JP3354008B2 - Head mounted video display - Google Patents
Head mounted video displayInfo
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- JP3354008B2 JP3354008B2 JP16651394A JP16651394A JP3354008B2 JP 3354008 B2 JP3354008 B2 JP 3354008B2 JP 16651394 A JP16651394 A JP 16651394A JP 16651394 A JP16651394 A JP 16651394A JP 3354008 B2 JP3354008 B2 JP 3354008B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、頭部装着型映像表示装
置に関し、特に、使用者の頭部もしくは顔面に保持して
眼球に映像を投影する小型の映像表示装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-mounted image display device, and more particularly to a small-sized image display device for projecting an image onto an eyeball while holding the image on a user's head or face.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、バーチャルリアリティー用、ある
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面に保持す
る映像表示装置が開発され、実用化されつつある。2. Description of the Related Art In recent years, a helmet-type or goggle-type image display device for holding on a head or face has been developed and put into practical use for the purpose of virtual reality or for personally enjoying a large-screen image. It is getting.
【０００３】例えば、特願平４−２６７５０５号におい
て、図１１に断面図を、図１２に外観図を示すように、
バックライト２により照明され映像表示素子を構成する
液晶表示素子（ＬＣＤ）１と、ＬＣＤ１により形成され
た映像光束を観察者眼球Ｅに導くために、ＬＣＤ１の光
軸及び視軸の交点に傾斜配置されたハーフミラー３と、
正のパワーを有し、ハーフミラー３を介してＬＣＤ１と
対向配置された凹面鏡４とを備え、ＬＣＤ１からの映像
光束をハーフミラー３を通して凹面鏡４に入射させ、凹
面鏡４によって反射された光束は、今度はハーフミラー
３で反射させて眼球Ｅに導いて、ＬＣＤ１に表示された
電子像を拡大表示し、また、ＬＣＤ１の表示を切ってシ
ースルー像（外界像）のみを観察可能にするか、ＬＣＤ
１の表示と重畳してシースルー像を観察可能にするため
に、ハーフミラー３の視線前方に液晶シャッター５を配
置した映像表示装置が知られている。さらに、この場
合、映像表示装置本体の前面、すなわち、液晶シャッタ
ー５の視線前方に、光を吸収する減光フィルター６が配
置されている。これは、外側から映像表示装置内部の機
構を見え難くするためのものである。なお、図１１の場
合、ハーフミラー３はビームスプリッタープリズム７と
して構成され、凹面鏡４はその側面に裏面鏡として取り
付けられている。[0003] For example, in Japanese Patent Application No. 4-267505, a sectional view is shown in FIG.
A liquid crystal display element (LCD) 1 illuminated by a backlight 2 and constituting an image display element, and an inclined arrangement at an intersection of an optical axis and a visual axis of the LCD 1 in order to guide an image light beam formed by the LCD 1 to an observer's eyeball E. Half mirror 3
It has a concave mirror 4 having a positive power and arranged to face the LCD 1 via the half mirror 3. The image light flux from the LCD 1 is incident on the concave mirror 4 through the half mirror 3, and the light flux reflected by the concave mirror 4 is This time, the light is reflected by the half mirror 3 to be guided to the eyeball E, and the electronic image displayed on the LCD 1 is enlarged and displayed. Also, the display of the LCD 1 is cut off so that only the see-through image (external image) can be observed.
There is known an image display device in which a liquid crystal shutter 5 is disposed in front of the line of sight of the half mirror 3 in order to make it possible to observe a see-through image by superimposing it on the display of FIG. Further, in this case, a neutral density filter 6 that absorbs light is disposed in front of the image display device main body, that is, in front of the line of sight of the liquid crystal shutter 5. This is for making it difficult to see the mechanism inside the image display device from the outside. In the case of FIG. 11, the half mirror 3 is configured as a beam splitter prism 7, and the concave mirror 4 is mounted on the side surface as a rear surface mirror.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにシースルー像を切り替えて観察できるようにするた
めに液晶シャッター５を用いる場合、ＬＣＤ１からの光
の中の一部は、図１１に点線で示したように、ハーフミ
ラー３で反射して液晶シャッター５の表面で反射し、ハ
ーフミラー３を通過してて眼球Ｅに入射する。この光は
ゴースト像として観察者に視認される。液晶シャッター
５の眼球Ｅ側の面に反射防止コーティング８を設ける
と、反射率は１％程度まで低減することができるが、こ
の反射率でもゴーストは存在してしまう。However, when the liquid crystal shutter 5 is used to switch the see-through image for observation, a part of the light from the LCD 1 is shown by a dotted line in FIG. As described above, the light is reflected by the half mirror 3, reflected by the surface of the liquid crystal shutter 5, passes through the half mirror 3, and enters the eyeball E. This light is visually recognized by an observer as a ghost image. When the antireflection coating 8 is provided on the surface of the liquid crystal shutter 5 on the eyeball E side, the reflectance can be reduced to about 1%, but a ghost still exists at this reflectance.
【０００５】また、映像表示装置の前面にその内部を見
難くするために配置された減光フィルター６によって、
シースルー時の外界像の明るさが低下するという問題も
ある。[0005] In addition, a neutral density filter 6 arranged on the front of the image display device to make it difficult to see the inside thereof,
There is also a problem that the brightness of the external image during see-through is reduced.
【０００６】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、シースルー可能
な頭部装着型映像表示装置の液晶シャッターからの反射
によるゴーストを除去するようにすると共に、外界を明
るく視認できるようにすることである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has as its object to remove a ghost due to reflection from a liquid crystal shutter of a see-through type head mounted image display device. As well as to allow the outside world to be viewed brightly.
【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
明の頭部装着型映像表示装置は、映像を表示する映像表
示素子と、前記映像の拡大像を観察者の眼球に誘導する
接眼光学系と、前記接眼光学系に近接して配置され、複
数枚の偏光板を有し、外界からの光の透過と遮光を切り
換える液晶シャッターとを有する頭部装着型映像表示装
置において、前記液晶シャッターよりも外形が大きく、
かつ、前記液晶シャッターに対して眼球とは反対側に配
置した第１の偏光板を有することを特徴とするものであ
る。According to the present invention, there is provided a head-mounted image display device for displaying an image, and an eyepiece for guiding an enlarged image of the image to an eyeball of an observer. A head-mounted image display device, comprising: a system, a liquid crystal shutter arranged in close proximity to the eyepiece optical system, having a plurality of polarizing plates, and switching between transmission and blocking of light from the outside world. The outer shape is larger than
The liquid crystal shutter further includes a first polarizing plate disposed on a side opposite to the eyeball with respect to the liquid crystal shutter.
【０００８】[0008]
【０００９】[0009]
【作用】本発明においては、液晶シャッターよりも外形
が大きく、かつ、液晶シャッターに対して眼球とは反対
側に配置した第１の偏光板を有するので、外部からこの
頭部装着型映像表示装置を見たとき、この偏光板で少な
くとも５０％の光が吸収されるため、頭部装着型映像表
示装置内部の機構は見え難く、外観上好ましくなると共
に、外界の明るさが低下することになく、明るい外界像
を視認することができる。According to the present invention, the head-mounted image display device has a first polarizing plate which has a larger outer shape than the liquid crystal shutter and is disposed on the side opposite to the eyeball with respect to the liquid crystal shutter. When viewed, since at least 50% of the light is absorbed by this polarizing plate, the mechanism inside the head-mounted image display device is difficult to see, it is preferable in appearance, and the brightness of the external world is not reduced. A bright external image can be visually recognized.
【００１０】[0010]
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の頭部装着型映像表示装置のい
くつかの実施例について図面を参照にして説明する。 〔第１実施例〕第１実施例の断面図を図１に示す。基本
的な構成は、従来の図１１の場合と同様であり、バック
ライト２により照明され映像表示素子を構成する液晶表
示素子（ＬＣＤ）１と、ＬＣＤ１により形成された映像
光束を観察者眼球Ｅに導くために、ＬＣＤ１の光軸及び
視軸の交点に傾斜配置されたハーフミラー３と、正のパ
ワーを有し、ハーフミラー３を介してＬＣＤ１と対向配
置された凹面鏡４とを備え、ＬＣＤ１からの映像光束を
ハーフミラー３を通して凹面鏡４に入射させ、凹面鏡４
によって反射された光束は、今度はハーフミラー３で反
射させて眼球Ｅに導いて、ＬＣＤ１に表示された電子像
を拡大表示し、また、ＬＣＤ１の表示を切ってシースル
ー像（外界像）のみを観察可能にするか、ＬＣＤ１の表
示と重畳してシースルー像を観察可能にするために、ハ
ーフミラー３の視線前方に液晶シャッター５が配置され
ている。そして、映像表示装置本体の前面、すなわち、
液晶シャッター５の視線前方に、外側から映像表示装置
内部の機構を見え難くするためのカバー１６（詳細は、
第３実施例）が配置されており、また、ハーフミラー３
はビームスプリッタープリズム７として構成され、凹面
鏡４はその側面に裏面鏡として取り付けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the head mounted video display device of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view of the first embodiment. The basic configuration is the same as that of the conventional case shown in FIG. 11, and a liquid crystal display element (LCD) 1 illuminated by a backlight 2 and constituting an image display element, and an image light beam formed by the LCD 1 are transmitted to an observer's eyeball E. And a concave mirror 4 having a positive power and arranged to face the LCD 1 via the half mirror 3 so as to face the LCD 1. The image light flux from the lens is made incident on the concave mirror 4 through the half mirror 3 and the concave mirror 4
The luminous flux reflected by the mirror is then reflected by the half mirror 3 and guided to the eyeball E to enlarge and display the electronic image displayed on the LCD 1 and to cut off the display on the LCD 1 to display only the see-through image (external image). A liquid crystal shutter 5 is disposed in front of the line of sight of the half mirror 3 so as to enable observation or to enable observation of a see-through image by being superimposed on the display of the LCD 1. And the front of the video display device body, that is,
In front of the line of sight of the liquid crystal shutter 5, a cover 16 for making it difficult to see the mechanism inside the image display device from the outside (for details,
Third Embodiment), and a half mirror 3
Is configured as a beam splitter prism 7, and the concave mirror 4 is mounted on a side surface thereof as a rear surface mirror.
【００１２】そして、本実施例においては、液晶シャッ
ター５とビームスプリッタープリズム７とが接合９され
ている。例えば、プリズム７として屈折率１．５２５の
プラスチックを用い、液晶シャッター５の接着面側の偏
光板に屈折率１．４８５のものを用いると、プリズム７
と液晶シャッター５との接合面９での反射率は０．０１
８％となる。前記のように、偏光板の表面に反射防止コ
ーティング８（図１１）を設けても、反射率は１％程度
であるが、本実施例のように、接合９によって反射率は
非常に小さくなり、ゴースト光は消える。プリズム７の
屈折率をｎ、プリズム７と液晶シャッター５の偏光板と
の屈折率差をΔｎとして、 ｜Δｎ／ｎ｜≦０．１５ であれば、接合面９での反射率は０．５％以下となるの
で、従来のように反射防止コーティングするよりも効果
がある。また、プリズム７と液晶シャッター５とを一体
化接合することにより、映像表示装置の組み立てが容易
になるメリットもある。In this embodiment, the liquid crystal shutter 5 and the beam splitter prism 7 are joined 9. For example, if plastic having a refractive index of 1.525 is used as the prism 7 and a polarizing plate having a refractive index of 1.485 is used as the polarizing plate on the adhesive surface side of the liquid crystal shutter 5, the prism 7
The reflectance at the joint surface 9 between the lens and the liquid crystal shutter 5 is 0.01
8%. As described above, even if the anti-reflection coating 8 (FIG. 11) is provided on the surface of the polarizing plate, the reflectance is about 1%. However, as in the present embodiment, the reflectance becomes very small due to the bonding 9. The ghost light disappears. Assuming that the refractive index of the prism 7 is n and the refractive index difference between the prism 7 and the polarizing plate of the liquid crystal shutter 5 is Δn, if | Δn / n | ≦ 0.15, the reflectance at the joint surface 9 is 0.5 % Or less, it is more effective than the conventional anti-reflection coating. Further, by integrally joining the prism 7 and the liquid crystal shutter 5, there is a merit that the assembly of the video display device is facilitated.
【００１３】〔第２実施例〕第２実施例の断面図を図２
（ａ）、（ｂ）に示す。本実施例は、液晶シャッター５
とレンズ１３又は１４とを接合９する例である。ＬＣＤ
１の像を眼球に拡大投影する光学系として、より画角を
大きくするために、ビームスプリッタープリズム７と眼
球Ｅの間に凸レンズ１２を配置する光学系が知られてい
る。この場合、シースルー時の外界を眼球Ｅに結像させ
るためには、図２（ａ）に示すように、凸レンズ１２の
結像位置を補正する凹レンズ１３を液晶シャッター５と
プリズム７との間に配置する。そこで、この実施例にお
いては、凹レンズ１３を液晶シャッター５側が平面であ
る平凹レンズとし、液晶シャッター５とこの平面とを接
合９する。こうすると、第１実施例と同様に、液晶シャ
ッター５表面での反射は低減され、ゴーストはなくな
る。[Second Embodiment] FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment.
(A) and (b) show. In this embodiment, the liquid crystal shutter 5
This is an example of joining 9 with a lens 13 or 14. LCD
As an optical system for enlarging and projecting one image onto the eyeball, an optical system in which a convex lens 12 is arranged between the beam splitter prism 7 and the eyeball E in order to further increase the angle of view is known. In this case, in order to image the outside world at the time of see-through on the eyeball E, as shown in FIG. 2A, a concave lens 13 for correcting the image forming position of the convex lens 12 is provided between the liquid crystal shutter 5 and the prism 7. Deploy. Therefore, in this embodiment, the concave lens 13 is a plano-concave lens having a flat surface on the liquid crystal shutter 5 side, and the liquid crystal shutter 5 and the flat surface are joined 9. As a result, similarly to the first embodiment, reflection on the surface of the liquid crystal shutter 5 is reduced, and ghost is eliminated.
【００１４】図２（ｂ）のように、重量を軽くするため
に、同図（ａ）の平凹レンズの代わりに、フレネルレン
ズ１４を用いることもできる。この場合も、液晶シャッ
ター５側を平面にし、この平面と液晶シャッター５とを
接合９する。As shown in FIG. 2B, to reduce the weight, a Fresnel lens 14 can be used instead of the plano-concave lens shown in FIG. 2A. Also in this case, the liquid crystal shutter 5 side is made flat, and this plane and the liquid crystal shutter 5 are joined 9.
【００１５】なお、第１実施例、第２実施例何れにおい
ても、図１、図２に示したように、液晶シャッター５は
２枚重ねのものがよい。これは、一般に用いられている
ツイストネマティック（ＴＮ）液晶あるいはスーパーツ
イストネマティック（ＳＴＮ）液晶を用いる液晶シャッ
ターは、非対称な視覚依存性を持っているためである。
互いに逆転した視覚依存性を持つ液晶シャッターＡ、Ｂ
を２枚重ねることにより、この非対称性を補正できる
（詳細は、特願平４−２６７５０５号、特願平４−３４
６０８９号参照）。このように２枚の液晶シャッター
Ａ、Ｂを用いる場合には、液晶シャッターＡ、Ｂ同士も
接合したほうがよい。これは、液晶シャッター５を開い
たときには、液晶シャッターＡの外界側の偏光板表面と
液晶シャッターＢの目側の偏光板表面とで光が反射して
ゴーストが発生するからである。両者に同じ材料の偏光
板を用いれば屈折率は同じなので、液晶シャッターＡ、
Ｂ同士を接合することにより反射率はほぼ０になる。ま
た、液晶シャッターＢの外界側の偏光板表明には、反射
防止コーティング８を設けた方がこの面での反射を低減
できるので望ましい。In both the first embodiment and the second embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, it is preferable that the liquid crystal shutter 5 has two sheets. This is because a generally used liquid crystal shutter using a twisted nematic (TN) liquid crystal or a super twisted nematic (STN) liquid crystal has asymmetric visual dependency.
Liquid crystal shutters A and B with reversed visual dependence
This asymmetry can be corrected by overlapping two sheets (for details, see Japanese Patent Application Nos. 4-267505 and 4-34).
No. 6089). When two liquid crystal shutters A and B are used in this way, it is preferable that the liquid crystal shutters A and B are also joined together. This is because, when the liquid crystal shutter 5 is opened, light is reflected by the surface of the polarizing plate on the outside world of the liquid crystal shutter A and the surface of the polarizing plate on the eye side of the liquid crystal shutter B to generate a ghost. If a polarizing plate of the same material is used for both, the refractive indices are the same.
By joining B, the reflectance becomes almost zero. Further, it is desirable to provide an anti-reflection coating 8 on the polarizer expression on the outside world side of the liquid crystal shutter B because the reflection on this surface can be reduced.
【００１６】図３と図４に液晶シャッター５の構造を分
解して示す。図３は電圧を印加したときに液晶シャッタ
ー５が透過状態になるもので（ネガタイプと呼ぶ。）、
図４は電圧を印加したときに液晶シャッター５が遮光状
態になるもの（ポジタイプと呼ぶ。）である。図中、Ｐ
は偏向板、Ｇはガラス基板、Ｌは液晶層を表し、１０は
後記する第３実施例のカバー１６の偏向板を示す。そし
て、各偏向板の透過軸の方向は図示した通りである。FIGS. 3 and 4 show the structure of the liquid crystal shutter 5 in an exploded manner. FIG. 3 shows a state in which the liquid crystal shutter 5 enters a transmission state when a voltage is applied (referred to as a negative type).
FIG. 4 shows a state in which the liquid crystal shutter 5 enters a light shielding state when a voltage is applied (referred to as a positive type). In the figure, P
Denotes a deflecting plate, G denotes a glass substrate, L denotes a liquid crystal layer, and 10 denotes a deflecting plate of a cover 16 of a third embodiment described later. The direction of the transmission axis of each deflecting plate is as illustrated.
【００１７】図３のネガタイプの場合には、液晶層Ｌを
挟む２枚の偏光板Ｐ、Ｐの透過軸方向は平行であり、図
４のポジタイプの場合は、直交する。図３、図４を見て
分かるように、液晶シャッターＡとＢとの接合面では、
同じ透過軸方向の偏光板Ｐ、Ｐが２枚重なっている。し
たがって、この中の１枚を取り除いて接合してもよい。In the case of the negative type shown in FIG. 3, the transmission axes of the two polarizing plates P and P sandwiching the liquid crystal layer L are parallel, and in the case of the positive type shown in FIG. As can be seen from FIGS. 3 and 4, at the joint surface between the liquid crystal shutters A and B,
Two polarizing plates P, P in the same transmission axis direction are overlapped. Therefore, one of them may be removed and joined.
【００１８】また、液晶シャッター５の一番外界側の偏
光板Ｐの透過軸は、図示のように、縦方向（両眼方向に
垂直の方向）となるように、液晶シャッター５全体を配
置することが望ましい。これは、シースルー時に、床面
からの反射光をカットして外界をはっきりと見えるよう
にするためにである。その理由は、図５に示すように、
映像表示装置２０を装着した使用者が床２１の上に立っ
たときに、自然光Ｒが床２１で反射して映像表示装置２
０に入射する。この場合、床２１での反射率は、Ｐ偏光
（偏光方向が図５の面に平行）とＳ偏光（偏光方向が図
５の面に垂直）で異なる。図６に屈折率ｎ1 ＝１の空中
から屈折率ｎ2 ＝１．５の床２１へ自然光Ｒが入射角ａ
1 で入射するときのＰ偏光の反射率ＲP とＳ偏光の反射
率ＲS を例示するが、ＲS の方がＲP より高い。したが
って、無偏光である自然光Ｒが床２１で反射すると、図
５のようにほぼＳ偏光となる。この邪魔になる光を吸収
するには、映像表示装置２０の液晶シャッター５の一番
外界側の偏光板Ｐの透過軸がＳ偏光に対して垂直、すな
わち、縦方向であればよい。The entire liquid crystal shutter 5 is arranged so that the transmission axis of the polarizer P on the outermost side of the liquid crystal shutter 5 is in the vertical direction (the direction perpendicular to both eyes) as shown in the figure. It is desirable. This is for cutting off the reflected light from the floor surface so that the outside world can be clearly seen at the time of see-through. The reason is, as shown in FIG.
When a user wearing the video display device 20 stands on the floor 21, the natural light R is reflected on the floor 21 and the video display device 2
Incident at 0. In this case, the reflectance on the floor 21 is different between P-polarized light (the polarization direction is parallel to the plane of FIG. 5) and S-polarized light (the polarization direction is perpendicular to the plane of FIG. 5). FIG. 6 shows that natural light R enters the floor 21 having a refractive index of n 2 = 1.5 from the air having a refractive index of n 1 = 1.
Illustrate the reflectivity R S of the reflectance R P and S-polarized light of the P polarized light when incident at 1, who structured R S is higher than the R P. Therefore, when the unpolarized natural light R is reflected by the floor 21, it becomes almost S-polarized light as shown in FIG. In order to absorb the disturbing light, the transmission axis of the polarizing plate P on the outermost side of the liquid crystal shutter 5 of the image display device 20 may be perpendicular to the S-polarized light, that is, in the vertical direction.
【００１９】〔第３実施例〕次に、映像表示装置の前面
に配置した減光フィルターによって、シースルー時の外
界像の明るさが低下する問題を解決するための第３実施
例について説明する。この実施例は、図７の斜視図に示
すように、両眼Ｅ、Ｅの前に一対設けた図１のような光
学系の前方に、左右共通な偏光板１０を、従来の減光フ
ィルターの代わりに設けた例である。この偏光板１０の
透過軸は、液晶シャッター５の一番外界側の偏光板の透
過軸と略平行にする。こうすることで、図８に示したよ
うに、映像表示装置２０の外側から見ると、この偏光板
１０は５０％の減光フィルターとして作用するので、映
像表示装置２０内部の機構が見え難くなる。また、図９
に示したように、映像表示装置２０の内部機構での反射
（散乱）により偏光性が消失することも考えると、その
場合は、偏光板１０の外へ出るときにさらに５０％減光
されるので、２５％の減光フィルターとなる。[Third Embodiment] Next, a description will be given of a third embodiment for solving the problem that the brightness of the external image at the time of see-through is reduced by the dimming filter arranged on the front of the video display device. In this embodiment, as shown in a perspective view of FIG. 7, a common polarizing plate 10 is provided in front of an optical system as shown in FIG. It is an example provided in place of. The transmission axis of the polarizing plate 10 is substantially parallel to the transmission axis of the polarizing plate on the outermost side of the liquid crystal shutter 5. By doing so, as shown in FIG. 8, when viewed from the outside of the image display device 20, the polarizing plate 10 acts as a 50% neutral density filter, so that the mechanism inside the image display device 20 becomes difficult to see. . FIG.
Considering that the polarization is lost due to reflection (scattering) in the internal mechanism of the image display device 20 as shown in FIG. 7, in that case, the light is further reduced by 50% when the light goes out of the polarizing plate 10. Therefore, it becomes a 25% neutral density filter.
【００２０】また、外界からの光が液晶シャッター５を
通過する場合、液晶シャッター５を透過する偏光に対し
ては、偏光板１０は光を吸収しないので、透明板として
作用する。したがって、従来よりも外界が明るく見え
る。この偏光板１０の強度が不十分の場合には、図７に
示すように、アクリル樹脂等の透明部材１１に偏光板１
０を接合して用いればよい。そして、図８に示すよう
に、この透明部材１１を接合した偏光板１０を映像表示
装置２０の前面にカバー１６として配置する。When light from the outside passes through the liquid crystal shutter 5, the polarizing plate 10 does not absorb the polarized light transmitted through the liquid crystal shutter 5, so that it acts as a transparent plate. Therefore, the outside world looks brighter than before. When the strength of the polarizing plate 10 is insufficient, as shown in FIG.
0 may be used by bonding. Then, as shown in FIG. 8, the polarizing plate 10 to which the transparent member 11 is bonded is arranged as a cover 16 on the front surface of the image display device 20.
【００２１】なお、カバー１６の偏光板１０の透過軸と
液晶シャッター５の一番外界側の偏光板Ｐの透過軸とは
必ずしも一致している必要はない。図１０に示すよう
に、両透過軸の交差角Δθが３３°であった場合を考え
る。このとき、カバー偏光板１０を透過して液晶シャッ
ター５の最も外界側の偏光板Ｐを透過する光の量は、 ｃｏｓ2 Δθ＝ｃｏｓ2 ３３°＝０．７ と７０％となる。したがって、液晶シャッター５を透過
したときの光の量は７０％に減少するが、液晶シャッタ
ー５を遮光にしたときの漏れ光も７０％に減少するの
で、メリットはある。また、Δθを１８．４°以下にす
れば、光の量は９０％以上となるので、いっそう外界は
明るく見え、効果が大きい。The transmission axis of the polarizing plate 10 of the cover 16 and the transmission axis of the polarizing plate P on the outermost side of the liquid crystal shutter 5 do not necessarily have to coincide. As shown in FIG. 10, consider a case where the crossing angle Δθ between both transmission axes is 33 °. At this time, the amount of light transmitted through the cover polarizer 10 and transmitted through the polarizer P on the outermost side of the liquid crystal shutter 5 is cos 2 Δθ = cos 2 33 ° = 0.7, which is 70%. Therefore, although the amount of light transmitted through the liquid crystal shutter 5 is reduced to 70%, the leakage light when the liquid crystal shutter 5 is shielded is also reduced to 70%, which is advantageous. If Δθ is 18.4 ° or less, the amount of light becomes 90% or more, so that the outside world looks brighter and the effect is great.
【００２２】以上、本発明の頭部装着型映像表示装置を
いくつかの実施例に基づいて説明してきたが、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。Although the head mounted image display device of the present invention has been described based on several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified.
【００２３】以上の本発明の頭部装着型映像表示装置は
次のように構成することができる。 〔１〕映像を表示する映像表示素子と、前記映像と外部
からの外界像とを合成して観察者眼球に誘導するハーフ
ミラーを含んだ接眼光学系と、前記接眼光学系に近接し
て配置され、外界からの光の透過と遮光を切り換える液
晶シャッターとを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、前記接眼光学系と前記液晶シャッターとが接合され
ていることを特徴とする頭部装着型映像表示装置。The head mounted image display device of the present invention described above can be configured as follows. [1] An image display element that displays an image, an eyepiece optical system including a half mirror that combines the image and an external image from the outside and guides the image to an observer's eyeball, and is disposed close to the eyepiece optical system. A head-mounted image display device having a liquid crystal shutter that switches between transmission and blocking of light from the outside, wherein the eyepiece optical system and the liquid crystal shutter are joined. Display device.
【００２４】〔２〕前記接眼光学系はハーフミラーを有
するプリズムを備えており、前記液晶シャッターは前記
プリズムの端面に接合されていることを特徴とする上記
〔１〕記載の頭部装着型映像表示装置。[2] The head-mounted image according to [1], wherein the eyepiece optical system includes a prism having a half mirror, and the liquid crystal shutter is joined to an end face of the prism. Display device.
【００２５】〔３〕前記接眼光学系は前記液晶シャッタ
ーと対向する面が平面であるレンズを有しており、前記
液晶シャッターは前記平面と接合されていることを特徴
とする上記〔１〕記載の頭部装着型映像表示装置。[3] The above-mentioned [1], wherein the eyepiece optical system has a lens whose surface facing the liquid crystal shutter is flat, and the liquid crystal shutter is joined to the flat surface. Head-mounted image display device.
【００２６】〔４〕映像を表示する映像表示素子と、前
記映像の拡大像を観察者の眼球に誘導する接眼光学系
と、前記接眼光学系に近接して配置され、複数枚の偏光
板を有し、外界からの光の透過と遮光を切り換える液晶
シャッターとを有する頭部装着型映像表示装置におい
て、前記液晶シャッターよりも外形が大きく、かつ、前
記液晶シャッターに対して眼球とは反対側に配置した第
１の偏光板を有することを特徴とする頭部装着型映像表
示装置。[4] An image display element for displaying an image, an eyepiece optical system for guiding an enlarged image of the image to an eyeball of an observer, and a plurality of polarizing plates arranged close to the eyepiece optical system. In a head-mounted image display device having a liquid crystal shutter that switches between transmission and shielding of light from the outside, an outer shape is larger than the liquid crystal shutter, and the eyeball is opposite to the liquid crystal shutter. A head-mounted image display device, comprising a first polarizing plate disposed.
【００２７】〔５〕前記液晶シャッターが有する偏光板
の中、眼球から一番離れた位置に配置された第２の偏光
板の透過軸と前記第１の偏光板の透過軸との交差角が３
３°以下であることを特徴とする上記〔４〕記載の頭部
装着型映像表示装置。[5] Among the polarizers of the liquid crystal shutter, the crossing angle between the transmission axis of the second polarizer disposed farthest from the eyeball and the transmission axis of the first polarizer is as follows. 3
The head mounted image display device according to the above [4], wherein the angle is 3 ° or less.
【００２８】〔６〕前記交差角が１８．４°以下である
ことを特徴とする上記〔５〕記載の頭部装着型映像表示
装置。[6] The head mounted image display device according to the above [5], wherein the crossing angle is 18.4 ° or less.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の頭部装着型映像表示装置によると、シースルー可能な
頭部装着型映像表示装置の液晶シャッターからの反射に
よるゴーストを除去でき、また、映像表示装置内部の機
構が見え難く、外観上好ましくなると共に、外界を明る
く視認できるようになる。As is apparent from the above description, according to the head mounted image display device of the present invention, it is possible to eliminate ghost due to reflection from the liquid crystal shutter of the head mounted image display device capable of see-through. In addition, the mechanism inside the image display device is difficult to see, which is preferable in appearance, and the outside world can be viewed brightly.
【図１】本発明の頭部装着型映像表示装置の第１実施例
の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a head mounted image display device according to the present invention.
【図２】第２実施例の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a second embodiment.
【図３】ネガタイプの２枚重ねの液晶シャッターの構造
を分解して示す図である。FIG. 3 is an exploded view showing a structure of a negative type two-layer liquid crystal shutter.
【図４】ポジタイプの２枚重ねの液晶シャッターの構造
を分解して示す図である。FIG. 4 is an exploded view showing a structure of a positive type two-layer liquid crystal shutter.
【図５】床からの反射光が映像表示装置に入射する様子
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a state in which light reflected from a floor enters an image display device.
【図６】Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率を例示するグ
ラフである。FIG. 6 is a graph illustrating the reflectance of P-polarized light and the reflectance of S-polarized light.
【図７】第３実施例の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a third embodiment.
【図８】第３実施例の外観図である。FIG. 8 is an external view of a third embodiment.
【図９】第３実施例において映像表示装置内部機構での
反射光の減光する様子を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which reflected light is reduced at an internal mechanism of a video display device in a third embodiment.
【図１０】カバー偏光板の透過軸と液晶シャッターの偏
光板の透過軸との交差角を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an intersection angle between a transmission axis of a cover polarizing plate and a transmission axis of a polarizing plate of a liquid crystal shutter.
【図１１】従来例の頭部装着型映像表示装置の断面図で
ある。FIG. 11 is a cross-sectional view of a conventional head-mounted image display device.
【図１２】従来例の頭部装着型映像表示装置の外観図で
ある。FIG. 12 is an external view of a conventional head-mounted image display device.
１…液晶表示素子（ＬＣＤ） ２…バックライト ３…ハーフミラー ４…凹面鏡 ５…液晶シャッター ７…ビームスプリッタープリズム ８…反射防止コーティング ９…接合 １０…偏向板 １１…透明部材 １２…凸レンズ １３…凹レンズ １４…フレネルレンズ １６…カバー ２０…映像表示装置 ２１…床 Ｅ…観察者眼球 Ａ、Ｂ…液晶シャッター Ｐ…偏向板 Ｇ…ガラス基板 Ｌ…液晶層 Ｒ…自然光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display element (LCD) 2 ... Backlight 3 ... Half mirror 4 ... Concave mirror 5 ... Liquid crystal shutter 7 ... Beam splitter prism 8 ... Antireflection coating 9 ... Joining 10 ... Deflection plate 11 ... Transparent member 12 ... Convex lens 13 ... Concave lens 14 Fresnel lens 16 Cover 20 Video display device 21 Floor E Observer eyeball A, B Liquid crystal shutter P Deflector G Glass substrate L Liquid crystal layer R Natural light
Claims (1)
像の拡大像を観察者の眼球に誘導する接眼光学系と、前
記接眼光学系に近接して配置され、複数枚の偏光板を有
し、外界からの光の透過と遮光を切り換える液晶シャッ
ターとを有する頭部装着型映像表示装置において、前記
液晶シャッターよりも外形が大きく、かつ、前記液晶シ
ャッターに対して眼球とは反対側に配置した第１の偏光
板を有することを特徴とする頭部装着型映像表示装置。1. An image display device for displaying an image, an eyepiece optical system for guiding an enlarged image of the image to an eyeball of an observer, and a plurality of polarizing plates arranged close to the eyepiece optical system. In a head-mounted image display device having a liquid crystal shutter that switches between transmission and blocking of light from the outside, an outer shape is larger than the liquid crystal shutter, and the liquid crystal shutter is arranged on a side opposite to an eyeball with respect to the liquid crystal shutter. A head-mounted image display device comprising the first polarizing plate described above.
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Cited By (1)
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1994
- 1994-07-19 JP JP16651394A patent/JP3354008B2/en not_active Expired - Fee Related
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