JPH05328260A - Head mount type display device - Google Patents
Head mount type display deviceInfo
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- JPH05328260A JPH05328260A JP13385492A JP13385492A JPH05328260A JP H05328260 A JPH05328260 A JP H05328260A JP 13385492 A JP13385492 A JP 13385492A JP 13385492 A JP13385492 A JP 13385492A JP H05328260 A JPH05328260 A JP H05328260A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、頭部に装着した状態で
映像の鑑賞ができる頭部装着式ディスプレイに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted display which allows a user to view an image when mounted on the head.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、2次元画像表示素子上の電子映像
を光学系を介して目の網膜上に投影させる眼鏡型やヘル
メット型の頭部装着式ディスプレイ装置が注目されてい
る。これらの装置は、外界の像と電子映像を相互に切り
換えたり、重ね合わせたりする使い方がよく行われてい
る。従来例として、特開平4−26289号、特開平4
−1717号等のものがある。2. Description of the Related Art In recent years, eyeglass-type or helmet-type head-mounted display devices for projecting an electronic image on a two-dimensional image display device onto the retina of an eye through an optical system have been receiving attention. These devices are often used for mutually switching or superimposing an external image and an electronic image. As conventional examples, JP-A-4-26289 and JP-A-426289
There is one such as -1717.
【0003】前者は、液晶表示部に表示された電子映像
をミラーによって光路を偏向させて両接眼部に導入する
ようにした眼鏡型映像表示装置において、接眼部の前面
に透過型液晶パネルを配置し、接眼部以外から外界の像
が見えるようにし、屋外でも安心して映像が鑑賞できる
ようにしたものである。しかし、外界からの侵入光によ
り電子映像が見え難くなったり、臨場感が著しく損なわ
れるので、上記透過型液晶パネルの透過率を変化させ
て、外界からの侵入光を弱くすることで、電子映像を見
やすくしている。The former is a spectacle-type image display device in which an electronic image displayed on a liquid crystal display unit is introduced into both eyepieces by deflecting an optical path by a mirror, and a transmissive liquid crystal panel is provided in front of the eyepieces. Is placed so that the image of the outside world can be seen from the area other than the eyepiece, so that the image can be viewed with confidence even outdoors. However, the incident light from the outside makes it difficult to see the electronic image, and the sense of presence is significantly impaired.Therefore, by changing the transmittance of the transmissive liquid crystal panel to weaken the incident light from the outside, To make it easier to see.
【0004】後者は、電子映像を外界像の任意の位置に
合成して鑑賞できる光学装置である。図6に示すよう
に、外界像Oを取り込む対物レンズL2、外界からの光
の透過率を制御する透過型液晶パネルE2、電子映像を
表示する液晶表示素子D2、外界像Oと液晶表示素子D
2上の電子映像とを合成するハーフミラーM2、接眼レ
ンズL3、倒立像を正立像に変換する光学系Sから構成
されている。透過型液晶パネルE2は、外界像Oが対物
レンズL2によって結像する位置に配置し、液晶表示素
子D2は、ハーフミラーM2を挟んで、透過型液晶パネ
ルE2に対応する位置に配置する。液晶表示素子D2に
表示されている電子映像の位置に対応する透過型液晶パ
ネルE2の位置を不透明にすることで、電子映像を外界
の光の影響なく外界像Oと合成して鑑賞することができ
る。The latter is an optical device that allows an electronic image to be synthesized at an arbitrary position of an external image and viewed. As shown in FIG. 6, an objective lens L2 that takes in the external image O, a transmissive liquid crystal panel E2 that controls the transmittance of light from the external world, a liquid crystal display element D2 that displays an electronic image, an external image O and a liquid crystal display element D.
It is composed of a half mirror M2 for synthesizing the electronic image on the image plane 2, an eyepiece lens L3, and an optical system S for converting an inverted image into an erect image. The transmissive liquid crystal panel E2 is arranged at a position where the external image O is formed by the objective lens L2, and the liquid crystal display element D2 is arranged at a position corresponding to the transmissive liquid crystal panel E2 with the half mirror M2 interposed therebetween. By making the position of the transmissive liquid crystal panel E2 corresponding to the position of the electronic image displayed on the liquid crystal display element D2 opaque, the electronic image can be combined with the external image O for viewing without being affected by external light. it can.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術において、特開平4−26289号のものでは、
液晶パネルの透過率をパネル全体で変化させているた
め、電子映像を外界像の任意の場所に合成して鑑賞する
ことはできない。また、特開平4−1717号のもので
は、電子映像を外界像の任意の場所に、外界の光の影響
を受けることなく合成して鑑賞できるが、対物レンズや
倒立像を正立像に変換する光学系等が必要となって、目
の前の突出物が大きくなり、装着感が悪く、小型化、軽
量化も容易にできない。However, in the above-mentioned prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-26289 discloses that
Since the transmittance of the liquid crystal panel is changed over the entire panel, it is not possible to synthesize and view an electronic image at an arbitrary place on the external image. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1717, an electronic image can be combined and viewed at an arbitrary position of an external image without being affected by external light, but an objective lens or an inverted image is converted into an erect image. Since an optical system or the like is required, the protrusion in front of the eyes becomes large, the wearing feeling is bad, and the size and weight cannot be easily reduced.
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、外界の光の影響を受けない電子映像
を外界像の任意の場所に表示でき、さらに、小型、計量
で、装着感のよい頭部装着式ディスプレイ装置を提供す
ることである。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to display an electronic image which is not affected by the light of the outside world at an arbitrary place of the outside world image, and further, to be small in size and to be mounted in a small size. An object of the present invention is to provide a head-mounted display device having a good feeling.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の頭部装着式ディスプレイ装置は、画像表示素子上に
表示された電子映像を鑑賞する頭部装着式ディスプレイ
装置において、目の瞳前方に位置するように配置され、
外界像と前記電子映像とを重ね合わせる像重ね合わせ手
段と、前記像重ね合わせ手段の前方に配置され、前記外
界像の光束の中の任意の領域の光を遮蔽可能に設けられ
た遮光手段と、を備え、前記電子映像の表示位置の変化
に伴って、前記遮蔽領域を変化させるようにしたことを
特徴とするものである。A head-mounted display device of the present invention that achieves the above object is a head-mounted display device for viewing an electronic image displayed on an image display device. Is located to
Image superimposing means for superimposing an external image and the electronic image, and light shielding means arranged in front of the image superimposing means and capable of shielding light in an arbitrary region in the light flux of the external image. And, the shielding area is changed in accordance with a change in the display position of the electronic image.
【0008】[0008]
【作用】本発明においては、外界像と電子映像とを重ね
合わせる像重ね合わせ手段と、外界像の光束の中の任意
の領域の光を遮蔽可能に設けられた遮光手段とを備え、
電子映像の表示位置の変化に伴って遮蔽領域を変化させ
るようにしたので、必要最小限の光学系の構成により、
外界の光から影響を受けない電子映像を外界像の任意の
場所、範囲に表示でき、さらに、小型、軽量で、装着感
のよい頭部装着式ディスプレイ装置を得ることができ
る。According to the present invention, the image superimposing means for superposing the external image and the electronic image on each other, and the light shielding means provided so as to shield the light of an arbitrary region in the light flux of the external image,
Since the shielding area is changed according to the change of the display position of the electronic image, the minimum necessary optical system configuration allows
It is possible to obtain an electronic image that is not affected by the light of the outside world in an arbitrary place and range of the outside world image, and further, it is possible to obtain a head-mounted display device that is small in size and light in weight and has a good wearing feeling.
【0009】[0009]
【実施例】次に、図面を参照にして本発明の頭部装着式
ディスプレイ装置の基本的な構成といくつかの実施例に
ついて説明する。図1は本発明の頭部装着式ディスプレ
イ装置の基本的な構成を示す図であり、表示素子D1上
に表示された電子映像は、結像レンズL1、ハーフミラ
ーM1によって、外界像Oの位置にあるように見える。
つまり、表示素子D1上のa点に表示されている物は、
外界像OのA点にあるように見える。ハーフミラーM1
に沿って斜めに配置した時の入射角において、最も効率
良く光を遮断するように設計された透過型液晶パネルE
1をハーフミラーM1の直前に配置し、その透過型液晶
パネルE1のhの範囲の光を遮断するようにすると、光
線Lu、Ldの間の光束、例えばL1は眼球に入射でき
ないので、外界像O上のHの範囲は見えなくなる。つま
り、Hの範囲に外界の光に影響されない電子映像を映し
出すことができる。透過型液晶パネルE1としてドット
マトリクス型のものを使用すれば、電子映像が表示され
る位置に従って光を遮断するhの範囲を変えることがで
きる。また、光を遮る境界線がぼけるが、光を遮る範囲
を極端に狭くしなければ、実用上問題はない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic construction and some embodiments of the head-mounted display device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the head-mounted display device of the present invention. The electronic image displayed on the display element D1 is positioned by the imaging lens L1 and the half mirror M1 to the position of the external image O. It seems to be in.
That is, the object displayed at the point a on the display element D1 is
It appears to be at point A in the external image O. Half mirror M1
LCD panel E designed to block light most efficiently at an incident angle when it is obliquely arranged along
If 1 is arranged immediately before the half mirror M1 and the light in the range h of the transmissive liquid crystal panel E1 is blocked, the light flux between the light rays Lu and Ld, for example, L1 cannot enter the eyeball. The H range on O disappears. That is, it is possible to display an electronic image in the H range that is not affected by the external light. If a dot matrix type is used as the transmissive liquid crystal panel E1, the range of h that blocks light can be changed according to the position where the electronic image is displayed. Further, although the boundary line that blocks light is blurred, there is no practical problem unless the range that blocks light is extremely narrow.
【0010】このように、ハーフミラーM1の前方に遮
光領域を任意に変更できる透過型液晶パネルE1を配置
することにより、外界の光の影響を受けない電子映像を
外界像の任意の位置に表示することができ、さらに、小
型で軽量な頭部装着式ディスプレイ装置が得られる。As described above, by disposing the transmissive liquid crystal panel E1 capable of arbitrarily changing the light-shielding area in front of the half mirror M1, an electronic image that is not affected by the external light is displayed at an arbitrary position on the external image. Furthermore, a small and lightweight head-mounted display device can be obtained.
【0011】次に、図2を参照にして本発明の第1実施
例について説明する。これは、本発明の頭部装着式ディ
スプレイ装置をコンピュータ、ワープロ等のOA機器の
表示器として応用した例である。ワープロ等において文
字を入力するにはキーボードを使用するが、キーボード
を見ないで入力するには相当熟練が必要で、一般の人は
キーボードを見ながら入力することが多い。これに対応
するため、頭部装着式ディスプレイ装置の視野内の上半
分にコンピュータ1からの映像が見えるように、液晶ド
ライバー2を介して、液晶表示素子DL 、DR に表示
し、透過型液晶パネルEL 、ER も、別の液晶ドライバ
ー3を介して、上半分の光の透過を遮断し、下半分は光
を透過するようにしておく。なお、ここで、ML 、MR
はハーフミラー、LL 、LR は結像レンズであり、各符
号において、添字のL、Rはそれぞれ左目用、右目用を
示すものとする。このように構成して、液晶表示素子D
L 、DR の上半分でコンピュータ1からの画像を確認し
て、透過型液晶パネルEL 、ER の下半分を通してキー
ボード4を見ながら入力することができる。Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is an example in which the head-mounted display device of the present invention is applied as a display for OA equipment such as a computer and a word processor. Although a keyboard is used to input characters in a word processor or the like, it is necessary to have considerable skill to input without looking at the keyboard, and general people often input while looking at the keyboard. To deal with this, the liquid crystal display elements D L and D R are displayed on the liquid crystal display elements D L and D R via the liquid crystal driver 2 so that the image from the computer 1 can be seen in the upper half of the visual field of the head-mounted display device. The liquid crystal panels E L and E R are also arranged to block the transmission of light in the upper half and transmit the light in the lower half through another liquid crystal driver 3. In addition, here, M L , M R
Is a half mirror, and L L and L R are image forming lenses, and in each reference numeral, subscripts L and R indicate left eye and right eye, respectively. With this structure, the liquid crystal display device D
An image from the computer 1 can be confirmed in the upper half of L and D R , and input can be performed while viewing the keyboard 4 through the lower half of the transmissive liquid crystal panels E L and E R.
【0012】また、図形の入力には、一般に、マウス5
が使用される。マウス5は手元を見なくても操作ができ
るから、表示する画面を広くした方が図形を全体から観
察できて作図がしやすい。そこで、この場合、液晶表示
素子DL 、DR 全面にコンピュータ1からの映像を表示
し、透過型液晶パネルEL 、ER の下半分も遮蔽し、視
野全面にコンピュータ1からの映像を映し出しながら図
形を入力するようにする。こうすると、図形入力がやり
やすくなる。In addition, generally, a mouse 5 is used to input a figure.
Is used. Since the mouse 5 can be operated without looking at the hand, it is easier to draw a figure by making the displayed screen wider so that the figure can be observed from the whole. Therefore, in this case, the image from the computer 1 is displayed on the entire surface of the liquid crystal display elements D L and D R , and the lower half of the transmissive liquid crystal panels E L and E R is also shielded so that the image from the computer 1 is displayed on the entire field of view. Try to enter the figure while doing. This will make it easier to input figures.
【0013】コンピュータ1から液晶表示素子DL 、D
R 、透過型液晶パネルEL 、ER への信号は、図2に示
すように、有線で行ってもよいが、無線で伝えるように
すると、何らかの用事のとき、頭部にこのディスプレイ
装置を装着したままでできるようになる。この時、透過
型液晶パネルEL 、ER は全面透過にして、外界がよく
見えるようにする。From the computer 1 to the liquid crystal display elements D L , D
Signals to R and the transmissive liquid crystal panels E L and E R may be sent by wire as shown in FIG. 2, but if they are transmitted wirelessly, the display device may be attached to the head in some cases. You can do it while wearing it. At this time, the transmissive liquid crystal panels E L and E R are entirely transmissive so that the outside world can be seen well.
【0014】このように、用途によって使い勝手がよく
なるように、電子映像と外界像とを相互に切り換えて使
うことができる。As described above, the electronic image and the external image can be switched and used so as to improve the usability depending on the application.
【0015】なお、透過型液晶パネルEL 、ER は、ド
ットマトリックス型のものでもよいが、液晶シャッター
等を上下2枚組み合わせたものを使えば、駆動回路が簡
単に構成できる。また、透過型液晶パネルEL 、ER の
透過部分は、外界の明るさに応じて透過率を調整するこ
とにより、コンピュータ1からの映像を見やすくするこ
とができる。The transmissive liquid crystal panels E L and E R may be of the dot matrix type, but if a combination of two upper and lower liquid crystal shutters is used, the drive circuit can be easily constructed. Further, by adjusting the transmittance of the transmissive liquid crystal panels E L and E R according to the brightness of the external environment, the image from the computer 1 can be easily seen.
【0016】さらに、図3に第2実施例を示す。これ
は、本発明のディスプレイ装置をTV、ビデオ等のモニ
ターに応用した例である。視野の中央部にビデオレコー
ダ6からの映像が映るように、液晶ドライバー2を介し
て、液晶表示素子DL 、DR に表示し、また、液晶ドラ
イバー3を介して、ドットマトリックス型の透過型液晶
パネルEL 、ER の中央部を遮蔽する。すると、図4に
示したように、視野の中央にビデオからの電子映像、周
辺部に外界が見えることになる。このディスプレイ装置
を装着した頭部の動きをジャイロ7等で測定して、その
信号に追従して、CPU1は液晶表示素子DL 、DR の
映像の表示位置、及び、透過型液晶パネルEL 、ER の
遮光する位置を移動させることにより、頭部が動いても
映像は固定されたままで、横を向けば、映像は完全に見
えなくなり、外界だけが見えるようになる。こうするこ
とにより、スクリーンを壁にかけて、プロジェクターで
映像を見ているのと同じ感覚になり、例えば、外界で何
か危険なことが起きてもすぐに対処することができる。Further, FIG. 3 shows a second embodiment. This is an example in which the display device of the present invention is applied to a monitor such as a TV and a video. The liquid crystal display elements D L and D R are displayed via the liquid crystal driver 2 so that the image from the video recorder 6 is displayed in the center of the visual field, and the dot matrix type transmission type is displayed via the liquid crystal driver 3. The central portions of the liquid crystal panels E L and E R are shielded. Then, as shown in FIG. 4, the electronic image from the video can be seen in the center of the visual field and the external world can be seen in the peripheral portion. The movement of the head wearing this display device is measured by a gyro 7 or the like, and following the signal, the CPU 1 displays the image positions of the liquid crystal display elements D L and D R and the transmissive liquid crystal panel E L. , E R by moving the light-shielding position, the image remains fixed even if the head moves, and when it is turned sideways, the image disappears completely and only the outside world becomes visible. By doing so, it is possible to put the screen on the wall and feel the same as watching the image on the projector, and for example, if something dangerous happens in the outside world, it can be dealt with immediately.
【0017】なお、図3の代わりに、図5に示すよう
に、ハーフミラーを凹面鏡OML 、OMR に代えれば、
結像レンズが必要なくなり、更に小型化、軽量化ができ
る。If the half mirrors are replaced by concave mirrors OM L and OM R as shown in FIG. 5, instead of FIG.
An imaging lens is not required, and the size and weight can be further reduced.
【0018】以上、本発明の頭部装着式ディスプレイ装
置をいくつかの実施例について説明してきたが、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。
例えば、表示素子、遮光パネルとして、液晶素子以外の
公知の種々の素子を用いることができる。Although the head-mounted display device of the present invention has been described above with reference to some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.
For example, as the display element and the light-shielding panel, various known elements other than the liquid crystal element can be used.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の頭部装着式ディスプレイ装置によると、外界像と電子
映像とを重ね合わせる像重ね合わせ手段と、外界像の光
束の中の任意の領域の光を遮蔽可能に設けられた遮光手
段とを備え、電子映像の表示位置の変化に伴って遮蔽領
域を変化させるようにしたので、必要最小限の光学系の
構成により、外界の光から影響を受けない電子映像を外
界像の任意の場所、範囲に表示でき、さらに、小型、軽
量で、装着感のよい頭部装着式ディスプレイ装置を得る
ことができる。As is apparent from the above description, according to the head-mounted display device of the present invention, an image superimposing means for superimposing an external image and an electronic image on each other, and an arbitrary image in the luminous flux of the external image. Since the shielding area is provided so as to shield the light in the area, and the shielding area is changed in accordance with the change in the display position of the electronic image, the minimum necessary optical system configuration prevents the light from the outside world. An electronic image that is not affected can be displayed in an arbitrary place and range of the external world image, and further, a head-mounted display device that is small and lightweight and has a good wearing feeling can be obtained.
【図1】本発明の頭部装着式ディスプレイ装置の基本的
な構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a head-mounted display device of the present invention.
【図2】第1実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a first embodiment.
【図3】第2実施例の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment.
【図4】第2実施例の視野の様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state of a visual field of a second embodiment.
【図5】第2実施例の変形の構成の要部を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a main part of a modified configuration of the second embodiment.
【図6】従来の頭部装着式ディスプレイ装置の1例の構
成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional head-mounted display device.
O…外界像 D1…表示素子 L1…結像レンズ M1…ハーフミラー E1…透過型液晶パネル Lu、Ld、L1…光線 DL 、DR …液晶表示素子 EL 、ER …透過型液晶パネル ML 、MR …ハーフミラー LL 、LR …結像レンズ OML 、OMR …凹面鏡 1…コンピュータ(CPU) 2、3…液晶ドライバー2 4…キーボード 5…マウス 6…ビデオレコーダ 7…ジャイロO ... external image D1 ... display element L1 ... imaging lens M1 ... half mirror E1 ... transmissive liquid crystal panel Lu, Ld, L1 ... light D L, D R ... liquid crystal display element E L, E R ... transmissive liquid crystal panel M L , M R ... Half mirror L L , L R ... Imaging lens OM L , OM R ... Concave mirror 1 ... Computer (CPU) 2, 3 ... Liquid crystal driver 2 4 ... Keyboard 5 ... Mouse 6 ... Video recorder 7 ... Gyro
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久芳圭一 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号オリン パス光学工業株式会社内 (72)発明者 安垣誠人 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号オリン パス光学工業株式会社内 (72)発明者 井場陽一 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号オリン パス光学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiichi Kuho 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inhito Masato 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yoichi Iba 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Industry Co., Ltd.
Claims (1)
鑑賞する頭部装着式ディスプレイ装置において、 目の瞳前方に位置するように配置され、外界像と前記電
子映像とを重ね合わせる像重ね合わせ手段と、 前記像重ね合わせ手段の前方に配置され、前記外界像の
光束の中の任意の領域の光を遮蔽可能に設けられた遮光
手段と、 を備え、前記電子映像の表示位置の変化に伴って、前記
遮蔽領域を変化させるようにしたことを特徴とする頭部
装着式ディスプレイ装置。1. A head-mounted display device for viewing an electronic image displayed on an image display device, wherein the image is superposed on an external image and the electronic image, the image being superposed on the front of the pupil of the eye. A change means for changing the display position of the electronic image, comprising: a matching means; and a light-shielding means arranged in front of the image superimposing means and capable of shielding light in an arbitrary region in the light flux of the external image. The head-mounted display device is characterized in that the shielding area is changed in accordance with the above.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13385492A JPH05328260A (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Head mount type display device |
| US08/067,130 US5572343A (en) | 1992-05-26 | 1993-05-26 | Visual display having see-through function and stacked liquid crystal shutters of opposite viewing angle directions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13385492A JPH05328260A (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Head mount type display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05328260A true JPH05328260A (en) | 1993-12-10 |
Family
ID=15114592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13385492A Withdrawn JPH05328260A (en) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | Head mount type display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05328260A (en) |
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