JPH0879656A - 頭部装着型ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用者が像を観視する際に煩わしさを感じな
く、液晶シャッタの液晶層の劣化が起こりにくい頭部装
着型ディスプレイ装置を提供する。 【構成】 水晶発振回路２１で発生したクロック信号
は、カウンタ回路２２でフリッカを感じない周波数に設
定され、ボリウム２４及び直流バイアス設定回路２６で
設定された制御信号は、バッファ２７及び信号線２９を
介して、非反転増幅演算器３０及び反転増幅演算器３１
に送られる。非反転増幅演算器３０にて演算処理された
非反転出力は直流バイアスカット回路３４ａで直流部分
が除去され、また、反転増幅演算器３１にて演算処理さ
れた反転出力は同様に直流バイアスカット回路３４ｂで
直流部分が除去され 、液晶シャッタ５の印加端子３６
または３７に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヴァーチャルリアリテ
ィ等に使用される外界確認型の頭部装着型ディスプレイ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の頭部装着型ディスプレイ装
置の液晶シャッタ駆動回路のブロック回路図を示す。

【０００３】図５で、液晶シャッタ駆動回路は、ＮＴＳ
Ｃデコーダ７２、ビデオ反転回路７４、同期分離回路７
３、タイミング信号発生回路７５、及びバックライト制
御回路７６で構成される液晶ディスプレイ制御回路部７
９と、フリップフロップ回路８１、増幅演算回路８４ａ
及び８４ｂで構成される液晶シャッタ制御回路部８５と
から成る。

【０００４】ここで、図５において、ビデオ信号入力端
子７１より入力したＮＴＳＣ（National Television S
ystem Committee）方式のテレビジョン信号、いわゆる
ＮＴＳＣ信号は、ＮＴＳＣデコーダ７２及び同期分離回
路７３に送られる。ＮＴＳＣデコーダ７２は、上記ＮＴ
ＳＣ信号の復号化処理を行い、ＲＧＢビデオ信号をビデ
オ反転回路７４に送る。ビデオ反転回路７４は、ＲＧＢ
ビデオ信号の赤色信号、緑色信号、及び青色信号を水平
同期信号のタイミングで反転させ液晶パネル７７に送
り、液晶パネル７７はこの信号に基づいて画像表示を行
う。同期分離回路７３は、上記ＮＴＳＣ信号からコンポ
ジットシンク信号及び垂直同期信号を取り出して、コン
ポジットシンク信号をタイミング信号発生回路７５及び
バックライト制御回路７６に、また、垂直同期信号を周
波数逓信発振器２００に送る。タイミング信号発生回路
７５は、上記コンポジットシンク信号に基づいて各種ク
ロックを発生させて、液晶パネル７７に送る。また、バ
ックライト制御回路７６は、上記コンポジットシンク信
号に基づいて、バックライト制御信号を発生させて、バ
ックライト７８に送る。フリップフロップ回路８１は、
周波数逓信発振器２００から送られる上記垂直同期信号
の整数倍のクロックに基づいて、非反転出力端子８２か
らは非反転出力を増幅演算回路８４ａに送り、反転出力
端子８３からは反転出力を増幅演算回路８４ｂに送る。
増幅演算回路８４ａで演算処理されたシャッタ駆動制御
信号は液晶シャッタ９１の非反転出力側端子９２に、ま
た、増幅演算回路８４ｂで演算処理されたシャッタ駆動
制御信号は液晶シャッタ９１の反転出力側端子９３に印
加される。

【０００５】また、図５によれば、上記シャッタ駆動制
御信号は、ビデオ信号入力端子７１を介して液晶ディス
プレイ制御回路部７９に入力されるビデオ信号の垂直同
期信号に基づいて、得るようにしている。従って、入力
されるビデオ信号に応じて液晶シャッタ９１が動作する
ことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
たシャッタ駆動回路は、本体内部に設けられているた
め、本体の重量が大きくなり、長時間の装着が困難であ
った。

【０００７】また、上記シャッタ駆動回路が本体の外部
に設置される場合においても、液晶シャッタを駆動する
ためのシャッタ駆動制御信号を、発振回路からではなく
て、例えば、図５に示したように、液晶パネル７７に表
示するビデオ信号の垂直同期信号に基づいて得ているの
で、テレビやモニタ等を見たときに図６のように、垂直
同期周波数の整数倍のところで、明るい帯１０１ａ、１
０１ｂ、１０１ｃが流れるように見えて、煩わしかっ
た。

【０００８】また、上記シャッタ駆動制御信号を液晶シ
ャッタ９１に印加する際に、図５に示したように、非反
転出力及び反転出力の二種類の信号を印加することによ
り、図７に示すように、電源電圧（Ｖ_cc）の二倍の電圧
印加までを可能とし、また、上記二種類の信号の各々の
ロー（ｌｏｗ）の期間１１１とハイ（ｈｉｇｈ）の期間
１１２の比率を等しくすることで直流成分が０となるよ
うにしていた。ところが、実際は波形のなまり１１３等
が存在して、これが直流成分となり、液晶に印加され、
液晶の劣化につながっていた。

【０００９】そこで、本発明は上述した実情に鑑みてな
されたものであり、長時間装着可能で、装置本体を装着
する際に煩わしさを感じない、また、装置本体の液晶シ
ャッタの液晶の劣化が起こりにくい頭部装着型ディスプ
レイ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る頭部装着型
ディスプレイ装置は、上述した問題を解決するために、
任意の像を表示する画像表示手段、例えば液晶ディスプ
レイと、上記画像表示手段に表示された像を拡大するた
めのレンズと、外界からの入射光の光量を調節する液晶
シャッタと、上記液晶シャッタを駆動するシャッタ駆動
回路とを有して、上記シャッタ駆動回路は、駆動周波数
を外部の表示手段の垂直同期周波数と同期を外した周波
数とするようにしている。

【００１１】また、上記シャッタ駆動回路は、本体と分
離されることが挙げられる。

【００１２】また、上記シャッタ駆動回路は、直流成分
を除く直流カットフィルタを有することが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明に係る頭部装着型ディスプレイ装置によ
れば、液晶シャッタを駆動するシャッタ駆動制御信号の
周波数を外部の他の表示手段の垂直同期周波数と同期を
外した周波数とすることで、上記装置本体を装着して他
の表示手段、例えばテレビやモニタ等を見てもフリッカ
が目立たなくなる。

【００１４】また、上記シャッタ駆動制御信号を発生さ
せるシャッタ駆動回路を上記装置本体の外部に設けるこ
とで、上記装置本体の軽量化が可能となる。

【００１５】また、上記シャッタ駆動回路に、上記シャ
ッタ駆動制御信号を上記液晶シャッタに印加する以前
に、上記シャッタ駆動制御信号の直流成分をカットする
直流カットフィルタを設けることで、上記シャッタ駆動
制御信号の直流成分が直接上記液晶シャッタに印加され
ない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る頭部装着型ディスプレイ
装置が適用される好ましい実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係る頭部装着型ディスプ
レイ装置の実施例の概略構成を示す図である。

【００１８】図１において、本実施例の頭部装着型ディ
スプレイ装置は、大きく分けて、ディスプレイ装置本体
部、回路ボックス部１２及び小型ＶＴＲ部１３に分けら
れる。上記ディスプレイ装置本体部は、液晶ディスプレ
イ１ａ及び１ｂ、ミラー２ａ及び２ｂ、レンズ３ａ及び
３ｂ、ハーフミラー４、液晶シャッタ５、筐体６、頭部
装着部７、後述する液晶シャッタ駆動部の液晶シャッタ
駆動制御部及び後述する液晶ディスプレイ制御部のバッ
クライトから構成されている。また、回路ボックス部１
２は、ボリウムつまみ１１、後述する上記液晶シャッタ
駆動部の制御部及び上記液晶ディスプレイ制御部の液晶
ディスプレイ制御回路部から構成される。また、上記デ
ィスプレイ装置本体部と回路ボックス部１２とは伝送線
８で接続され、回路ボックス部１２と小型ＶＴＲ部１３
とは制御線９で接続される。

【００１９】ここで、図１によれば、小型ＶＴＲ部１３
から回路ボックス部１２を介して送られる映像は、液晶
ディスプレイ１ａ及び１ｂに表示される。ここで、液晶
ディスプレイ１ａに表示される映像は、ミラー２ａで光
路を４５度曲げられた後、レンズ３ａで拡大され、ハー
フミラー４で光路を曲げられ、ユーザの視界範囲で表示
される。また、液晶ディスプレイ１ｂに表示される映像
は、ミラー２ｂで光路を４５度曲げられた後、レンズ３
ｂで拡大され、ハーフミラー４で光路を曲げられ、ユー
ザの視界範囲で表示される。すなわち、ユーザは、上記
映像を虚像として眺めることができる。さらに、ハーフ
ミラーは、上記映像は反射させ、外界からの入射光、い
わゆる外光を透過させる機能を有しているので、外界を
確認しながら上記虚像を眺めることが可能となる。

【００２０】図２は、本実施例の頭部装着型ディスプレ
イ装置の液晶シャッタ駆動部の概略構成を示す図であ
る。

【００２１】図２で、液晶シャッタ駆動部は、大きく分
けて、図１に示した回路ボックス部１２内に設置された
制御部２８と上記装置本体内に設置された液晶シャッタ
駆動制御部３５とに分けられる。制御部２８は、水晶発
振回路２１、カウンタ回路２２、抵抗２３及び２５、ボ
リウム２４、直流バイアス設定回路２６及びバッファ２
７で構成され、液晶シャッタ駆動制御部３５は、非反転
増幅演算器３０及び反転増幅演算器３１、抵抗３２ａ及
びコンデンサ３３ａ、または抵抗３２ｂ及びコンデンサ
３３ｂから成る直流バイアスカット回路３４ａ及び３４
ｂから構成される。また、制御部２８と液晶シャッタ駆
動制御部３５とは信号線２９で接続される。

【００２２】ここで、図２において、水晶発振回路２１
で発生したクロック信号は、カウンタ回路２２に送られ
る。カウンタ回路２２は、上記クロック信号のうちカウ
ンタ値が最上位ビットを示す信号の周波数が、フリッカ
を感じない周波数、例えば８２ヘルツの周波数になるよ
うに設定する。ここで設定する周波数は、テレビの垂直
同期周波数と照明光の周波数の両者から離れた周波数と
する。また、カウンタ回路２２にて設定された信号は、
抵抗２３及び２５とボリウム２４とに送られる。この抵
抗２３及び２５とボリウム２４の値は、液晶シャッタ５
の透過率を効果的に制御できる所定の値に選定される。
ボリウム２４の出力に対して直流バイアスを直流バイア
ス設定回路２６にて設定した制御信号は、バッファ２７
を介して信号線２９にて本実施例の装置本体内の液晶シ
ャッタ駆動制御部３５内の非反転増幅演算器３０及び反
転増幅演算器３１に送られる。非反転増幅演算器３０で
演算処理されて得られる非反転出力信号は、直流バイア
スカット回路３４ａに送られ、抵抗３２ａ及びコンデン
サ３３ａにて直流バイアス部分が除去され、液晶シャッ
タ５の印加端子３６に印加される。同様に、反転増幅演
算器３１で演算処理されて得られる反転出力信号は、直
流バイアスカット回路３４ｂに送られ、抵抗３２ｂ及び
コンデンサ３３ｂにて直流バイアス部分が除去され、液
晶シャッタ５の印加端子３７に印加される。

【００２３】また、図２によれば、水晶発振回路２１に
て発生させた上記クロック信号のうちカウンタ値が最上
位ビットを示す信号の周波数を、例えば８２ヘルツにす
ることで、この周波数が、テレビやモニタの周波数の同
期と大きく離れるため、図６で示した明るい帯１０１
ａ、１０１ｂ、１０１ｃが流れる速度が大きくなり、フ
リッカが見えなくなる。また、８２ヘルツの周波数は、
照明の周波数の同期とも完全に外れるため、照明光に起
因するフリッカも見えなくなる。また、制御部２８で発
生させた上記制御信号を非反転あるいは反転増幅させた
信号の直流バイアス部分を、液晶シャッタ５に印加する
以前に除去することで液晶の劣化を防ぐことができる。

【００２４】図３は、本実施例における液晶ディスプレ
イの動作を制御する液晶ディスプレイ制御部の概略構成
を示すブロック回路図である。

【００２５】図３で、液晶ディスプレイ制御部は、大き
く分けて、ビデオ信号入力端子４１と、ＮＴＳＣ信号デ
コーダ４２、同期分離回路４３、ビデオ反転回路４４、
タイミング信号発生回路４５及びバックライト制御回路
４６で構成される液晶ディスプレイ制御回路部４８とか
ら構成される。また、ビデオ信号入力端子４１は図１で
示した小型ＶＴＲ１３側に設置され、液晶ディスプレイ
制御回路部４８は、図１で示した回路ボックス部１２内
に設置される。

【００２６】ここで、図３によれば、小型ＶＴＲ部１３
からビデオ信号入力端子４１を介して入力されたＮＴＳ
Ｃ（National Television System Committee ）方式
のテレビジョン信号、いわゆるＮＴＳＣ信号は、液晶デ
ィスプレイ制御回路部４８内のＮＴＳＣ信号デコーダ４
２及び同期分離回路４３に送られる。ＮＴＳＣ信号デコ
ーダ４２に送られたＮＴＳＣ信号は復号化され、ＲＧＢ
ビデオ信号となり、ビデオ反転回路４４に送られ、ビデ
オ反転回路４４で赤色（Ｒ）信号と、緑色（Ｇ）信号
と、青色（Ｂ）信号を水平同期信号のタイミングで正負
反転され、液晶ディスプレイ１に送られる。また、同期
分離回路４３に送られたＮＴＳＣ信号は、色同期部分が
抽出され、このコンポジットシンク信号がタイミング信
号発生回路４５とバックライト制御回路４６とに送られ
る。タイミング信号発生回路４５は、上記コンポジット
シンク信号から各種のクロック周波数を持つ信号を発生
させ、このクロック信号を液晶ディスプレイ１に送る。
また、バックライト制御回路４６は、上記コンポジット
シンク信号からバックライト制御信号を発生させ、バッ
クライト４７に送る。

【００２７】図３において、液晶ディスプレイ１は、上
記Ｒ信号、上記Ｇ信号、上記Ｂ信号及び上記各種のクロ
ック周波数を持つ信号に基づいて、画面表示を行う。

【００２８】図４は、本実施例の頭部装着型ディスプレ
イ装置の光学系の概略構成を示す図である。

【００２９】図４において、液晶ディスプレイ１が表示
画面が重力方向と平行となるように設置され、ミラー２
が液晶ディスプレイ１から映し出される像の光路を４５
度曲げるような所定位置に設置され、また、レンズ３が
ミラー２で曲げられた上記光路が光軸を透過するように
設置される。また、ハーフミラー４は、反射層とレンズ
３の接線を含む面に対し平行な面とで成す角度５５が鋭
角の範囲である程度変化するように設置される。また、
回転軸５１はハーフミラー４上に固定されて、さらに回
転軸５１は軸受５２により適当な摩擦力で保持されてい
る。また、外界からの入射光、いわゆる外光の光量を調
節する液晶シャッタ５が、ハーフミラー４にほぼ平行
で、かつハーフミラー４が回転可能な所定位置に設置さ
れる。

【００３０】ここで、図４によれば、小型ＶＴＲ等から
の映像は、液晶ディスプレイ１で映し出され、ミラー２
にて反射して、レンズ３にて拡大され、さらにハーフミ
ラー４で反射し、虚像５４ａあるいは５４ｂとして眼球
５３に届く。すなわち、ユーザの視界範囲に虚像５４ａ
あるいは５４ｂが映し出される。また、ユーザは、ハー
フミラー４の端を手で動かして回転させることで、角度
５５を変化させ、虚像５４ａまたは５４ｂを覗く角度、
すなわち虚像５４ａまたは５４ｂが視線方向に対し位置
する角度を変えることができる。すなわち、矢印５６ａ
で示される方向にハーフミラー４を回転させると虚像は
上方に移動するように見えて、矢印５６ｂに示される方
向にハーフミラー４を回転させると上記虚像は下方に移
動するように見える。

【００３１】なお、本実施例では、液晶ディスプレイで
表示される映像の光路を４５度曲げるようにミラーを配
置したが、これに限定されることはなく、他の光学系、
例えばレンズ、ハーフミラー等を介してユーザの視界範
囲に上記映像が映し出されるならば、上記映像の光路を
他の角度に曲げるように配置してもよいし、または上記
映像が直接レンズを透過する、すなわち上述したような
ミラーが必要ない場合は省略できる。

【００３２】また、本実施例では、液晶ディスプレイに
映し出す映像を、小型ＶＴＲ装置から得る例を示した
が、これに限定されることはなく、ビデオ出力のあるコ
ンピュータを接続して、このコンピュータからの画像を
上記液晶ディスプレイに映し出してもよい。

【００３３】また、本実施例では、液晶シャッタを駆動
する信号の持つ周波数を、８２ヘルツに設定したが、こ
れに限定されることはなく、照明光の持つ周波数や外部
の表示装置、例えばテレビ、モニタ等の持つ周波数から
離れた周波数に設定すれば、本発明の効果を得ることは
言うまでもない。

【００３４】また、本実施例では、光学系の例として、
ハーフミラーを回転させる頭部装着型ディスプレイ装置
例を挙げたが、こちらもこれに限定されることはなく、
ハーフミラーを固定した頭部装着型ディスプレイ装置に
用いても本発明の効果を得ることができることは言うま
でもない。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明してきたように、本発明に係
る頭部装着型ディスプレイ装置によれば、任意の像を表
示する画像表示手段、例えば液晶ディスプレイと、上記
画像表示手段に表示された像を拡大するためのレンズ
と、外界からの入射光の光量を調節する液晶シャッタ
と、上記液晶シャッタを駆動するシャッタ駆動回路とを
有して、上記シャッタ駆動回路は、駆動周波数を外部の
表示手段の垂直同期周波数と同期を外した周波数とする
ようにしているため、上記装置本体を装着して他の表示
手段を見てもフリッカが目立たなくなり、煩わしさがな
くなる。

【００３６】また、上記シャッタ駆動回路は、上記装置
本体と分離されることから、上記装置本体の軽量化を図
ることができ、長時間装着が可能となる。

【００３７】また、上記シャッタ駆動回路は、直流成分
を除く直流カットフィルタを有することで、シャッタ駆
動制御信号の直流成分が直接上記液晶シャッタに印加さ
れることがないため、上記液晶シャッタの液晶の劣化が
起こりにくくなる。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る頭部装着型ディスプレイ装置の実
施例の概略構成を示す図である。

【図２】本実施例の頭部装着型ディスプレイ装置の液晶
シャッタ駆動部の概略構成を示すブロック回路図であ
る。

【図３】本実施例の頭部装着型ディスプレイ装置の液晶
ディスプレイ制御部の概略構成を示すブロック回路図で
ある。

【図４】本実施例の頭部装着型ディスプレイ装置の光学
系の概略構成を示す図である。

【図５】従来の頭部装着型ディスプレイ装置の液晶シャ
ッタ駆動回路の概略構成を示すブロック回路図である。

【図６】従来の頭部装着型ディスプレイ装置の動作を説
明する図である。

【図７】従来の頭部装着型ディスプレイ装置の液晶シャ
ッタに印加される電圧を説明する図である。

【符号の説明】

１、１ａ及び１ｂ 液晶ディスプレイ ３、３ａ及び３ｂ レンズ ４ ハーフミラー ５ 液晶シャッタ ６ 筐体 ７ 頭部装着部 ８ 伝送線 ９ 制御線 １１ ボリウムつまみ １２ 回路ボックス部 １３ 小型ＶＴＲ部 ２１ 水晶発振回路 ２２ カウンタ回路 ２３ 抵抗 ２４ ボリウム ２５ 抵抗 ２６ 直流バイアス設定回路 ２７ バッファ ２８ 制御部 ２９ 信号線 ３０ 非反転増幅演算器 ３１ 反転増幅演算器 ３２ａ、３２ｂ 抵抗 ３３ａ、３３ｂ コンデンサ ３４ａ、３４ｂ 直流バイアスカット回路 ３５ 液晶シャッタ駆動制御部 ４１ ビデオ信号入力端子 ４２ ＮＴＳＣ信号デコーダ ４３ 同期分離回路 ４４ ビデオ反転回路 ４５ タイミング信号発生回路 ４６ バックライト制御回路 ４７ バックライト ４８ 液晶ディスプレイ制御回路部 ５１ 回転軸 ５２ 軸受 ５３ 眼球 ５４ａ、５４ｂ 虚像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外界確認型の頭部装着型ディスプレイ装
   置であって、 任意の像を表示する画像表示手段と、 上記画像表示手段に表示された像を拡大するためのレン
   ズと、 上記外界からの入射光の光量を調節する液晶シャッタ
   と、 上記液晶シャッタを駆動するシャッタ駆動回路とを有
   し、 上記シャッタ駆動回路は、駆動周波数を外部の表示手段
   の垂直同期周波数と同期を外した周波数とすることを特
   徴とする頭部装着型ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 上記シャッタ駆動回路は、本体と分離さ
   れることを特徴とする請求項１記載の頭部装着型ディス
   プレイ装置。
3. 【請求項３】 上記シャッタ駆動回路は、直流成分を除
   く直流カットフィルタを有することを特徴とする請求項
   １記載の頭部装着型ディスプレイ装置。
4. 【請求項４】 外界確認型の頭部装着型ディスプレイ装
   置であって、 任意の像を表示する画像表示手段と、 上記画像表示手段に表示された像を拡大するためのレン
   ズと、 上記外界からの入射光の光量を調節する液晶シャッタ
   と、 上記液晶シャッタを駆動し、直流成分を除く直流カット
   フィルタを有するシャッタ駆動回路とを有することを特
   徴とする頭部装着型ディスプレイ装置。