JPH11259014A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents

頭部装着型表示装置

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Publication number
JPH11259014A
JPH11259014A JP7670398A JP7670398A JPH11259014A JP H11259014 A JPH11259014 A JP H11259014A JP 7670398 A JP7670398 A JP 7670398A JP 7670398 A JP7670398 A JP 7670398A JP H11259014 A JPH11259014 A JP H11259014A
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JP
Japan
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display
observer
head
optical system
display device
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Pending
Application number
JP7670398A
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English (en)
Inventor
Hisashi Tento
久 天藤
Ryutaro Nasu
竜太郎 那須
Tetsuo Mayama
哲男 間山
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Priority to EP99104499A priority patent/EP0942307B1/en
Priority to DE69922724T priority patent/DE69922724T2/de
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Abstract

(57)【要約】 【課題】観察者の視野が狭められるのを防止し、装着フ
ィーリングを向上することで、観察者の視覚疲労と重量
負担による疲労を軽減できる頭部装着型表示装置を提供
する。 【解決手段】表示器11から出射される画像表示光を、
光学系13により光路変更することで観察者2の目に導
く。その表示器11と光学系13と表示器11の駆動用
信号生成部とが、保持部3を介して観察者2の頭部に装
着される。正面を見る観察者2の視軸から径方向に離れ
た位置から前方に向かい表示光を出射する表示器11の
前方に、その光学系13が配置される。その駆動用信号
生成部は、その視軸から径方向に離れた位置であって、
その表示器11と光学系13から間隔をおいた位置に配
置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像の表示部を観
察者の頭部に装着できる頭部装着型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】頭部装着
型表示装置は、観察者の頭部に装着される小型軽量の表
示器により簡便に各種情報を表示できる。
【0003】従来、観察者の目の前方において、その表
示器と、その表示器の駆動用信号生成部とは直接に接合
され、また、その表示器と、その表示器から出射される
表示光を観察者の目に導くために光路変更する光学系と
は直接に接合されていた。そのため、その表示器、光学
系、および駆動用信号生成部は、観察者の目の前方に集
中して配置され、装置の重量が観察者にアンバランスに
作用し、装着フィーリングを悪化させるという問題があ
る。
【0004】そこで、その表示器と光学系を直接に接合
する一方で、駆動回路を観察者の頭部の側方に配置する
ことで、装置の重量バランスを向上する頭部装着型表示
装置が従来から提案されている。しかし、その表示器と
光学系を目の前方において直接に接合した場合、観察者
の視野が表示器によって狭められるという問題がある。
【0005】本発明は、上記問題を解決することのでき
る頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、画像の表示光
を出射する表示器と、その表示光を観察者の目に導くた
め光路変更する光学系と、その表示器の駆動用信号生成
部とが、保持部を介して観察者の頭部に装着可能とされ
ている頭部装着型表示装置において、その表示器は、正
面を見る観察者の視軸から径方向に離れた位置から前方
に向かい表示光を出射するように配置され、その光学系
は、その表示器の前方に間隔をおいて配置され、その駆
動用信号生成部は、その視軸から径方向に離れた位置で
あって、その表示器と光学系から間隔をおいた位置に配
置されていることを特徴とするものである。本発明の構
成によれば、表示器から出射される画像表示光は、正面
を見る観察者の視軸から径方向に離れた位置から前方に
向かった後に光学系により光路変更され、観察者の目に
導かれる。これにより観察者に画像が視認される。その
表示器と光学系と駆動用信号生成部は互いに間隔をおい
て配置されるので、装置の重量が観察者にアンバランス
に作用するのを防止でき、また、その表示器と駆動用信
号生成部は正面を見る観察者の視軸から径方向に離れた
位置に配置されるので観察者の視野を狭めるのを低減で
きる。なお、その駆動用信号生成部から送られる信号に
より表示器を駆動するための回路を必要とする場合、そ
の駆動装置、例えば表示器としてバックライト付液晶表
示パネルを採用した場合の液晶表示素子を駆動するドラ
イバーは、表示器と一体化されてもよいし、駆動用信号
生成部と一体化されてもよいし、両者と別体とされても
よい。また、その駆動用信号生成部から送られる信号に
より表示器から出射される画像表示光の光源を点灯する
ための回路を必要とする場合、その点灯用回路、例えば
表示器としてバックライト付液晶表示パネルを採用した
場合のバックライトの点灯用回路は、表示器と一体化さ
れてもよいし、駆動用信号生成部と一体化されてもよい
し、両者と別体とされてもよい。
【0007】その表示器は前記視軸の直下に配置される
のが好ましい。これにより、その表示器を、観察者の目
の直下において観察者の顔面に可及的に近接させること
ができるので、観察者の視野が表示器により狭められる
のを略完全に防止できる。
【0008】その光学系は、前記視軸の直下で表示光の
光路を変更するように、前記表示器に連結部材を介して
連結されるのが好ましい。これにより、その光学系と連
結部材が観察者の視野を狭めるのを低減できる。
【0009】その駆動用信号生成部は、観察者の頭部の
側方であって前記表示器の後方に間隔をおいて配置され
るのが好ましい。これにより、観察者の視野が駆動用信
号生成部により狭められることはなく、また、表示器と
光学系とを前記視軸の直下に配置する場合に装置の重量
が観察者にアンバランスに作用するのをより確実に防止
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
【0011】図1〜図4に示す頭部装着型表示装置1
は、観察者2の頭部に装着可能な保持部3と、この保持
部3に保持される表示部4とを有する。本実施形態の頭
部装着型表示装置1は、観察者2の片眼にのみ画像を視
認させるが、両眼に視認させるものでもよい。
【0012】本実施形態では、その保持部3は観察者2
の頭部を弾力により挟み込むバンド状とされている。こ
の場合、その保持部3の頭部に対するずれを防止するた
め、その保持部3は頭部にパッド類を介して押し付けら
れてもよい。その保持部3は、観察者2の頭部に装着で
きれば形態は限定されず、例えばヘルメット状のもので
あってもよい。なお、本発明において頭部とは、顔面を
含む頸部から上の部分を言う。
【0013】その表示部4は、その観察者2の前方に向
かい画像表示光を出射する表示器11と、その表示器1
1の前面下端から観察者2の前方に向かい延びる左右一
対のアーム(連結部材)12と、両アーム12の先端に
取り付けられる光学系13と、その表示器11を駆動す
る後述の駆動用信号生成部14と、この駆動用信号生成
部14を覆うハウジング15とを有する。これにより、
その表示器11と光学系13と駆動用信号生成部14
は、保持部3を介して観察者2の頭部に装着可能とされ
ている。
【0014】その表示器11は、透過型液晶表示パネル
21と、バックライト22とから構成されている。本実
施形態では、その液晶表示パネル21に、駆動用信号生
成部14から送られる駆動用信号に応じて液晶表示素子
を駆動するX軸ドライバーとY軸ドライバーとが一体化
されている。そのバックライト22として、本実施形態
では蛍光管が用いられ、その蛍光管に高圧電圧を印加す
るための点灯用回路がバックライト22に一体化されて
いる。その点灯用回路は、主にスイッチング回路及び昇
圧用のトランスから成るインバータ23により構成され
ている。その表示器11とインバータ23はカバー24
により覆われる。そのカバー24は2部材24a、24
bをネジ24cにより連結することで形成され、両部材
24a、24b間に液晶表示パネル21、バックライト
22、インバータ23が挟み込まれ、一方の部材24a
に液晶表示パネル21から出射される画像表示光の出射
窓24a′が形成される。
【0015】その光学系13は、例えばコンバイナや全
反射ミラー等の光学素子によって構成され、上記液晶表
示パネル11aから出射される画像表示光を観察者2の
目に導くため光路変更する。その光学系13をコンバイ
ナにより構成する場合、前方からの光を透過させて観察
者2の目に導くことができ、観察者2は画像と前方の実
在物の双方を視認できる。そのコンバイナは、ハーフミ
ラーやホログラム素子によって構成でき、ハーフミラー
を用いる場合は反射により画像表示光の光路を変更し、
ホログラム素子を用いる場合は回折により画像表示光の
光路を変更する。なお、その光学系13を複数の光学素
子により構成してもよい。その光学系13により光路変
更される表示光の進行方向を変更調節することができる
ように、上記両アーム12はカバー24の下端に図3に
おいて矢印で示すように左右軸中心に揺動可能に連結さ
れている。
【0016】図4に示すように、上記表示器11の駆動
用信号生成部14は、上記ハウジング15に固定される
基板31と、この基板31上に設けられる信号処理回路
とにより構成され、その信号処理回路は上記表示器11
とインバータ23にケーブル27、28を介して接続さ
れ、また、映像信号発生源(図示省略)にケーブル29
を介して接続される。その映像信号発生源は、映像信号
を発生可能であれば特に限定されない。
【0017】その駆動用信号生成部14を覆うハウジン
グ15は、2部材14a、14bをネジ14cにより連
結することで形成され、上記保持部3に一体化されると
共に、上記表示器11のカバー24に結合部材51を介
して結合されている。その結合部材51は、ハウジング
15に対するカバー24の相対角度を調節可能なように
フレキシブルな筒状部材により構成され、上記ケーブル
27、28を被覆する。
【0018】その信号処理回路は、本実施形態ではアナ
ログRGB信号と同期信号を処理する。図5は駆動用信
号生成部14の機能ブロック図を示し、映像信号を構成
するR信号(赤色)、G信号(緑色)、B信号(青信
号)はビデオレシーバ41にて適切な信号振幅に変換さ
れ、画質調整回路42にてコントラストやガンマ補正等
の調整が行われる。また、映像信号を構成する水平、垂
直同期信号はシンクレシーバ43にて適切な信号電圧
(H−Sync、V−Sync)に変換された後にタイ
ミングジェネレータ44に入力される。そのタイミング
ジェネレータ44においては、PLL回路45から出力
されるドットクロックを基準として、映像信号反転クロ
ック(Video Invert Clock)、サン
プリングパルス(Sampling Pulse)、バ
ックライト点灯パルス(BL Pulse)、液晶表示
パネル21の駆動用クロックが生成される。上記画質調
整回路42から出力されたRGB信号は、RGBドライ
バ46にて、タイミングジェネレータから入力される映
像反転クロックに応じて、液晶表示パネル21への入力
用の信号振幅に変換された後に、サンプルホールド回路
47にてサンプリングパルスに応じて相展開されて液晶
表示パネル21に入力される。なお、その相展開は、一
般的に液晶表示パネルの映像の書き込み特性に応じて行
われ、例えば高解像度の映像信号を表示する液晶表示パ
ネルでは4相〜6相に展開される場合が多く、NTSC
等の比較的低解像度の映像信号を表示する液晶表示パネ
ルでは相展開は不必要で、この場合サンプルホールド回
路も不要になる。そのタイミングジェネレータ44か
ら、液晶表示パネル21の駆動用クロックとして、X軸
ドライバーに送られるX軸ドライブ信号(X−Driv
e Clock)とY軸ドライバーに送られるY軸ドラ
イブ信号(Y−Drive Clock)とが出力され
る。それらX軸ドライブ信号、Y軸ドライブ信号、およ
び相展開されたRGB信号が、液晶表示パネル21のX
軸ドライバーとY軸ドライバーに入力され、それらドラ
イバーにより液晶表示パネル21の液晶表示素子が駆動
されることにより映像が表示される。また、タイミング
ジェネレータ44から出力されるバックライト点灯パル
スは、点灯パルス調整回路48にて、バックライト22
の設定輝度に応じて適切なパルスデューティ或いはパル
ス周期(点灯、消灯の周期)に変換され、インバータ2
3に入力される。これによりバックライト22が点灯さ
れ、液晶表示パネル21から画像表示光が出射される。
すなわち駆動用信号生成部14は、表示器11の駆動用
信号として液晶表示パネル21のX軸ドライバーとY軸
ドライバーとインバータ23に送られる信号を生成す
る。なお、そのX軸ドライバーとY軸ドライバーを液晶
表示パネル21と別体とし、そのインバータ23をバッ
クライト22と別体とし、ハウジング15内に配置して
もよい。
【0019】上記頭部装着型表示装置1を観察者2に装
着した状態では、図3に示すように、上記表示器11
は、正面を見る観察者2の視軸Pから径方向に離れた位
置から前方に向かい表示光Lを出射するように、観察者
2の頭部の左右側面間において視軸Pの直下に配置され
る。上記光学系13は、その表示器11の前方に間隔を
おいて配置されると共に、観察者2の頭部の左右側面間
において視軸Pの直下で表示光Lの光路を変更する。上
記ハウジング15に覆われる駆動用信号生成部14は、
その視軸Pから径方向に離れた観察者2の頭部の側方位
置であって、その表示器11から後方に間隔をおいた位
置に配置される。そのハウジング15において、観察者
2の耳に対向する部分にスポンジやゴムなどのクッショ
ン部材を配置してもよい。
【0020】上記構成によれば、表示器11から出射さ
れる画像表示光Lは、正面を見る観察者の視軸Pから径
方向に離れた位置から前方に向かった後に光学系13に
より光路変更されて観察者2の目に導かれる。これによ
り観察者2に画像が視認される。本実施形態では、その
画像表示光Lの光路中心線と上記視軸Pとを含む面が鉛
直面内に存在するものとされる。その表示器11と光学
系13と駆動用信号生成部14は互いに間隔をおいて配
置されるので、装置1の重量が観察者2にアンバランス
に作用するのを防止でき、また、その表示器11と駆動
用信号生成部14は正面を見る観察者2の視軸Pから径
方向に離れた位置に配置されるので観察者2の視野を狭
めるのを低減できる。特に、その表示器11を視軸Pの
直下に配置することで観察者2の目の直下において観察
者2の顔面に可及的に近接させることができ、これによ
り、観察者2の視野が表示器11により狭められるのを
略完全に防止できる。また、その光学系13が視軸Pの
直下で表示光Lの光路を変更するようにアーム12を介
して表示器11に連結されることで、その光学系13と
アーム12が観察者2の視野を狭めるのを低減できる。
さらに、その駆動用信号生成部14が観察者2の頭部の
側方に配置されることで、その駆動用信号生成部14に
より観察者2の視野が狭められることはなく、また、表
示器11と光学系13とを上記視軸Pの直下に配置する
場合に装置1の重量が観察者2にアンバランスに作用す
るのをより確実に防止できる。
【0021】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、正面を見る観察者の視軸の上方に駆動用信
号生成部を配置してもよい。また、表示器を構成するバ
ックライトを、点灯用回路の必要な陰極管の他に、点灯
用回路を必要としないLEDや電球などにより構成して
もよい。また、表示器としてバックライトを必要としな
い蛍光表示管等の自発光タイプのものを用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、観察者の視野が狭めら
れるのを防止し、装着フィーリングを向上することで、
観察者の視覚疲労と重量負担による疲労を軽減できる頭
部装着型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の使用
状態を示す図
【図2】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の部分
斜視図
【図3】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の作用
説明図
【図4】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の分解
【図5】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の構成
説明図
【符号の説明】
2 観察者 3 保持部 11 表示器 12 アーム(連結部材) 13 光学系 14 駆動用信号生成部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像の表示光を出射する表示器と、その
    表示光を観察者の目に導くため光路変更する光学系と、
    その表示器の駆動用信号生成部とが、保持部を介して観
    察者の頭部に装着可能とされている頭部装着型表示装置
    において、 その表示器は、正面を見る観察者の視軸から径方向に離
    れた位置から前方に向かい表示光を出射するように配置
    され、 その光学系は、その表示器の前方に間隔をおいて配置さ
    れ、 その駆動用信号生成部は、その視軸から径方向に離れた
    位置であって、その表示器と光学系から間隔をおいた位
    置に配置されていることを特徴とする頭部装着型表示装
    置。
  2. 【請求項2】 その表示器は前記視軸の直下に配置され
    る請求項1に記載の頭部装着型表示装置。
  3. 【請求項3】 その光学系は、前記視軸の直下で表示光
    の光路を変更するように、前記表示器に連結部材を介し
    て連結される請求項2に記載の頭部装着型表示装置。
  4. 【請求項4】 その駆動用信号生成部は、観察者の頭部
    の側方であって前記表示器の後方に間隔をおいて配置さ
    れる請求項1〜3の中の何れかに記載の頭部装着型表示
    装置。
JP7670398A 1998-03-09 1998-03-09 頭部装着型表示装置 Pending JPH11259014A (ja)

Priority Applications (6)

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JP7670398A JPH11259014A (ja) 1998-03-09 1998-03-09 頭部装着型表示装置
TW088103321A TW422965B (en) 1998-03-09 1999-03-04 Head-mounted display device
US09/262,359 US6359602B1 (en) 1998-03-09 1999-03-04 Head-mounted display device
EP99104499A EP0942307B1 (en) 1998-03-09 1999-03-05 Head-mounted display device
DE69922724T DE69922724T2 (de) 1998-03-09 1999-03-05 Am Kopf montierte Anzeigevorrichtung
KR1019990007225A KR100551532B1 (ko) 1998-03-09 1999-03-05 두부 장착형 표시 장치

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