by the light receiving element 14 of d, and the device side automatically uses the pupil shift correction mechanism 17 on the device side at the position of the observer's pupil to exit the pupil 4
Will be combined. At the pupil position of the projection optical system 1, the light flux reflected by the observer's eyes forms an image, and an image as shown in FIG. 5 is formed. By arranging the pupil shift instructing section 2d including the light receiving element 14 described above, the brightness of the image near the eyes of the observer can be monitored. In general, human skin, the white eye, and the iris have high reflectance, so those images formed at the previous pupil positions are bright, and the retina seen through the observer's pupil has low reflectance, so the image formed is dark. ing. The light receiving element 14 reads the difference in brightness of the image.
【0028】この受光素子14を備えた瞳ズレ指示部2
dを先の瞳位置の近傍に複数個配置し、受光素子14の
信号を瞳ズレ計算装置18に送ることにより、観察者の
瞳に対して装置側の射出瞳4がどちらの方向にどれだけ
ずれているかを計算することができる。この計算結果に
基づき、瞳ズレ補正機構17により装置を自動的に動か
して、射出瞳4を観察者の瞳と重ねあわせることができ
る。瞳のズレを補正する方法としては、例えば、右眼用
または左眼用の映像表示装置全体を移動させる方法や、
投影光学系1の反射凹面鏡10を傾ける方法、投影光学
系1のレンズの一部を偏心させる方法、液晶表示素子3
の後方に設けられた図示しない光源から発せられる光の
光軸を傾ける方法などがとれる。A pupil shift instructing section 2 equipped with this light receiving element 14
By arranging a plurality of d in the vicinity of the previous pupil position and sending the signal of the light receiving element 14 to the pupil shift calculation device 18, how much the exit pupil 4 on the device side with respect to the observer's pupil is in what direction. It is possible to calculate if there is a deviation. Based on the calculation result, the device can be automatically moved by the pupil shift correction mechanism 17 so that the exit pupil 4 is superposed on the observer's pupil. As a method of correcting the pupil shift, for example, a method of moving the entire video display device for the right eye or the left eye,
Method of tilting the reflective concave mirror 10 of the projection optical system 1, method of decentering part of the lens of the projection optical system 1, liquid crystal display element 3
For example, a method of tilting the optical axis of light emitted from a light source (not shown) provided at the rear of the.
【0029】また、射出瞳4のずれている方向やズレ
量、さらにはズレを補正する幾つかの調整機構のうち、
どこの調整機構を調整したらよいかの情報を、たとえば
液晶表示素子3上に表示して観察者の眼球に導き知らせ
ることも可能である。Of the several adjusting mechanisms for correcting the direction of deviation of the exit pupil 4, the amount of deviation, and the deviation,
It is also possible to display, on the liquid crystal display element 3, information on which adjustment mechanism should be adjusted, for example, to guide and inform the eyeball of the observer.
【0030】図6は本願発明の第5実施例を示す図であ
る。投影光学系1、液晶表示素子3の配置は、基本的に
は第3実施例、第4実施例とおなじであるので説明は省
略する。FIG. 6 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. The arrangements of the projection optical system 1 and the liquid crystal display element 3 are basically the same as those in the third and fourth embodiments, and therefore their explanations are omitted.
【0031】ここでは、投影光学系1の接眼部に用いる
反射凹面鏡がハーフミラー19で構成されている。そし
て、図6のように瞳ズレ指示部2eをハーフミラー19
の凸面をむけた側に配置し、瞳ズレ指示光束6を結像光
束5の外側に沿わせ射出瞳4の外側近傍を通過させてい
る。この瞳ズレ指示光束6により観察者に瞳がずれてい
ることを知らせることができる。Here, the reflective concave mirror used in the eyepiece of the projection optical system 1 is composed of a half mirror 19. Then, as shown in FIG.
Is arranged on the side facing away from the convex surface, and the pupil misalignment indicating light beam 6 is directed along the outer side of the image forming light beam 5 and passes near the outer side of the exit pupil 4. This pupil misalignment instruction light beam 6 can notify the observer that the pupil is displaced.
【0032】このように、瞳ズレ指示部は投影光学系1
による結像光束5に隣接して設ける必要もないので、瞳
ズレ指示部が結像光束5の近傍に配置出来ないといった
制作上の制限によらず先の構成により瞳ズレ指示部を配
置できる。また、先に示した通り接眼部に用いる反射凹
面鏡がハーフミラー19であるので、第3実施例、第4
実施例のように瞳ズレ指示光束6が射出瞳4の近傍を平
行に通過するように配置することもできる。As described above, the pupil misalignment instructing section is provided in the projection optical system 1.
Since it is not necessary to provide it adjacent to the image forming light beam 5 according to the above, the pupil misalignment instructing unit can be arranged by the above configuration regardless of the production limitation that the pupil misalignment indicating unit cannot be arranged in the vicinity of the image forming light beam 5. In addition, as described above, since the reflecting concave mirror used for the eyepiece is the half mirror 19, the third embodiment, the fourth embodiment.
It is also possible to arrange so that the pupil misalignment indicating light beam 6 passes in the vicinity of the exit pupil 4 in parallel as in the embodiment.
【0033】また、投影光学系1の接眼部に用いる反射
凹面鏡がハーフミラー19でなくても、結像光束5が当
たる面がミラー状であり、その外側の面が瞳ズレ指示光
束6を透過するように構成されたミラーでもよいし、単
に凹面鏡の外側に瞳ズレ指示光束6を透過させる構成で
あってもよい。もちろん、このハーフミラー19の配置
場所もこの位置に限らず、光路中の任意の場所に配置で
きる。Even if the reflecting concave mirror used in the eyepiece of the projection optical system 1 is not the half mirror 19, the surface on which the image-forming light beam 5 strikes is mirror-shaped, and the outer surface thereof forms the pupil misalignment indicating light beam 6. It may be a mirror configured to be transmitted, or may be configured to simply transmit the pupil misalignment instruction light beam 6 to the outside of the concave mirror. Of course, the location of the half mirror 19 is not limited to this location, and the half mirror 19 can be placed at any location in the optical path.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願発
明によれば、観察者が両眼視できているかどうかを確認
することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to confirm whether or not an observer can see with both eyes.
【図1】本願発明の第1実施例を示す要部側面図であ
る。FIG. 1 is a side view of essential parts showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本願発明の第2実施例を示す要部側面図であ
る。FIG. 2 is a side view of essential parts showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本願発明の第3実施例を示す要部平面図であ
る。FIG. 3 is a main part plan view showing a third embodiment of the present invention.
【図4】本願発明の第4実施例を示す要部平面図であ
る。FIG. 4 is a plan view of an essential part showing a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本願発明の第4実施例における瞳位置に形成さ
れる像を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an image formed at a pupil position in the fourth embodiment of the present invention.
【図6】本願発明の第5実施例を示す要部平面図であ
る。FIG. 6 is a plan view of an essential part showing a fifth embodiment of the present invention.
【図7】従来の頭部装着型映像表示装置を観察者が使用
している状態を示す部分断面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state in which an observer is using a conventional head-mounted image display device.
【図8】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概略平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view showing a state in which the exit pupil of the head-mounted image display device and the observer's pupil are displaced.
1 投影光学系 2a,2b,2c,2d,2e 瞳ズレ指示部 3 液晶表示装置 4 射出瞳 5 結像光束 6 瞳ズレ指示光束 7 指示表示部 8 指示表示投影レンズ 9 指示表示反射部材 10 反射凹面鏡 11 プラズマディスプレイ 12 電球 13 反射部材 14 受光素子 15 ハーフミラー 16 ミラー 17 瞳ズレ補正機構 18 瞳ズレ計算装置 19 ハーフミラー 101 頭部装着型映像表示装置 102 映像表示素子 103 音声再生素子 104 映像信号供給用コード 105 音声信号供給用コード 106 装置開口部 107 投影光学系 108 眼球 109 射出瞳 110 観察者 111 観察者の左眼の瞳 112 観察者の右眼の瞳 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Pupil shift instruction part 3 Liquid crystal display device 4 Exit pupil 5 Imaging light beam 6 Pupil shift instruction light beam 7 Pointing display part 8 Pointing display projection lens 9 Pointing display reflecting member 10 Reflective concave mirror Reference Signs List 11 Plasma display 12 Light bulb 13 Reflecting member 14 Light receiving element 15 Half mirror 16 Mirror 17 Pupil shift correction mechanism 18 Pupil shift calculation device 19 Half mirror 101 Head-mounted video display device 102 Video display device 103 Audio playback device 104 Video signal supply Code 105 Audio signal supply code 106 Device opening 107 Projection optical system 108 Eyeball 109 Exit pupil 110 Observer 111 Eye of observer's left eye 112 Eye of observer's right eye
Claims (1)
像を観察者の眼球内に投影する投影光学系と、上記投影
光学系により導かれた上記映像表示素子から発せられる
光線の射出瞳にいたるまでの結像光束の外側に設けら
れ、上記射出瞳の外側近傍に光束を通過させる瞳ズレ指
示部を有することを特徴する頭部装着型映像表示装置。1. An image display device for displaying an image, a projection optical system for projecting the image into the eyeball of an observer, and an exit pupil of a light beam emitted from the image display device and guided by the projection optical system. A head-mounted image display device, characterized in that it has a pupil shift instructing section which is provided outside of the entire image forming light flux and allows the light flux to pass near the outside of the exit pupil.
Priority Applications (2)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7347567B2 (en) | 2002-10-22 | 2008-03-25 | Jenoptik Ldt Gmbh | Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system |
CN101470262B (en) | 2007-12-27 | 2011-08-17 | 比亚迪股份有限公司 | Optical imaging device of miniature display eyepiece |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34635792A patent/JP3260871B2/en not_active Expired - Fee Related
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