JPH0832898A - Head mounted display - Google Patents
Head mounted displayInfo
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- JPH0832898A JPH0832898A JP6167097A JP16709794A JPH0832898A JP H0832898 A JPH0832898 A JP H0832898A JP 6167097 A JP6167097 A JP 6167097A JP 16709794 A JP16709794 A JP 16709794A JP H0832898 A JPH0832898 A JP H0832898A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 液晶パネルを用いた頭部搭載型表示装置にお
いて、小型軽量で装着性を安定させて1枚の画像を両眼
でみることにより眼精疲労を低減させる。
【構成】 LED106は、1つもしくは複数個の半導
体チップより構成された光源であり、単色もしくは複数
の光を発光することが可能である。1枚の液晶パネル1
02には、それらの光を後方から照射している。このL
EDの発光輝点に関しては、コンデンサレンズ103の
焦点位置近傍に設けてあり、液晶パネル面に対して平行
に入射する。液晶パネル上に形成された画像は、光の透
過強度に比例して投写レンズ101により半透過型のス
クリーン104に結像される。この結像された画像は、
1枚の左右の眼幅以上の直径サイズからなる接眼レンズ
105により人間の目の網膜上に虚像を結像させる。
(57) [Summary] (Corrected) [Purpose] In a head-mounted display device using a liquid crystal panel, it is compact and lightweight, and the wearability is stable. Reduce. [Structure] The LED 106 is a light source composed of one or a plurality of semiconductor chips, and can emit a single color or a plurality of lights. One LCD panel 1
No. 02 irradiates those lights from the rear. This L
The emission bright spot of the ED is provided in the vicinity of the focal position of the condenser lens 103 and is incident parallel to the liquid crystal panel surface. The image formed on the liquid crystal panel is formed on the semi-transmissive screen 104 by the projection lens 101 in proportion to the light transmission intensity. This formed image is
A virtual image is formed on the retina of the human eye by one eyepiece 105 having a diameter size equal to or larger than the left and right eye widths.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、頭部に装着しコンピュ
ータやテレビなどの画像を拡大して見ることの可能な表
示装置で、LEDを液晶の照明系に用いた頭部搭載型表
示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device which can be mounted on a head and can be used to magnify and view an image on a computer or a television. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の頭部搭載型表示装置には、特開平
4−26287「眼鏡型映像表示装置」や特開平4−2
3579「映像表示装置」や特開平5−134208
「像観察装置」などの表示装置がある。2. Description of the Related Art Conventional head-mounted display devices include Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-26287 "Glasses-type image display device" and Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-2.
3579 "Video display device" and Japanese Patent Laid-Open No. 5-134208
There is a display device such as an “image observation device”.
【0003】これらの頭部搭載型表示装置においては、
眼鏡フレ−ムの側面に画像を生成する液晶パネルが設け
られており、液晶パネルの画素に対応して色の選択透過
が可能なような透過型液晶パネルを用いて、これらの液
晶パネルにより生成された画像は、ミラーとレンズによ
り片目の接眼部に画像を導くものや、複数のミラ−及び
レンズを用いて、1枚の液晶パネルから2眼に情報を分
配する方法のものや、凹面鏡を拡大手段として、2枚の
液晶パネルを2眼に表示させるものなどがある。In these head mounted display devices,
A liquid crystal panel for generating an image is provided on the side surface of the spectacle frame, and a transmission type liquid crystal panel capable of selective transmission of colors corresponding to the pixels of the liquid crystal panel is used to generate images by these liquid crystal panels. The captured image is one that guides the image to the eyepiece of one eye by a mirror and lens, one that distributes information from one liquid crystal panel to two eyes using a plurality of mirrors and lenses, and a concave mirror. As a magnifying means, there is a means for displaying two liquid crystal panels for two eyes.
【0004】また、液晶のバックライトを色選択し、そ
の色に同期して画像を切り換えるカラーディスプレイパ
ネルは、特開昭62−75514「カラーディスプレイ
パネル」に示したように、蛍光表示管を液晶のバックラ
イトにし、それらの色光を時間的に時分割駆動すること
により、解像度を向上させる方法などの事例がある。A color display panel for selecting a color of a liquid crystal backlight and switching images in synchronism with the color is a liquid crystal display having a fluorescent display tube as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-75514 "Color Display Panel". There is an example of a method of improving the resolution by using the back light and driving those color lights in time division.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】マルチメディアと呼ば
れる情報化社会においては、動画表示や、静止画の表示
などが混在し表示される。そのような社会状況の中で、
表示装置の形態も多種類になってきており、頭部に搭載
して画像を見る用途も増加してきており、特に、バーチ
ャルリアリティと言われるような仮想空間上に自分を没
入させるための表示装置や、作業空間の狭い中で情報を
得るためのものなど、眼の直前に小型軽量の表示を必要
とする分野が増え始めてきている。In the information society called multimedia, moving image display and still image display are mixed and displayed. In such a social situation,
There are various types of display devices, and the applications for viewing images by mounting them on the head are increasing. Especially, a display device for immersing yourself in a virtual space called virtual reality. In addition, fields requiring a small and lightweight display just before the eyes such as those for obtaining information in a narrow working space are starting to increase.
【0006】これらの頭部搭載型表示装置における課題
は、第1に小型軽量で装着性が優れていること。第2
に、目の直前に表示装置を設け、拡大虚像を見ることに
よる眼精疲労をいかに低減するかが課題である。そのた
め従来例にあるような頭部搭載型表示装置のように、2
個の蛍光灯のバックライトや、レンズなどを用いると非
常に重くなり、また、蛍光表示管や白色の蛍光管は、駆
動電圧が高く、しかも駆動回路も複雑であり、消費電力
も少なくても1W以上必要で、電力的にも低消費電力で
はない欠点を有していた。 また従来例では、頭部に装
着したときの装着性に関しては、眼の前の画像を生成し
表示するための表示ユニットが、すべて眼前にきてしま
うため重量バランスが悪い欠点を有していた。また、眼
精疲労に関しては、2枚の液晶を用いて左右各々の眼に
映像を導く方法では、”Optical design
criteria for binocular h
elmet−mounted display”SPI
E vol.778 Dispay System O
ptics(1987)に記載されているようにDr.
Selfは、左右の眼にそれぞれ別々の映像を表示する
ことは、製造段階から問題点が発生しており、1)左右
の光軸があっていない。2)左右の画像の拡大率が異な
る。3)ディスプレイイメージの回転方向が同一でな
い。4)左右の画像のフォーカスが同一でない。など4
点を指摘して、これらの問題点が眼精疲労に対して救い
難い問題点であると述べている。The problems with these head-mounted display devices are, firstly, that they are small and lightweight and have excellent wearability. Second
Another issue is how to reduce eye strain caused by seeing a magnified virtual image by providing a display device immediately in front of the eyes. Therefore, like a head-mounted display device as in the conventional example, 2
It becomes very heavy when using the back light of each fluorescent lamp or a lens, and the fluorescent display tube and the white fluorescent tube have a high driving voltage, a complicated driving circuit, and a low power consumption. It has a drawback that it requires 1 W or more and is not low in power consumption. Further, in the conventional example, with respect to the wearability when worn on the head, the display unit for generating and displaying the image in front of the eyes has a drawback that the weight balance is poor because all the display units come in front of the eyes. . Regarding eye strain, the method of guiding the image to each of the left and right eyes by using two liquid crystals is described in "Optical design".
criteria for bionuclear h
elmet-mounted display "SPI
E vol. 778 Display System O
Dr. ptics (1987).
Displaying separate images for the left and right eyes of Self causes problems from the manufacturing stage, and 1) the left and right optical axes are not aligned. 2) The enlargement ratios of the left and right images are different. 3) The display images are not rotated in the same direction. 4) The focus of the left and right images is not the same. Etc. 4
He points out that these problems are difficult to save from eye strain.
【0007】本発明の目的は、上記課題を解決するもの
であり、1枚の液晶パネルを拡大投写光学系によりスク
リーン上に画像生成し、その画像を両眼で見ることによ
り、左右2枚の液晶パネルの光軸及び拡大率、左右の相
対的な回転角の違いなどの合わせを必要とせず、結果と
して眼精疲労を著しく低下した頭部搭載型表示装置を提
供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. One liquid crystal panel is used to generate an image on a screen by a magnifying projection optical system, and the image is viewed with both eyes to obtain two images on the left and right. It is an object of the present invention to provide a head-mounted display device that does not require adjustment of the optical axis and magnification of the liquid crystal panel, the difference between the left and right relative rotation angles, and as a result, significantly reduces eye strain.
【0008】また、LEDの液晶バックライトを用いる
ことにより、小型軽量でしかも調光可能な頭部搭載型表
示装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a head-mounted display device which is compact and lightweight and is capable of dimming by using an LED liquid crystal backlight.
【0009】また、投写レンズを左右の眼の眼幅に対応
して1枚の画像を2つの画像に分離投写するあおり光学
系を用いることにより、眼幅調整や視度調整を簡略化し
た頭部搭載型表示装置を提供することにある。Further, by using a tilting optical system for projecting a single image into two images by projecting a projection lens corresponding to the interpupillary distances of the left and right eyes, a head for simplifying the interpupillary adjustment and diopter adjustment. An object is to provide a part-mounted display device.
【0010】また他の目的は、投写光学系のレンズの拡
大率と、結像光学系のフレネルレンズにより拡大率を分
散することにより広画角化を実現し、更に投写光学系
と、結像光学系を頭部と額部に分離することにより、装
着時の重量バランスを良好にし、装着性の優れた頭部搭
載型表示装置を提供することにある。Another object is to realize a wide angle of view by dispersing the magnification of the lens of the projection optical system and the magnification of the Fresnel lens of the image forming optical system, and further to realize the projection optical system and the image formation. An object of the present invention is to provide a head-mounted display device that has an excellent wearability by improving the weight balance at the time of wearing by separating the optical system into the head and the forehead.
【0011】また他の目的は、投写光学系と結像光学系
を分離させ、それぞれの光路の間を折り曲げる手段を用
いることにより、収納時にコンパクトになる頭部搭載型
表示装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a head-mounted display device that is compact when housed by using a means for separating the projection optical system and the imaging optical system and bending between the respective optical paths. is there.
【0012】さらに、他の目的は、LEDの色光を色選
択し、それに同期して液晶パネルのマトリクスデータを
変えることにより、1枚の液晶を用いてもカラー表示の
可能な頭部搭載型表示装置を提供することにある。Further, another object is to carry out head-mounted display capable of color display even by using one liquid crystal by selecting color light of LED and changing matrix data of liquid crystal panel in synchronization with it. To provide a device.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
画像を形成する液晶パネルを頭部の側部もしくは上部に
取り付け、この液晶パネルに表示された画像を反射もし
くは透過手段により両接眼部に導き網膜上に結像する頭
部搭載型表示装置において、色光を発光するためのLE
D(LightEmittingDiode)、発光し
た光を集光するための集光手段、画像を形成する1枚の
液晶パネル、液晶パネルの画像を投写するための投写レ
ンズ、投写画像を映すためのスクリーンから構成された
ことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
A head-mounted display device in which a liquid crystal panel for forming an image is attached to the side or upper part of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by reflection or transmission means to form an image on the retina. , LE for emitting colored light
D (Light Emitting Diode), light collecting means for collecting emitted light, one liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for projecting the projected image It is characterized by that.
【0014】請求項2記載の発明は、色光を発光するた
めのLEDは、単一光、もしくは、複数の発光スペクト
ルを有するLEDの半導体チップを1個もしくは複数個
平面的に配列し、その発光部を集光手段であるところの
集光レンズの焦点距離近傍に配置し、液晶パネルを照明
し、照明された液晶パネルの画像は、投写レンズにより
凸フレネルレンズ構造のスクリーンの投写レンズ側の焦
点位置から、スクリーン面までの間に投写画像を結像し
たことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, an LED for emitting colored light is a single light or one or a plurality of semiconductor chips of LEDs having a plurality of emission spectra are arranged in a plane and the emitted light is emitted. Is placed in the vicinity of the focal length of the condensing lens, which is the condensing means, and the liquid crystal panel is illuminated, and the image of the illuminated liquid crystal panel is focused on the projection lens side of the screen of the convex Fresnel lens structure by the projection lens. It is characterized in that a projected image is formed between the position and the screen surface.
【0015】請求項3記載の発明は、光を発光するため
のLEDは、単一光、もしくは、複数の発光スペクトル
を有するLEDの半導体チップを1個もしくは複数個平
面的に配列し、その発光部を集光手段であるところの集
光レンズの焦点距離近傍に配置し、液晶パネルを照明
し、照明された液晶パネルの画像は、投写レンズにより
半透過型のスクリーンに結像させ、ハーフミラ−により
反射型のフレネルレンズ構造のスクリーンの投写レンズ
側の焦点位置から、スクリーン面までの間に前記半透過
型のスクリーンを設けたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, an LED for emitting light is a single light or one or a plurality of semiconductor chips of LEDs having a plurality of emission spectra are arranged in a plane and the emitted light is emitted. The part is arranged in the vicinity of the focal length of the condensing lens, which is the condensing means, and the liquid crystal panel is illuminated, and the image of the illuminated liquid crystal panel is formed on the semi-transmissive screen by the projection lens, and the half mirror Thus, the semi-transmissive screen is provided between the focus position on the projection lens side of the screen of the reflective Fresnel lens structure and the screen surface.
【0016】請求項4記載の発明は、画像を形成する液
晶パネルを頭部の側部もしくは上部に取り付け、この液
晶パネルに表示された画像を反射もしくは透過手段によ
り両接眼部に導き網膜上に結像する頭部搭載型表示装置
において、色光を発光するためのLED、発光した光を
集光するための集光手段、画像を形成する1枚の液晶パ
ネル、液晶パネルの画像を投写するための投写レンズ、
投写画像を映すためのスクリーンから構成され、前記投
写レンズは左右の眼の眼幅に対応して1枚の画像を2つ
の画像に分離投写するあおり光学系により分離投写した
ことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, a liquid crystal panel for forming an image is attached to a side portion or an upper portion of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by a reflection or transmission means and is placed on the retina. In a head-mounted display device that forms an image on a head, an LED for emitting colored light, a light collecting means for collecting the emitted light, a liquid crystal panel for forming an image, and an image on the liquid crystal panel are projected. Projection lens for
The projection lens is configured by a screen for displaying a projected image, and the projection lens is separately projected by a tilt optical system that separately projects one image into two images corresponding to the interpupillary distance of the left and right eyes.
【0017】請求項5記載の発明は、画像を形成する液
晶パネルを頭部の側部もしくは上部に取り付け、この液
晶パネルに表示された画像を反射もしくは透過手段によ
り両接眼部に導き網膜上に結像する頭部搭載型表示装置
において、色光を発光するためのLED、発光した光を
集光するための集光手段、画像を形成する液晶パネル、
液晶パネルの画像を投写するための投写レンズ、投写画
像を映すためのスクリーンから構成され、LEDと集光
手段、液晶パネル、投写レンズを頭部の上方向に設け、
投写画像をスクリーン面まで導くため折返しミラ−及び
スクリーンは、額部及び眼前部に設けたことを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, a liquid crystal panel for forming an image is attached to the side or upper part of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by reflection or transmission means on the retina. In a head-mounted display device for forming an image on a head, an LED for emitting colored light, a light collecting means for collecting the emitted light, a liquid crystal panel for forming an image,
It is composed of a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel and a screen for projecting the projection image. The LED, the light collecting means, the liquid crystal panel and the projection lens are provided in the upper direction of the head,
The folding mirror and the screen for guiding the projected image to the screen surface are provided on the forehead and the front of the eye.
【0018】請求項6記載の発明は、LEDと集光手
段、1枚の液晶パネル、投写レンズからなる投写光学
系、投写画像をスクリーン面まで導くため折返しミラ−
及びスクリーンからなる結像光学系から構成され、投写
光学系は頭部に搭載し、結像光学系は額部及び眼前部に
設け、投写光学系と結像光学系との間に折り曲げ可能な
ひんじ機構を設けることにより、投写光学系と結像光学
系を折り畳み可能にしたことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, an LED, a light collecting means, a liquid crystal panel, a projection optical system including a projection lens, and a folding mirror for guiding a projected image to a screen surface.
And an imaging optical system consisting of a screen, the projection optical system is mounted on the head, the imaging optical system is provided on the forehead and the front of the eye, and it can be bent between the projection optical system and the imaging optical system. By providing a hinge mechanism, the projection optical system and the imaging optical system can be folded.
【0019】請求項7記載の発明は、画像を形成する液
晶パネルを頭部の側部もしくは上部に取り付け、この液
晶パネルに表示された画像を反射もしくは透過手段によ
り両接眼部に導き網膜上に結像する頭部搭載型表示装置
において、色光を発光するためのLED、発光した光を
集光するための集光手段、画像を形成する液晶パネル、
液晶パネルの画像を投写するための投写レンズ、投写画
像を映すためのスクリーンから構成され、色光を発光す
るためのLEDは、緑色(G)とマゼンダ色(B+R)
の2色の色光を時間軸で交互に選択的に切り替え可能と
し、画像を形成する液晶パネルは、青緑色と黄色の2種
類のカラーフィルタをマトリクス状に配置し、それらの
画像データは、LEDの色光に同期して切り替わること
を特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, a liquid crystal panel for forming an image is attached to a side portion or an upper portion of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by reflection or transmission means on the retina. In a head-mounted display device for forming an image on a head, an LED for emitting colored light, a light collecting means for collecting the emitted light, a liquid crystal panel for forming an image,
The LED for emitting the colored light is composed of a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel and a screen for projecting the projected image, and the LEDs for emitting colored light are green (G) and magenta (B + R).
The color lights of the two colors can be selectively switched alternately on the time axis, and the liquid crystal panel for forming an image has two types of color filters of blue-green and yellow arranged in a matrix, and the image data of those is LED It is characterized in that it switches in synchronization with the colored light of.
【0020】[0020]
【作用】請求項1から請求項3記載の発明は、画像を形
成する液晶パネルを頭部の側部もしくは上部に取り付
け、この液晶パネルに表示された画像を反射もしくは透
過手段により両接眼部に導き網膜上に結像する頭部搭載
型表示装置において、色光を発光するためのLED(L
ightEmittingDiode)、発光した光を
集光するための集光手段、画像を形成する1枚の液晶パ
ネル、液晶パネルの画像を投写するための投写レンズ、
投写画像を映すためのスクリーンから構成されたことに
より、省電力でしかも小型軽量にすることができる。ま
た、拡大率が大きく視野角も広くすることができる。According to the present invention, the liquid crystal panel for forming an image is attached to the side or upper part of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is reflected or transmitted through both eyepieces. In a head-mounted display device that guides light to the retina and forms an image on the retina, an LED (L
lightEmittingDiode), a light collecting unit for collecting emitted light, one liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel,
Since it is composed of a screen for displaying a projected image, it is possible to reduce power consumption and to make it compact and lightweight. Further, the enlargement ratio is large and the viewing angle can be widened.
【0021】請求項4の発明は、画像を形成する液晶パ
ネルを頭部の側部もしくは上部に取り付け、この液晶パ
ネルに表示された画像を反射もしくは透過手段により両
接眼部に導き網膜上に結像する頭部搭載型表示装置にお
いて、色光を発光するためのLED(LightEmi
ttingDiode)、発光した光を集光するための
集光手段、画像を形成する1枚の液晶パネル、液晶パネ
ルの画像を投写するための投写レンズ、投写画像を映す
ためのスクリーンから構成され、投写レンズは左右の眼
の眼幅に対応して1枚の画像を2つの画像に分離投写す
るあおり光学系により投写することにより、左右の眼幅
調整と視度調整が独立して調整することができる。According to a fourth aspect of the present invention, a liquid crystal panel for forming an image is attached to a side portion or an upper portion of the head, and the image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by reflection or transmission means to be placed on the retina. In a head-mounted display device for forming an image, an LED (LightEmi) for emitting colored light is used.
projection diode, a light collecting means for collecting emitted light, a liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for projecting the projected image. The lens allows the left and right eye width adjustment and the diopter adjustment to be adjusted independently by projecting with a tilt optical system that separates and projects one image into two images corresponding to the eye widths of the left and right eyes. it can.
【0022】請求項5から請求項6記載の発明は、LE
Dと集光手段、液晶パネル、投写レンズを頭部の上方向
に設け、投写画像をスクリーン面まで導くため折返しミ
ラ−及びスクリーンは、額部及び眼前部に設けたことに
より、装着性に重要な重量バランスの優れた頭部搭載型
表示装置が実現でき、また投写光学系と結像光学系との
間にひんじ機構を設けることにより、折り畳みが可能
で、未使用時は省スペースにすることができる。The invention according to claims 5 to 6 is LE
D, a condensing means, a liquid crystal panel, and a projection lens are provided in the upper direction of the head, and a folding mirror and a screen for guiding the projected image to the screen surface are provided on the forehead and the front of the eye. A head-mounted display device with excellent weight balance can be realized, and a hinge mechanism is provided between the projection optical system and the imaging optical system to allow folding and save space when not in use. be able to.
【0023】請求項7記載の発明は、色光を発光するた
めのLED(LightEmittingDiod
e)、発光した光を集光するための集光手段、画像を形
成する液晶パネル、液晶パネルの画像を投写するための
投写レンズ、投写画像を映すためのスクリーンから構成
され、色光を発光するためのLEDは、複数の色光を時
間軸で選択的に切り替え可能とし、画像を形成する液晶
パネルは、複数のカラーフィルタをマトリクス状に配置
し、それらの画像データは、LEDの色光に同期して切
り替わることにより、複数枚の液晶パネルを使わずに高
密度のカラー画像を得ることができる。According to a seventh aspect of the invention, an LED (Light Emitting Diode) for emitting colored light is used.
e), Condensing means for condensing emitted light, a liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for projecting a projected image, and emitting colored light. The LED for this makes it possible to selectively switch a plurality of colored lights on the time axis, a liquid crystal panel for forming an image has a plurality of color filters arranged in a matrix, and the image data thereof is synchronized with the colored lights of the LEDs. It is possible to obtain a high-density color image without using a plurality of liquid crystal panels by switching the display.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明を図面に基ずいて説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0025】(実施例1)図1は、請求項1記載の発明
に係わる頭部搭載型表示装置の基本的な光学系を示す図
で、(a)図は基本光学系の構成図、(b)図は、
(a)図の実施例の接眼レンズを一部変更した実施例の
構成図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a basic optical system of a head-mounted display device according to the invention described in claim 1, and FIG. 1 (a) is a configuration diagram of the basic optical system, b) The figure is
It is a block diagram of the Example which changed a part of eyepiece lens of the Example of FIG.
【0026】(a)図に示す構成図では、LED106
は、1つもしくは複数個の半導体チップより構成された
光源であり、単色もしくは複数の光を発光することが可
能である。この光は、液晶パネル102の後方から照射
し、液晶パネル102により電気的に変調された光を透
過する。このLEDの発光輝点に関しては、コンデンサ
レンズ103の焦点位置近傍に設けてあり、液晶パネル
面に対して平行に入射する。液晶パネル上に形成された
画像は、光の透過強度に比例して投写レンズ101によ
り、表面を半透過の梨地処理を行った半透過型のスクリ
ーン104に結像される。この結像された画像は、1枚
の左右の眼幅以上の直径サイズからなる接眼レンズ10
5により人間の眼107の網膜上に虚像を結像させる。In the configuration diagram shown in FIG.
Is a light source composed of one or a plurality of semiconductor chips, and can emit a single color or a plurality of lights. This light is emitted from the rear of the liquid crystal panel 102, and the light electrically modulated by the liquid crystal panel 102 is transmitted. The emission bright point of this LED is provided in the vicinity of the focal position of the condenser lens 103 and is incident parallel to the liquid crystal panel surface. The image formed on the liquid crystal panel is imaged by the projection lens 101 on the semi-transmissive screen 104 whose surface is semi-transparent matte finish, in proportion to the light transmission intensity. The formed image is an eyepiece lens 10 having a diameter size equal to or larger than the left and right eye widths.
5, a virtual image is formed on the retina of the human eye 107.
【0027】これらの結像光学系の場合、液晶パネル1
02に生成された画像データは、投射レンズの拡大率に
より半透過スクリーンに拡大投影されるが、この半透過
スクリーンに関しては、接眼レンズ105の焦点距離
(f1)内の設けられており、左右の眼107は、その
焦点内に設けられたスクリーン上の画像の虚像108を
見ることになり、さらに拡大される。In the case of these image forming optical systems, the liquid crystal panel 1
The image data generated in 02 is enlarged and projected on the semi-transmissive screen according to the enlargement ratio of the projection lens. Regarding this semi-transmissive screen, it is provided within the focal length (f1) of the eyepiece lens 105, and The eye 107 will see a virtual image 108 of the image on the screen located in its focal point and will be further magnified.
【0028】拡大するための接眼レンズは、1枚の凸レ
ンズでも良いが、(b)図に示すような凸レンズの一部
のみを接眼レンズとしたことにより更に小型軽量化する
ことができる。以上のように、拡大手段を、投射レンズ
と接眼レンズの2段階で行うことにより、拡大率を向上
させ、小さな液晶パネルを両眼で見ることが可能であ
る。The eyepiece for enlarging may be a single convex lens, but the size and weight can be further reduced by using only a part of the convex lens as shown in FIG. As described above, by performing the magnifying means in two stages of the projection lens and the eyepiece lens, it is possible to improve the magnifying power and see a small liquid crystal panel with both eyes.
【0029】また照明に用いるLEDは、コンデンサレ
ンズの焦点近傍に発光点を設けることにより、発光点を
ほぼ点光源として扱うことができ、集光効率の高くで
き、従って、低消費電力で、LEDの順方向の電流をコ
ントロールすることにより調光可能な表示が可能にな
る。The LED used for illumination can be handled as a point light source by providing a light emitting point in the vicinity of the focal point of the condenser lens, and the light-collecting efficiency can be increased. A dimmable display is possible by controlling the forward current of.
【0030】図2は、請求項2に記載の発明に係わる頭
部搭載型表示装置のスクリーンをフレネルレンズにした
場合の構造について説明した図で、基本光学系は図1で
示した頭部搭載型表示装置の基本光学系と同一である。FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the head mounted display device according to the invention described in claim 2 when the screen is a Fresnel lens, and the basic optical system is the head mounted device shown in FIG. It is the same as the basic optical system of the mold display device.
【0031】投射レンズ101による結像位置(矢印1
09)は、フレネルレンズ201の焦点距離f1より、
フレネルレンズ側に設けられており、この場合、結像面
がフレネルレンズ面でもよく、図1で説明したように左
右の眼107で虚像を観る。このフレネルレンズは、鋸
歯状のマイクロプリズムを同心円状に連続的に光学樹脂
で成形された凸レンズであるが、比較的大型なもので
も、薄肉で樹脂成型することが可能であり、軽い接眼レ
ンズ兼スクリーンを提供することができる。Image formation position by the projection lens 101 (arrow 1
09) is from the focal length f1 of the Fresnel lens 201,
It is provided on the Fresnel lens side. In this case, the image plane may be the Fresnel lens surface, and the virtual images are viewed by the left and right eyes 107 as described in FIG. This Fresnel lens is a convex lens in which a sawtooth-shaped micro prism is continuously concentrically molded with an optical resin, but even a relatively large lens can be resin-molded with a thin wall, and is also a lightweight eyepiece lens. A screen can be provided.
【0032】このフレネルレンズの鋸歯状のピッチを、
投写画像の画素ピッチより細かくすることにより、モア
レはなく、また、半透過スクリーンを用いなくてもホッ
トスポットの生じない画像を得ることができる。The sawtooth pitch of this Fresnel lens is
By making the pixel pitch finer than the projected image, it is possible to obtain an image free from moire and free from hot spots without using a semi-transmissive screen.
【0033】またLEDの単色の光を用いた、いわゆる
モノクロ表示では、フレネルレンズの特有の色の分散も
抑えることができる。Further, in so-called monochrome display using the monochromatic light of the LED, it is possible to suppress the color dispersion peculiar to the Fresnel lens.
【0034】図3は、請求項3に記載の発明に係わる頭
部搭載型表示装置の基本的な光学系を示す図である。ま
ず構成を説明する。FIG. 3 is a diagram showing a basic optical system of a head-mounted display device according to the third aspect of the invention. First, the configuration will be described.
【0035】LED106は、1つもしくは複数個の半
導体チップより構成された光源であり、単色もしくは複
数の光を発光することが可能である。液晶パネル102
へは、それらの光を後方から照射している。このLED
の発光輝点に関しては、コンデンサレンズ103の焦点
位置近傍に設けてあり、液晶パネル面に対して平行に入
射する。液晶パネル上に形成された画像は、光の透過強
度に比例して投写レンズ101により半透過型のスクリ
ーン104に結像される。この結像された画像307
は、略45度に傾斜したハーフミラー305により、光
路を折り曲げられ、反射型のフレネル反射ミラー306
に50%の反射光を入射する。このフレネル反射ミラー
は、左右の眼幅以上の直径サイズからなり、このフレネ
ル反射ミラーの焦点内に半透過スクリーン104を設け
てある。人間の眼308は、ハーフミラーを介してこの
フレネルスクリーンを見ており、このフレネルスクリー
ンの焦点位置近傍に眼を設定することにより、きわめて
明るい画像を得ることができる。The LED 106 is a light source composed of one or a plurality of semiconductor chips, and can emit a single color or a plurality of lights. Liquid crystal panel 102
Is radiated with those lights from behind. This LED
The luminescent bright point of is provided near the focal position of the condenser lens 103 and is incident in parallel to the liquid crystal panel surface. The image formed on the liquid crystal panel is formed on the semi-transmissive screen 104 by the projection lens 101 in proportion to the light transmission intensity. This formed image 307
Is a reflection type Fresnel reflection mirror 306 whose optical path is bent by a half mirror 305 inclined at about 45 degrees.
50% of the reflected light enters. This Fresnel reflection mirror has a diameter size equal to or greater than the left and right eye widths, and a semi-transmissive screen 104 is provided in the focal point of this Fresnel reflection mirror. The human eye 308 looks at this Fresnel screen through a half mirror, and by setting the eye near the focal position of this Fresnel screen, an extremely bright image can be obtained.
【0036】(実施例2)図4は、請求項4に記載の発
明に係わる頭部搭載型表示装置の構成を示す図で(a)
図が構成図、(b)図が投写レンズ部の調整を解り易く
した斜視図である。ある。(Embodiment 2) FIG. 4 is a view showing the structure of a head mounted display device according to the invention described in claim 4 (a).
The figure is a block diagram, and the figure (b) is a perspective view which makes adjustment of a projection lens part easy to understand. is there.
【0037】本発明は、投写レンズを2つの入射瞳から
構成したレンズを併置して投影したもので、(a)図に
記載の構成図では、前記の実施例と同様にLED10
6、コンデンサレンズ103で液晶パネル102を照射
する。照射した液晶パネル102の画像は、併置された
左目用の投写レンズ401と右目用の投写レンズ402
により、左右の眼幅に対応したあおり光学系により、結
像位置を左右に均等にずらして左右の接眼レンズ40
3、404の焦点距離内に結像する。結像する平面には
半透過スクリーンを設けて、球面レンズの接眼レンズに
より、そのスクリーン上の画像を見る方法や、半透過ス
クリーンを用いずにフレネルレンズの接眼レンズで結像
面を見る方法がある。この投写レンズは左右の眼幅の方
向に平行してスライドすることにより眼幅調整が簡単
で、しかも正確の行なうことができる。また、視度調整
は、左右の接眼レンズ403、404と投写した像の位
置405、406の距離を調整することにより独立して
調整をすることができる。この場合の投写画像の生成位
置には、半透過スクリーンを設けて、接眼用の凸レンズ
の接眼レンズで見ても良いが、凸レンズはフレネルレン
ズでも良く、また、図3に示すようなハーフミラ−とフ
レネル反射のミラ−を、左右の眼に対応した光学系でも
良い。In the present invention, a projection lens is formed by juxtaposing a lens composed of two entrance pupils and projected. In the configuration diagram shown in FIG.
6. The condenser lens 103 illuminates the liquid crystal panel 102. The projected image of the liquid crystal panel 102 is the projection lens 401 for the left eye and the projection lens 402 for the right eye that are arranged side by side.
By the tilting optical system corresponding to the left and right eye widths, the left and right eyepieces 40 are moved by evenly shifting the image forming positions to the left and right.
The image is formed within the focal length of 3,404. A semi-transmissive screen is provided on the plane where the image is formed, and there is a method of viewing the image on that screen with a spherical lens eyepiece, or a method of viewing the image plane with a Fresnel lens eyepiece without using the semi-transmissive screen. is there. This projection lens slides parallel to the left and right eye width directions, so that the eye distance can be adjusted easily and accurately. The diopter adjustment can be performed independently by adjusting the distance between the left and right eyepieces 403 and 404 and the positions 405 and 406 of the projected images. In this case, a semi-transmissive screen may be provided at the position where the projected image is generated, and it may be viewed as an eyepiece of a convex lens for eyepiece. However, the convex lens may be a Fresnel lens, and a half mirror as shown in FIG. The Fresnel mirror may be an optical system corresponding to the left and right eyes.
【0038】(b)図は、投写レンズの視度及び眼幅の
調整方法を説明するための斜視図である。FIG. 6B is a perspective view for explaining a method of adjusting the diopter and the pupil distance of the projection lens.
【0039】左右2ヶ所に設けられた投写レンズは、支
点408の位置を中心として左右に均等に動くことの可
能なレンズで、これによって眼幅調整を行うことができ
る。この支点位置は、液晶パネルの左右方向の中心線に
一致するように配置されている。このレンズは、人の眼
幅である50mmから70mmを投写結像面でカバーす
るための移動量が必要で、拡大率が大きいとその倍率分
に半比例して移動量は小さくなる。The projection lenses provided at two places on the left and right sides are lenses that can move left and right evenly around the position of the fulcrum 408, and the interpupillary adjustment can be performed by this. The fulcrum position is arranged so as to coincide with the center line in the left-right direction of the liquid crystal panel. This lens requires a movement amount for covering the human eye width of 50 mm to 70 mm with the projection image forming surface, and when the enlargement ratio is large, the movement amount decreases in proportion to the magnification.
【0040】また、視度調整は、(a)図で説明したご
とく接眼レンズとスクリーンとの距離を変えても良い
が、他の方式として、平面的なフレネルレンズで左右の
眼幅に対応した2つの入射瞳を有する接眼レンズを用い
る場合、結像位置を接眼レンズとの距離を変えることに
より可能で、左右の投写レンズにそれぞれ設けられた視
度調整用レバー409により、投射レンズの繰り出し量
を制御して視度調整を行うことができる。Further, in the diopter adjustment, the distance between the eyepiece and the screen may be changed as described in FIG. (A), but as another method, a flat Fresnel lens is used to correspond to the left and right eye widths. When an eyepiece having two entrance pupils is used, it is possible to change the image forming position by changing the distance between the eyepiece and the eyepiece, and the diopter adjustment levers 409 provided on the left and right projection lenses respectively allow the projection lens to move out. Can be controlled to adjust the diopter.
【0041】図5は、請求項5に記載の発明に係わる頭
部搭載型表示装置を具体的に頭部に装着したときの状態
を説明するための構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a state in which the head mounted display device according to the invention of claim 5 is specifically mounted on the head.
【0042】頭部に設けられた照明手段501、液晶パ
ネル502、投射レンズ503で投射光学系507を構
成し、これらの投射光学系は上頭部に設けられている。
ミラー504、ハーフミラー505、フレネル反射ミラ
ー506は、結像光学系とは間隔をおいて設けられ結像
光学系508を形成し、頭部の額の部分に固定されてい
る。ミラー504は、光路を略90度折り曲げ、ハーフ
ミラー505に画像を導く。ハーフミラー505は、反
射光と透過光を一定の割合で選択するもので、ハーフミ
ラーで反射した画像は、フレネル反射鏡506に入射す
る。このフレネル反射鏡は、入射側の表面が図2で説明
したようなフレネルの凸レンズ構造で、裏面側を反射で
きるミラー構造にしたものである。従って、ハーフミラ
ーで反射した画像はフレネル反射鏡で反射し、その後再
度ハーフミラーを透過して眼に結像する。The illumination means 501 provided on the head, the liquid crystal panel 502, and the projection lens 503 constitute a projection optical system 507, and these projection optical systems are provided on the upper head.
The mirror 504, the half mirror 505, and the Fresnel reflection mirror 506 are provided at a distance from the image forming optical system to form an image forming optical system 508, and are fixed to the forehead of the head. The mirror 504 bends the optical path by approximately 90 degrees and guides the image to the half mirror 505. The half mirror 505 selects reflected light and transmitted light at a constant ratio, and the image reflected by the half mirror enters the Fresnel reflecting mirror 506. The Fresnel reflecting mirror has a Fresnel convex lens structure on the incident side as described in FIG. 2 and a mirror structure capable of reflecting the back side. Therefore, the image reflected by the half mirror is reflected by the Fresnel reflecting mirror, and then passes through the half mirror again to form an image on the eye.
【0043】この、フレネル反射鏡は、指向性の強いス
クリーンであり、反射した画像を眼の瞳に導くため、投
射光学系の効率が高い。The Fresnel reflecting mirror is a screen having a strong directivity and guides the reflected image to the pupil of the eye, so that the efficiency of the projection optical system is high.
【0044】図6は、請求項6に記載の発明に係わる頭
部搭載型表示装置の実施例で、折り畳み可能な構成を説
明したもので、(a)図が頭部に装着したときの構成
図、(b)図が折り畳みを行なったときの状態図であ
る。FIG. 6 is an embodiment of a head mounted display device according to the invention described in claim 6, and illustrates a foldable structure. FIG. 6A shows a structure when mounted on the head. The figure and (b) figure are state diagrams when folding is performed.
【0045】頭部に設けられた照明手段、液晶パネル、
投射レンズで投射光学系507を構成し、ミラー、ハー
フミラー、フレネル反射ミラーで構成された結像光学系
508とは、それぞれを分離して配置したことにより、
頭部上方と、額部の両方を用いて支えることにより、荷
重が一部に集中しないような構成にしてある。Illumination means provided on the head, liquid crystal panel,
The projection optical system 507 is configured by the projection lens, and the imaging optical system 508 configured by the mirror, the half mirror, and the Fresnel reflection mirror is arranged separately from each other.
By supporting both the upper part of the head and the forehead, the load is not concentrated on one part.
【0046】したがって、投射光学系は頭上に設け、結
像光学系を額部に設けることにより、重量バランスの優
れた装着性を可能とした。また、投射光学系と結像光学
系との間に、折り曲げ可能なひんじ機構509を設ける
ことにより、未使用時に於ける収納の際、コンパクトに
折り畳めることが可能である。Therefore, the projection optical system is provided above the head, and the imaging optical system is provided at the forehead, thereby making it possible to mount the article with excellent weight balance. Further, by providing a bendable hinge mechanism 509 between the projection optical system and the imaging optical system, it is possible to compactly fold the housing when it is not used.
【0047】図7は、請求項7に記載の発明に係わる頭
部搭載型表示装置の色順次方式の実施例の場合の原理図
で、(a)図が、色光を時分割に制御したタイミングチ
ャート図、(b)図は、液晶パネルのフィルタの色選択
の変化を表した模式図である。FIG. 7 is a principle diagram in the case of an embodiment of the color-sequential system of the head mounted display device according to the invention described in claim 7, and FIG. 7A is a timing diagram when the color light is controlled in time division. The chart and the figure (b) are schematic diagrams showing changes in color selection of filters of the liquid crystal panel.
【0048】色順次方式は、従来技術に記載したよう
に、液晶面に照射する光を時分割して入力するもので、
その色に対応して映像データを切り換える方法である
が、光源の選択と液晶の選択の応答が画質を支配する。In the color sequential system, as described in the prior art, the light radiated to the liquid crystal surface is input in a time division manner.
This is a method of switching the image data according to the color, but the response of the light source selection and the liquid crystal selection dominates the image quality.
【0049】液晶パネルは、青緑色(Cy)と黄色(Y
e)の2色のフィルタから構成され、それぞれのフィル
タを液晶の画素に対応して交互に配置されている。The liquid crystal panel has blue green (Cy) and yellow (Y).
e) Two-color filters are provided, and the filters are alternately arranged corresponding to the liquid crystal pixels.
【0050】照明光学系のLEDは、液晶の表示する1
フィールドの時間に対して、図7の(a)図に示すよう
に、緑の色光と、マゼンダ(青色と赤色の合成光)の色
光を1/2フィールド(1/2f)の時間で交互に切り
替わり可能となるように時分割で照明する。The LED of the illumination optical system is displayed by the liquid crystal display 1.
With respect to the field time, as shown in FIG. 7A, green colored light and magenta (blue and red combined light) colored light are alternated in 1/2 field (1 / 2f) time. Illuminate in a time-sharing manner so that switching is possible.
【0051】つまり、NTSCの1フィールド(1f)
が約16msec.であるから、それぞれが8mse
c.の選択時間で時分割に駆動する。That is, one field of NTSC (1f)
Is about 16 msec. Therefore, each is 8 mse
c. Drives in time division with the selected time of.
【0052】(b)図は、液晶パネルのフィルタの配置
とそれに対する入射光の光の色選択を解り易くした模式
図である。FIG. 6B is a schematic view for facilitating the understanding of the arrangement of the filters of the liquid crystal panel and the color selection of the light of the incident light with respect thereto.
【0053】青緑(Cy)と黄色(Ye)のカラーフィ
ルタをモザイク状に配色した液晶パネルに対して、まず
緑の色光を液晶パネル面に照射する。その場合、液晶パ
ネル上に構成したCyとYeのカラーフィルタに対応し
た画像データは、すべて緑の画像データを入力する。こ
うすることにより、緑の色光は、Cy、Yeフィルタに
対しては全てが透過するため、全画素が緑の画像のデー
タとして出力することができる。A liquid crystal panel in which blue-green (Cy) and yellow (Ye) color filters are arranged in a mosaic pattern is first irradiated with green color light on the liquid crystal panel surface. In that case, as the image data corresponding to the Cy and Ye color filters formed on the liquid crystal panel, all green image data is input. By doing so, all of the green color light is transmitted to the Cy and Ye filters, so that all pixels can be output as green image data.
【0054】次に、液晶パネル面に照射する色光をマゼ
ンダ(B+R)の色光とし液晶パネルに照射した場合、
Cyフィルタには、青色のデータを、Yeフィルタには
赤色のデータを液晶パネルの各々の画素に対応して入力
することにより、それぞれ赤色の成分のデータと青色成
分のデータが1画素おきに配置され表示される。これら
の色光の2色の切換えを繰り返し1/2fの時間で交互
にすることにより、RGB3色のデータを時分割的に表
示することができる。Next, when the color light radiated to the liquid crystal panel surface is changed to magenta (B + R) color light and radiated to the liquid crystal panel,
By inputting blue data to the Cy filter and red data to the Ye filter corresponding to each pixel of the liquid crystal panel, red component data and blue component data are arranged every other pixel. Is displayed. By repeating switching between these two colors of light in a time period of 1/2 f, it is possible to display RGB three-color data in a time division manner.
【0055】この場合の解像力は、緑色の画像データ
(輝度成分)を全ての画素に対応したデータで表すこと
が可能で、赤色、青色に関しては色差の成分で、時間軸
で平均化し合成した結果においては画質の劣化は起こら
ず、1枚の液晶を用いて高精細なカラー表示を表示する
ことができる。The resolving power in this case can represent the green image data (luminance component) by the data corresponding to all the pixels, and the red and blue components are the color difference components. In the above, deterioration of image quality does not occur, and high-definition color display can be displayed using one liquid crystal.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上述べたように、請求項1〜4記載の
発明によれば、頭部搭載型表示装置において、色光を発
光するためのLED、発光した光を集光するための集光
手段、画像を形成する1枚の液晶パネル、液晶パネルの
画像を投写するための投写レンズ、投写画像を映すため
のスクリーンから構成されたことにより、省電力でしか
も小型軽量にすることができる。As described above, according to the first to fourth aspects of the invention, in the head mounted display device, the LED for emitting the colored light and the light collecting for collecting the emitted light are provided. The means, the single liquid crystal panel for forming an image, the projection lens for projecting the image on the liquid crystal panel, and the screen for projecting the projected image make it possible to reduce power consumption and reduce the size and weight.
【0057】また、1枚の液晶を、2眼でみることによ
り、眼精疲労を低減させることができる。By viewing one liquid crystal with two eyes, eye strain can be reduced.
【0058】また、LEDを用いた照明にすることによ
り調光が簡単にできるため、周囲の環境により調整が可
能となる。Further, since the dimming can be easily performed by using the illumination using the LED, the adjustment can be made according to the surrounding environment.
【0059】また、スクリーンをフレネルレンズで構成
することにより、さらに小型の頭部搭載型表示装置を提
供することができる。Further, by forming the screen with a Fresnel lens, it is possible to provide a smaller head-mounted display device.
【0060】また、拡大手段を投射レンズとフレネルレ
ンズの2段で拡大することにより、画角を広画角にする
ことが可能で、バーチャルリアリティ等の仮想空間に没
入することができ、きわめて臨場感のある映像を提供す
ることができる。Further, by enlarging the enlarging means with the two stages of the projection lens and the Fresnel lens, the angle of view can be widened and can be immersed in a virtual space such as virtual reality, so that it is extremely realistic. It is possible to provide a moving image.
【0061】また、請求項5の記載の発明によれば、投
射光学系と結像光学系を頭部及び額部に分割して設ける
ことにより、装着性に重要な重量バランスの優れた頭部
搭載型表示装置が実現できる。According to the invention described in claim 5, the projection optical system and the imaging optical system are separately provided in the head and the forehead, so that the head having an excellent weight balance, which is important for wearability, is provided. An on-board display device can be realized.
【0062】また、請求項6記載の発明によれば、投写
光学系と結像光学系との間にひんじ機構を設けることに
より、折り畳みが可能であり、未使用時や運搬時に省ス
ペースで持ち運びが簡単な、ポータブル機器としての表
示装置に適している。Further, according to the invention described in claim 6, the hinge mechanism is provided between the projection optical system and the imaging optical system, so that the folding is possible and the space is saved when not in use or during transportation. It is suitable for display devices as portable devices that are easy to carry.
【0063】また、請求項7記載の発明によれば、色光
を発光するためのLEDは、複数の色光を時間軸で選択
的に切り替え可能とし、画像を形成する液晶パネルは、
複数のカラーフィルタをマトリクス状に配置し、それら
の画像データは、LEDの色光に同期して切り替わるこ
とにより、1枚の液晶パネルを用いて高密度な映像を表
現することが可能で、高密度のカラー画像を得ることが
できる。According to the invention described in claim 7, the LED for emitting colored light can selectively switch a plurality of colored lights on the time axis, and the liquid crystal panel for forming an image is
By arranging a plurality of color filters in a matrix and switching their image data in synchronization with the color light of the LED, it is possible to express a high-density image using a single liquid crystal panel. It is possible to obtain a color image of.
【0064】また、1フィールドの時間内に2回の色選
択を行うため、液晶の応答時間はおよそ8msec以内
で応答すれば良いため、通常のTN液晶のセル厚を2ミ
クロンぐらいに設定した場合で、十分応答が可能で色純
度の高い表示を得ることができる。Further, since the color selection is performed twice within the time of one field, the response time of the liquid crystal should be within about 8 msec. Therefore, when the cell thickness of the normal TN liquid crystal is set to about 2 μm. In this way, it is possible to obtain a display with a sufficient response and high color purity.
【図1】本発明の一実施例を示す頭部搭載型表示装置の
基本的な光学系を示す図で、(a)図が基本光学系の構
成図、(b)図が接眼レンズを変更した実施例の構成
図。1A and 1B are diagrams showing a basic optical system of a head-mounted display device showing an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a configuration diagram of the basic optical system, and FIG. Diagram of the embodiment.
【図2】本発明の頭部搭載型表示装置のスクリーンをフ
レネルレンズにした場合の構造について説明した図。FIG. 2 is a diagram illustrating a structure in which the screen of the head-mounted display device of the present invention is a Fresnel lens.
【図3】本発明の頭部搭載型表示装置の基本的な光学系
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a basic optical system of a head-mounted display device of the present invention.
【図4】本発明の頭部搭載型表示装置の構成を示す図で
(a)図が構成図、(b)図が投射レンズ部を分かりや
すくした斜視図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a head-mounted display device of the present invention, FIG. 4A is a configuration diagram, and FIG. 4B is a perspective view in which a projection lens unit is easily understood.
【図5】本発明の頭部搭載型表示装置を具体的に頭部に
装着した状態を説明するための構成図。FIG. 5 is a configuration diagram for specifically explaining a state in which the head-mounted display device of the present invention is mounted on the head.
【図6】本発明の頭部搭載型表示装置の折り畳み可能な
構成を説明した図で、(a)図が頭部に装着したときの
構成図、(b)図が折り畳んだときの状態図。6A and 6B are diagrams illustrating a foldable configuration of the head-mounted display device of the present invention, FIG. 6A is a configuration diagram when mounted on the head, and FIG. 6B is a state diagram when folded. .
【図7】本発明の頭部搭載型表示装置の色順次方式の実
施例の場合の原理を説明したもので、(a)図は、光の
色選択のタイミングチャート、(b)図は液晶の色選択
を分かりやすく説明した模式図。7A and 7B are diagrams for explaining the principle in the case of an embodiment of a color-sequential system of a head-mounted display device of the present invention, FIG. 7A is a timing chart of light color selection, and FIG. Schematic diagram that explains the color selection of.
101.投射レンズ 102.液晶パネル 103.コンデンサレンズ 104.スクリーン 105.接眼レンズ 106.LED 107.眼 108.虚像 109.矢印 201.フレネルレンズ 305.ハーフミラー 306.フレネル反射ミラー 307.画像 308.眼 401.左目用の投射レンズ 402.右目用の投射レンズ 403.左目用接眼レンズ 404.右目用接眼レンズ 405.左目用虚像位置 406.右目用虚像位置 409.視度調整用レバー 501.照明手段 502.液晶パネル 503.投射レンズ 504.ミラー 505.ハーフミラー 506.フレネル反射ミラー 507.投射光学系 508.結像光学系 509.ひんじ機構 101. Projection lens 102. Liquid crystal panel 103. Condenser lens 104. Screen 105. Eyepiece lens 106. LED 107. Eye 108. Virtual image 109. Arrow 201. Fresnel lens 305. Half mirror 306. Fresnel reflection mirror 307. Image 308. Eye 401. Projection lens for left eye 402. Right eye projection lens 403. Eyepiece for left eye 404. Eyepiece for right eye 405. Virtual image position for left eye 406. Right eye virtual image position 409. Diopter adjustment lever 501. Illumination means 502. Liquid crystal panel 503. Projection lens 504. Mirror 505. Half mirror 506. Fresnel reflection mirror 507. Projection optical system 508. Imaging optical system 509. Hiji Mechanism
Claims (7)
もしくは上部に取り付け、この液晶パネルに表示された
画像を反射もしくは透過手段により両接眼部に導き網膜
上に結像する頭部搭載型表示装置において、色光を発光
するためのLED(LightEmittingDio
de)、発光した光を集光するための集光手段、画像を
形成する1枚の液晶パネル、液晶パネルの画像を投写す
るための投写レンズ、投写画像を映すためのスクリーン
から構成されたことを特徴とする頭部搭載型表示装置。1. A head in which a liquid crystal panel for forming an image is attached to a side portion or an upper portion of the head, and an image displayed on the liquid crystal panel is guided to both eyepieces by reflection or transmission means to form an image on the retina. In a mounted display device, an LED (Light Emitting Dio) for emitting colored light is used.
de), a light collecting means for collecting emitted light, one liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for projecting the projected image Head-mounted display device characterized by:
光、もしくは、複数の発光スペクトルを有するLEDの
半導体チップを1個もしくは複数個平面的に配列し、そ
の発光部を集光手段であるところの集光レンズの焦点距
離近傍に配置し、液晶パネルを照明し、照明された液晶
パネルの画像は、投写レンズにより凸フレネルレンズ構
造のスクリーンの投写レンズ側の焦点位置から、スクリ
ーン面までの間に投写画像を結像したことを特徴とする
請求項1に記載の頭部搭載型表示装置。2. An LED for emitting colored light comprises one or a plurality of LED semiconductor chips each having a single light or a plurality of emission spectra, which are arranged in a plane, and the light emitting portion is formed by a condensing means. It is placed near the focal length of a certain condenser lens to illuminate the liquid crystal panel, and the image of the illuminated liquid crystal panel is projected from the focal position on the projection lens side of the screen with a convex Fresnel lens structure to the screen surface by the projection lens. The head-mounted display device according to claim 1, wherein a projection image is formed between the two.
光、もしくは、複数の発光スペクトルを有するLEDの
半導体チップを1個もしくは複数個平面的に配列し、そ
の発光部を集光手段であるところの集光レンズの焦点距
離近傍に配置し、液晶パネルを照明し、照明された液晶
パネルの画像は、投写レンズにより半透過型のスクリー
ンに結像させ、ハーフミラ−により反射型のフレネルレ
ンズ構造のスクリーンの投写レンズ側の焦点位置から、
スクリーン面までの間に前記半透過型のスクリーンを設
けたことを特徴とする請求項1に記載の頭部搭載型表示
装置。3. An LED for emitting colored light has one or a plurality of LED semiconductor chips having a single light or a plurality of emission spectra arranged in a plane, and the light emitting portion thereof is used as a condensing means. It is placed near the focal length of a certain condensing lens, illuminates the liquid crystal panel, and the image of the illuminated liquid crystal panel is focused on a semi-transmissive screen by a projection lens, and a reflective Fresnel lens by a half mirror. From the focus position on the projection lens side of the structure screen,
The head mounted display device according to claim 1, wherein the semi-transmissive screen is provided up to the screen surface.
もしくは上部に取り付け、この液晶パネルに表示された
画像を反射もしくは透過手段により両接眼部に導き網膜
上に結像する頭部搭載型表示装置において、色光を発光
するためのLED(LightEmittingDio
de)、発光した光を集光するための集光手段、画像を
形成する1枚の液晶パネル、液晶パネルの画像を投写す
るための投写レンズ、投写画像を映すためのスクリーン
から構成され、前記投写レンズは左右の眼の眼幅に対応
して1枚の画像を2つの画像に分離投写するあおり光学
系により分離投写したことを特徴とする頭部搭載型表示
装置。4. A head for attaching an image forming liquid crystal panel to the side or upper part of the head and for guiding the image displayed on the liquid crystal panel to both eyepieces by reflection or transmission means to form an image on the retina. In a mounted display device, an LED (Light Emitting Dio) for emitting colored light is used.
de), a light collecting means for collecting emitted light, one liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for projecting a projected image, The head-mounted display device is characterized in that the projection lens separates and projects one image into two images according to the interpupillary distance of the left and right eyes by a tilt optical system.
もしくは上部に取り付け、この液晶パネルに表示された
画像を反射もしくは透過手段により両接眼部に導き網膜
上に結像する頭部搭載型表示装置において、色光を発光
するためのLED(LightEmittingDio
de)、発光した光を集光するための集光手段、画像を
形成する液晶パネル、液晶パネルの画像を投写するため
の投写レンズ、投写画像を映すためのスクリーンから構
成され、LEDと集光手段、液晶パネル、投写レンズを
頭部の上方向に設け、投写画像をスクリーン面まで導く
ため折返しミラ−及びスクリーンは、額部及び眼前部に
設けたことを特徴とする頭部搭載型表示装置。5. A head for attaching an image forming liquid crystal panel to a side portion or an upper portion of the head, and guiding an image displayed on the liquid crystal panel to both eyepieces by reflection or transmission means to form an image on the retina. In a mounted display device, an LED (Light Emitting Dio) for emitting colored light is used.
de), a light collecting means for collecting emitted light, a liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for displaying a projected image. Means, a liquid crystal panel, and a projection lens in the upper direction of the head, and a folding mirror and a screen for guiding the projected image to the screen surface are provided in the forehead and the front of the eye. .
投写レンズからなる投写光学系、投写画像をスクリーン
面まで導くため折返しミラ−及びスクリーンからなる結
像光学系から構成され、投写光学系は頭部に搭載し、結
像光学系は額部及び眼前部に設け、投写光学系と結像光
学系との間に折り曲げ可能なひんじ機構を設けることに
より、投写光学系と結像光学系を折り畳み可能にしたこ
とを特徴とする請求項5に記載の頭部搭載型表示装置。6. An LED, a light collecting means, a liquid crystal panel,
It consists of a projection optical system consisting of a projection lens and an imaging optical system consisting of a folding mirror and a screen to guide the projected image to the screen surface.The projection optical system is mounted on the head, and the imaging optical system is located on the forehead and the front of the eye. 6. The projection optical system and the imaging optical system are made foldable by providing a folding mechanism provided between the projection optical system and the imaging optical system at the section. Head mounted display device.
もしくは上部に取り付け、この液晶パネルに表示された
画像を反射もしくは透過手段により両接眼部に導き網膜
上に結像する頭部搭載型表示装置において、色光を発光
するためのLED(LightEmittingDio
de)、発光した光を集光するための集光手段、画像を
形成する液晶パネル、液晶パネルの画像を投写するため
の投写レンズ、投写画像を映すためのスクリーンから構
成され、色光を発光するためのLEDは、緑色(G)と
マゼンダ色(B+R)の2色の色光を時間軸で交互に選
択的に切り替え可能とし、画像を形成する液晶パネル
は、青緑色と黄色の2種類のカラーフィルタをマトリク
ス状に配置し、それらの画像データは、LEDの色光に
同期して切り替わることを特徴とする頭部搭載型表示装
置。7. A head for attaching a liquid crystal panel for forming an image to a side portion or an upper portion of the head and for guiding an image displayed on the liquid crystal panel to both eyepieces by reflection or transmission means to form an image on the retina. In a mounted display device, an LED (Light Emitting Dio) for emitting colored light is used.
de), a light collecting means for collecting emitted light, a liquid crystal panel for forming an image, a projection lens for projecting an image on the liquid crystal panel, and a screen for displaying a projected image, and emits colored light. The LED for this makes it possible to selectively switch two color lights of green (G) and magenta (B + R) alternately on the time axis, and the liquid crystal panel forming the image has two kinds of colors of blue green and yellow. A head-mounted display device characterized in that filters are arranged in a matrix, and image data thereof is switched in synchronization with the color light of LEDs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6167097A JPH0832898A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Head mounted display |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6167097A JPH0832898A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Head mounted display |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0832898A true JPH0832898A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=15843375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6167097A Pending JPH0832898A (en) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | Head mounted display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0832898A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1134406A (en) * | 1997-02-28 | 1999-02-09 | Adobe Syst Inc | Vector map flattening and trapping |
KR100484174B1 (en) * | 2002-11-06 | 2005-04-18 | 삼성전자주식회사 | Head mounted display |
JP2021120901A (en) * | 2019-07-03 | 2021-08-19 | 株式会社東芝 | Wearable terminal, system, and method |
JP2021162654A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | セイコーエプソン株式会社 | Virtual image display device and optical unit |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP6167097A patent/JPH0832898A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH1134406A (en) * | 1997-02-28 | 1999-02-09 | Adobe Syst Inc | Vector map flattening and trapping |
JP4624502B2 (en) * | 1997-02-28 | 2011-02-02 | アドビ システムズ, インコーポレイテッド | Vector map flattening and trapping |
KR100484174B1 (en) * | 2002-11-06 | 2005-04-18 | 삼성전자주식회사 | Head mounted display |
JP2021120901A (en) * | 2019-07-03 | 2021-08-19 | 株式会社東芝 | Wearable terminal, system, and method |
JP2021162654A (en) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | セイコーエプソン株式会社 | Virtual image display device and optical unit |
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