JP3902870B2 - Video display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、頭部などに装着して映像を見るヘッドマウントディスプレイなどの映像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、頭部に装着して表示部に映る映像を見るヘッドマウントディスプレイ(HMD)と呼ばれる種類の映像表示装置が、ビデオ映像やパーソナルコンピュータの画面を見ることを目的として使用されている。
【0003】
このHMDは周囲に影響を与えることなく、自由な場所で没入感を得ながらビデオ等を鑑賞することを実現する装置であるが、頭に装着して使用するために、装置が軽量で装着感が軽快であることや、簡単に着脱でき携行性に優れていることが求められる。また、外出先でファクシミリを見ることを目的とした携帯型ファックス映像表示装置や、携帯テレビ電話のような携帯型の映像表示装置も提案されている。
【0004】
HMDとしては、例えば特開平8−251510号公報に、ハーフミラーと凹面鏡を光学系として使用し、表示素子として透過型液晶ディスプレイであるLCDパネルを使用し、バックライトにより照明してLCDパネル上の像を見る装置が開示されており、本出願人も特開平7−104209号公報において、HMDに適した光学系を提案している。
【0005】
一方、携帯型の映像表示装置としては、特開平7−235892号公報に小型虚像ディスプレイを具備するトランシーバが開示されており、更にこのような機器に適した表示素子と光学系が、特開平8−327920号公報に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例の特開平8−251510号公報のHMDにおいては、ハーフミラーと凹面鏡を光学系として使用しているために、光学系が視線に対して前後方向に寸法が大きく、更に電気回路を光学系の上方に配置しているので、上下方向にも寸法が大きくなり、ポケットに入れて持ち歩く等の携帯性に難があり、更にハーフミラーを使用しているために、明るい画面表示が行えないという問題点がある。
【0007】
また、特開平7−104209号公報において、自由曲面プリズムを使用して光学系の大きさを小さくし、軽快な装着感を得る装置の提案がされているが、HMDとしてポケットに入れて持ち歩いたり、携帯用に持ち歩くのに更に適する工夫が必要である。
【0008】
更に、特開平8−327920号公報の携帯用の映像表示装置においては、光学系が視線方向にレンズを重ねて配置され、視線に平行な方向に電子回路基板を配置しているために、前後方向の大きさが大きくなるという問題点がある。
【0009】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、小型で高い携行性を実現した映像表示装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る映像表示装置は、左右眼それぞれに映像を表示する一対の表示素子と、これらの表示素子上の映像をそれぞれ拡大する自由曲面プリズムを含む一対の光学系と、これらの表示素子をそれぞれ照明する一対のバックライト手段と、前記一対の表示素子及び前記一対の光学系を支持する保持部材と、前記一対の表示素子を駆動する電気回路基板と、外装カバーとを有し、前記一対の表示素子を視軸に対して前後方向に傾斜させて配置し、前記一対の表示素子のそれぞれをフレキシブルフラットケーブルにより前記電気回路基板に対して電気的に接続し、前記電気回路基板を前記一対の表示素子の表示面と略平行な配置となるように前記保持部材に1個所で固定すると共に、前記フレキシブルフラットケーブルのそれぞれを少なくとも1回屈曲させて、前記光学系と前記外装カバーとの間の空間に配置することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は第1の実施例の映像表示装置の斜視図、図2は断面図を示し、この映像表示装置は主として、使用者の左右眼のそれぞれに映像を表示する透過型LCDパネル1L、1R、LCDパネル1L、1Rをそれぞれ照明する平面管型の蛍光バックライト2L、2R、LCDパネル1L、1R上の映像を左右眼に拡大投影する自由曲面プリズム3L、3R、システムの制御を行う電気回路基板4から構成されており、これら部材は例えばABS樹脂から成るベースカバー5と蓋カバー6による外装部材内にコンパクトに収納されている。
【0013】
LCDパネル1L、1R及び自由曲面プリズム3L、3Rは、例えばポリカーボネート樹脂で作られた保持部材7に支持されており、この保持部材7には左右眼用のLCDパネル1L、1Rの取付面8L、8Rが設けられ、取付面8L、8Rにはそれぞれ開口9L、9Rが形成されている。そして、取付面8L、8Rの間に基板取付ボス10が上方に向けて突設されている。
【0014】
LCDパネル1L、1Rは、それぞれ自由曲面プリズム3L、3Rと所定の関係を満たすように、かつその表示部が保持部材7の開口9L、9Rの範囲内に位置し、更に観察時に自然な見え方となるように位置決め調節された上で、接着やビス止めなどの手段により保持部材7の取付面8L、8Rに固定されている。
【0015】
また、取付面8L、8Rの下方の開口9L、9Rの両端には、2個ずつ計4個の取付フランジ11LL、11LR、11RL、11RR(11LR、11RRは図示せず)が垂設されており、取付フランジ11LR、11RLの間に垂設されたリブには図示しない取付孔12が設けられている。
【0016】
自由曲面プリズム3L、3Rは例えばアクリル樹脂から成り、特開平7−104209号公報に開示されているような光学的特性を有し、側面にそれぞれ2個ずつ合計4個の取付フランジ13LL、13LR、13RL、13RR(13LR、13RRは図示せず)が、自由曲面プリズム3L、3Rに一体的に形成されている。自由曲面プリズム3L、3Rの位置決め後に、取付フランジ13LL、13LR、13RL、13RRを保持部材7の取付フランジ11LL、11LR、11RL、11RRにそれぞれに合わせて、接着やビス止めなどにより保持部材7に固定されている。
【0017】
LCDパネル1L、1R上には、それぞれバックライト2L、2Rがスペーサを介して接着などの周知の手段により固定されている。そして、その上部には駆動回路を搭載する電気回路基板4が載置されており、バックライト2L、2Rは電気回路基板上の電極パターンに半田付けにより電気的に接続されている。
【0018】
LCDパネル1L、1Rを駆動するための電極は、それぞれフレキシブルフラットケーブル14L、14Rを介して電気回路基板4に接続されており、このときフレキシブルフラットケーブル14L、14RはLCDパネル1L、1Rの位置決め調節時に、LCDパネル1L、1Rを動かせるように余裕をもって、例えば1回屈曲されている。
【0019】
電気回路基板4は例えば多層のガラスエポキシ基板から成り、略中央部に取付孔15が設けられており、この取付孔15を介して保持部材7の基板取付ボス10にビスなどにより固定されている。また、電気回路基板4上には映像をLCDパネル1L、1R上に表示するための回路、バックライト2L、2Rを点灯するインバータ回路、電源回路が組み込まれており、これらの回路は電線16、コネクタを介して、例えばビデオデッキのような映像出力回路や信号処理回路や電源回路などを含む映像信号発生手段に接続されている。そして、電気回路基板4の中間層の一部はシールド層として接地されており、これによってインバータ回路に生ずる高電圧がノイズとして映像処理する回路に悪影響を及ぼすことを防止している。
【0020】
外装部材のベースカバー5の中央には取付ボス17が突出され、左右に左右眼用の開口18L、18Rが設けられている。取付ボス17の中心はビス孔になっており、保持部材7の取付孔12を介してビス止めすることにより、保持部材7はベースカバー5に固定されている。このとき、保持部材7の取付孔12とベースカバー5の取付ボス17の間にゴムブッシュなどの緩衝部材を介在させて、ベースカバー5に加わる外力により保持部材7が変形して自然な見え方が阻害されることを防止するようになっている。
【0021】
そして、ベースカバー5と蓋カバー6とは、電線16に取り付けられたブッシュ19を、ベースカバー5の切欠き20と蓋カバー6の切欠き21により挟持して電線16を機械的に固定した状態で、接着やビス止めなどの手段により固定されている。
【0022】
このような構成により、使用者は映像表示装置を頭部などに装着して、ベースカバー5の開口18L、18Rを介して内部を見る。映像出力機器からの映像信号がLCDパネル1L、1Rに出力され、バックライト18L、18Rに照明されたLCDパネル1L、1R上の映像は、自由曲面プリズム3L、3Rにより拡大されて使用者により観察される。
【0023】
本実施例の映像表示装置は、図2に示すように例えば電気回路基板4がLCDパネル1L、1Rの背面に位置するような、効率良い部品配置とされているために、小型に構成することができる。そして、組立時にフレキシブルフラットケーブル14L、14Rは垂みを有し、少なくとも1回屈曲した状態としてあるので、位置決め調整によってLCDパネル1L、1Rが移動しても、力が加わって保持部材7が変形することを防止することができ、LCDパネル1L、1Rがずれて映像に影響が生ずることを回避することができる。また、電気回路基板4は略中央部の1個所だけで保持部材7に固定されているので、電気回路基板4の形状、特に平面度により保持部材7が変形することを防止し、使用者は自然な視覚を得ることができる。
【0024】
なお、本実施例においては、蛍光バックライト18L、18Rを点灯させるためのインバータ回路も電気回路基板4に実装しているが、ノイズが問題になる場合には、インバータ回路を別基板に実装し、バックライトの背面に配置することが好ましい。
【0025】
図3は第2の実施例の構成断面図を示し、第1の実施例の電気回路基板はガラスエポキシ基板などのハード板とされているが、本実施例は電気回路基板をフレキシブルプリント基板で形成して、外装部材に位置決め固定し、装置全体の更なる小型化を図っている。基本的な構成は第1の実施例とほぼ同様で、同一の構成には同じ符号を付している。
【0026】
電気回路基板30は例えばポリイミド樹脂を基体としたフレキシブルプリント基板から成り、LCDパネル1L、1Rと一体的に設けられたフレキシブルフラットケーブル14L、14Rを介して、LCDパネル1L、1Rと電気的に接続されている。電気回路基板30上のLCDパネル1L、1Rと対向する位置にはそれぞれ、バックライト2L、2Rが半田付けにより接続固定されており、電気回路基板30の平坦部には第1の実施例と同様に電線16を介して映像信号発生手段に接続され、映像信号発生手段からの信号をLCDパネル1L、1R上に表示するための回路、バックライトを点灯するインバータ回路、電源回路が設けられている。
【0027】
また、電気回路基板30には4個の取付孔31LL、31LR、31RL、31RR(31RL、31RRは図示せず)が設けられており、外装部材の蓋カバー6の内側面には、電気回路基板30を位置決め固定するための4個の取付ダボ32LL、32LR、32RL、32RR(32RL、32RRは図示せず)が設けられている。そして、装置の組み立て状態において、取付ダボ32LL、32LR、32RL、32RRはそれぞれ電気回路基板30の取付孔31LL、31LR、31RL、31RRに嵌合し、ビス止めなどによって電気回路基板30は蓋カバー6に固定されている。
【0028】
このとき、覗き込む面に直角な方向成分の取付ダボ32LL、32LR、32RL、32RRの間隔を、電気回路基板30の取付孔31LL、31LR、31RL、31RRの間隔よりも所定量だけ狭くすることによって、フレキシブルフラットケーブルで作られた電気回路基板30の弾性により、電気回路基板30が蓋カバー6に固定されている。
【0029】
このような構成により、使用者は映像表示装置を頭部などに装着して、ベースカバー5の開口18L、18Rを介して内部を見る。映像出力機器からの映像信号がLCDパネル1L、1Rに出力され、バックライト2L、2Rに照明されたLCDパネル1L、1R上の映像は、自由曲面プリズム3L、3Rにより拡大されて使用者により観察される。
【0030】
このように、組み立て状態において映像表示装置の内部を、電気回路基板30が蓋カバー6の内壁面に沿う形状としたことにより、小型化を達成することができる。更に、電気回路基板30がフレキシブルフラットケーブルで作られているので、折り畳んで左右眼用のLCDパネル1L、1R及びバックライト2L、2Rの間のスペースに、集積回路などの回路を構成する部品を集中させることが可能となり、より一層の小型化を図ることができる。
【0031】
本実施例の映像表示装置は装着部を持たないので、使用者は映像表示装置を手で持ち、ベースカバー5の開口18L、18Rを覗き込んで使用する構成であるが、例えばベースカバー5にHMDの装着機構を取り付けることにより、HMDとして使用する構成にすることもできる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る映像表示装置は、光学系に自由曲面プリズムを使用し、表示素子を視軸に対して傾斜して配置し、電気回路基板と表示素子をフレキシブルフラットケーブルを介して接続することにより、小型で携行性に優れた装置とすることができる。
【0033】
また、本発明に係る映像表示装置は、左右眼用の自由曲面プリズムを使用し、表示素子を視軸に対して自由曲面プリズムの前方に配置し、電気回路基板と左右眼用の表示素子をそれぞれフレキシブルフラットケーブルを介して接続することにより、組み立て時にフレキシブルフラットケーブルの曲がりによって視軸の上下方向がずれて、光学的条件に影響が生ずることが回避され、安全で快適な自然な双眼視を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の斜視図である。
【図2】要部の断面図である。
【図3】第2の実施例の断面図である。
【符号の説明】
1L、1R LCDパネル
2L、2R バックライト
3L、3R 自由曲面プリズム
4、30 電気回路基板
5 ベースカバー
6 蓋カバー
7 保持部材
14L、14R フレキシブルフラットケーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device such as a head-mounted display that is mounted on a head or the like to view an image.
[0002]
[Prior art]
Recently, a type of video display device called a head-mounted display (HMD) that is worn on the head and watches a video displayed on a display unit has been used for the purpose of watching a video video or a screen of a personal computer.
[0003]
This HMD is a device that allows you to watch videos and the like while getting an immersive feeling without affecting the surroundings. Is light and easy to attach and detach and has excellent portability. In addition, portable fax video display devices for viewing facsimiles on the go and portable video display devices such as mobile videophones have been proposed.
[0004]
As an HMD, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-251510, a half mirror and a concave mirror are used as an optical system, an LCD panel which is a transmissive liquid crystal display is used as a display element, and the LCD panel is illuminated with a backlight. An apparatus for viewing an image is disclosed, and the present applicant has also proposed an optical system suitable for HMD in Japanese Patent Laid-Open No. 7-104209.
[0005]
On the other hand, as a portable video display device, a transceiver having a small virtual image display is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-235892, and a display element and an optical system suitable for such a device are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. -327920.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional HMD of Japanese Patent Laid-Open No. 8-251510, since the half mirror and the concave mirror are used as the optical system, the optical system has a large size in the front-rear direction with respect to the line of sight. Since the circuit is located above the optical system, the vertical dimension increases, making it difficult to carry around in a pocket, and because it uses a half mirror, it has a bright screen display. There is a problem that cannot be performed.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-104209 proposes a device that uses a free-form surface prism to reduce the size of the optical system and obtain a light wearing feeling. Further, a device that is more suitable for carrying around is necessary.
[0008]
Further, in the portable video display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-327920, the optical system is arranged with the lenses superimposed in the line-of-sight direction, and the electronic circuit board is arranged in the direction parallel to the line of sight. There is a problem that the size of the direction becomes large.
[0009]
An object of the present invention is to provide a video display device that solves the above-described problems and realizes a small size and high portability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image display device according to the present invention includes a pair of display elements that display images on the left and right eyes, and a pair of optical systems that include free-form curved prisms that respectively enlarge the images on these display elements. A pair of backlight means for illuminating each of these display elements, a holding member for supporting the pair of display elements and the pair of optical systems, an electric circuit board for driving the pair of display elements, and an exterior cover And arranging the pair of display elements tilted in the front-rear direction with respect to the visual axis, and electrically connecting each of the pair of display elements to the electric circuit board by a flexible flat cable, The electric circuit board is fixed to the holding member at one place so as to be arranged substantially parallel to the display surfaces of the pair of display elements, and the flexible flat cable Each a is bent at least once, characterized in that arranged in the space between the outer cover and the optical system.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a video display apparatus according to a first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view. This video display apparatus mainly displays
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
In addition, two attachment flanges 11 LL , 11 LR , 11 RL , 11 RR (11 LR , 11 RR are not shown) are provided at both ends of the openings 9L, 9R below the
[0016]
The free-
[0017]
On the
[0018]
The electrodes for driving the
[0019]
The
[0020]
A mounting
[0021]
The
[0022]
With such a configuration, the user wears the video display device on the head or the like and views the inside through the
[0023]
As shown in FIG. 2, the video display apparatus according to the present embodiment has an efficient component arrangement such that the
[0024]
In this embodiment, the inverter circuit for lighting the fluorescent backlights 18L and 18R is also mounted on the
[0025]
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the second embodiment. The electric circuit board of the first embodiment is a hard board such as a glass epoxy board. In this embodiment, the electric circuit board is a flexible printed board. It is formed and positioned and fixed to the exterior member to further reduce the size of the entire apparatus. The basic configuration is almost the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same configurations.
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
At this time, the distance between the mounting dowels 32LL, 32LR, 32RL, and 32RR having the direction component perpendicular to the surface to be viewed is made narrower by a predetermined amount than the distance between the mounting holes 31LL, 31LR, 31RL, and 31RR of the
[0029]
With such a configuration, the user wears the video display device on the head or the like and views the inside through the
[0030]
In this way, the size of the video display device in the assembled state can be reduced by forming the
[0031]
Since the video display device of the present embodiment does not have a mounting portion, the user holds the video display device by hand and looks into the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the video display device according to the present invention uses a free-form surface prism in the optical system, disposes the display element with respect to the visual axis, and connects the electric circuit board and the display element via the flexible flat cable. By connecting them, the device can be made small and excellent in portability.
[0033]
The video display device according to the present invention uses a free-form curved prism for the left and right eyes, arranges the display element in front of the free-form curved prism with respect to the visual axis, and includes the electric circuit board and the display element for the left and right eyes. By connecting each via a flexible flat cable, it is avoided that the vertical direction of the visual axis shifts due to the bending of the flexible flat cable during assembly, and the optical conditions are not affected, so that safe and comfortable natural binocular vision is achieved. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1L,
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