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JP2000019450A - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JP2000019450A
JP2000019450A JP10181837A JP18183798A JP2000019450A JP 2000019450 A JP2000019450 A JP 2000019450A JP 10181837 A JP10181837 A JP 10181837A JP 18183798 A JP18183798 A JP 18183798A JP 2000019450 A JP2000019450 A JP 2000019450A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
display device
optical
display
optical prism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10181837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kiyomatsu
智 清松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10181837A priority Critical patent/JP2000019450A/en
Publication of JP2000019450A publication Critical patent/JP2000019450A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which is made small in size, light in weight and thin in thickness, improved in mounting stability and designing potential, and has high-quality and stable visual field characteristic. SOLUTION: This device has an optical system effectively folding a light beam including image information from display modules 22a and 22b by using composite prisms 24a and 24b and is constituted by arranging the display modules 22a and 22b and an enlarging optical system in parallel. Thus, an unnecessary projecting part is eliminated and the entire optical system is thinned. Furthermore, the device is thinned and made light in weight by adopting structure to divide visual field by using two display modules 22a and 22b and two composite prisms 24a and 24b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は動画、または静止画
をモニタリングする虚像による拡大画像表示機能を有す
るディスプレイ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 display device having a function of displaying an enlarged image by a virtual image for monitoring a moving image or a still image.

【0002】[0002]

【従来の技術】さまざまな情報機器、特に液晶、または
光電的な画像表示手段などによりビジュアルな情報を取
り扱うことができる機器が目覚しい進展を見せている。
また使用する場所や時間を選ばない、いわゆるモバイル
機器といわれるパーソナルユースの情報処理マシンの進
展も著しい。このモバイル機器に求められている性能は
携帯性能のよいコンパクトな外装や情報処理スピードの
速さ、処理機能の多さなどのほか、小型の機器の限られ
たスペースでより多くの情報を正確にわかり易く表示す
る手段が求められている。機器の表面いっぱいの液晶表
示手段などが現在主流になっているが、機器の小型化に
追従する可能性は持ち合わせていない。
2. Description of the Related Art Various information devices, especially devices capable of handling visual information by means of liquid crystal or photoelectric image display means, have made remarkable progress.
In addition, information processing machines for personal use, which are so-called mobile devices that can be used anywhere and at any time, have been remarkably developed. The performance required of this mobile device is a compact package with good portable performance, high information processing speed, a large number of processing functions, etc., and more accurate information in a limited space of a small device. There is a need for a means for displaying the information in an easily understandable manner. At present, liquid crystal display means and the like that fill the entire surface of the device are mainstream, but there is no possibility of following the miniaturization of the device.

【0003】その一つの有効な表示方法としてヘッドマ
ウントディスプレイやファインダーディスプレイなどが
近年注目されてきており、多くの研究や機器の開発が進
んでいる。
[0003] As one of the effective display methods, a head-mounted display, a finder display and the like have attracted attention in recent years, and much research and development of devices have been advanced.

【0004】それは略小型の液晶、またはプラズマなど
の光電的手段による表示装置上の動画、または静止画な
どの画像を虚像として拡大し、実際の表示画面より見か
け上大画面として視覚に投影する方法、装置である。小
型の表示装置を虚像として拡大することで機器の小型
化、装置の消費電力、及び価格を抑制できるメリットが
あり、また機器の小型化に関わらず見かけの表示画面を
大きく提示できる。今日では小型表示装置の分解能、コ
ントラスト、輝度、拡大光学系の性能向上、画像処理技
術などの進展などがあいまって、性能のよい拡大ディス
プレイ装置がさまざまな装置やシーンで利用されるよう
になってきた。
[0004] It is a method of enlarging an image such as a moving image or a still image on a display device by a photoelectric device such as a substantially small liquid crystal or plasma as a virtual image, and visually projecting it as an apparently larger screen than an actual display screen. , Device. By enlarging a small display device as a virtual image, there is an advantage that the size of the device can be reduced, the power consumption of the device, and the price can be suppressed, and an apparent display screen can be greatly presented regardless of the size of the device. Today, with the improvement of resolution, contrast, brightness, performance of magnifying optics, and image processing technology of small display devices, high-performance magnified display devices are being used in various devices and scenes. Was.

【0005】図6から図10において従来のヘッドマウ
ントに使われている光学系を示した。
FIGS. 6 to 10 show an optical system used in a conventional head mount.

【0006】まず、図6は従来のディスプレイ装置の光
学系の構成図である。図6において従来の屈折レンズタ
イプによる接眼光学系のディスプレイ装置を示した。多
くのビデオカムコーダのモニタリングファインダ光学系
と同様なタイプで、一枚、または複数のレンズを組み合
わせて、正の屈折力により虚像を視覚に投影する。構造
がシンプルであり、また比較的画角の小さな光学系とし
て軽量であるため一般に多く使われているが、やや光学
系の光軸方向に構造が大きくなる。同図において画像小
型の液晶などからなる表示モジュール1に描き出された
表示画像(不図示)を諸収差を補正する複数枚からなる
正の屈折力をもつレンズ群2全体で拡大された虚像をレ
ンズ群の光軸3方向にある眼部4の視覚に投影するもの
である。
First, FIG. 6 is a configuration diagram of an optical system of a conventional display device. FIG. 6 shows a display device of a conventional eyepiece optical system using a refractive lens type. Similar to the monitoring finder optical system of many video camcorders, one or a plurality of lenses are combined to project a virtual image visually with positive refracting power. Although the structure is simple, and it is lightweight as an optical system having a relatively small angle of view, it is widely used in general. However, the structure is slightly larger in the optical axis direction of the optical system. In the figure, a display image (not shown) drawn on a display module 1 composed of a small liquid crystal or the like is converted into a virtual image which is enlarged by the entire lens group 2 having a positive refractive power composed of a plurality of lenses for correcting various aberrations. This is to project the eye 4 in the optical axis 3 direction of the group.

【0007】次に、図7は従来の凹面鏡反射型ディスプ
レイ装置の構成図である。図7において表示モジュール
1に描き出された表示画像(不図示)は、まずハーフミ
ラー部5によって反射され光学軸6上に配置されてなる
凹面鏡7によって収斂されつつ、再び今度はハーフミラ
ー部5を透過し、拡大された表示画像の虚像(不図示)
を眼部4の視覚に投影する。凹面鏡7を用いることによ
って光学系の構成を折りたたむことができ、全体の構成
をコンパクトに実現することができるとともに、光学系
の原理上コマ収差と倍率の色収差を押さえることができ
るメリットもある。そのため一般に観察画角を40度程
度と大きくとることができ、比較的ワイドな画面を観察
することができる。
Next, FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional concave mirror reflection type display device. A display image (not shown) drawn on the display module 1 in FIG. 7 is first reflected by the half mirror unit 5 and converged by the concave mirror 7 arranged on the optical axis 6, and again the half mirror unit 5 A virtual image of a transmitted and enlarged display image (not shown)
Is projected to the eye 4. By using the concave mirror 7, the configuration of the optical system can be folded, and the overall configuration can be realized compactly. In addition, there are advantages in that the coma aberration and the chromatic aberration of magnification can be suppressed due to the principle of the optical system. Therefore, the viewing angle of view can be generally as large as about 40 degrees, and a relatively wide screen can be observed.

【0008】次に、図8はハーフミラーを用いた図7の
ディスプレイ装置の構成図である。図8において先の図
6におけるハーフミラーを凹面鏡に向かい合わせた構造
をとるもので、光路が光軸内を往復しているのが特徴
で、光学系をさらにコンパクトに構成することができ
る。同図において表示モジュール1に描き出された表示
画像(不図示)は入射面に半透明な偏光膜を施した旋光
性をもつ硝材からなる凹面鏡8を透過したのち、この凹
面鏡8に向かい合わされた入射偏光の偏光軸に直角の偏
光軸をもつ偏光膜からなるハーフミラー9で反射されて
再び凹面鏡8により反射され収斂されつつ、拡大された
表示画像の虚像を眼部4の視覚に投影することができ
る。またこのように偏光素子を配置することによって表
示モジュール1からの直接的な表示画像(光線)を除去
することができる。この方法では40度以上の広い画角
が得られ、また収差の発生も比較的小さく押さえること
ができる。
Next, FIG. 8 is a configuration diagram of the display device of FIG. 7 using a half mirror. FIG. 8 shows a structure in which the half mirror shown in FIG. 6 is opposed to the concave mirror, and the optical path reciprocates in the optical axis. This makes it possible to make the optical system more compact. In FIG. 1, a display image (not shown) drawn on the display module 1 is transmitted through a concave mirror 8 made of optically rotatory glass having a semi-transparent polarizing film provided on an incident surface, and then incident on the concave mirror 8. It is possible to project an enlarged virtual image of the displayed image to the eye 4 while being reflected by the half mirror 9 made of a polarizing film having a polarization axis perpendicular to the polarization axis of the polarized light, reflected again by the concave mirror 8 and converged. it can. Further, by disposing the polarizing element in this manner, a direct display image (light ray) from the display module 1 can be removed. According to this method, a wide angle of view of 40 degrees or more can be obtained, and the generation of aberration can be suppressed to a relatively small value.

【0009】さらに図9は偏心凹面鏡形ディスプレイ装
置の構成図である。図9において、眼前に配置する視線
と偏心した光軸をもつ凹面鏡10により、表示モジュー
ル1の表示画像(不図示)の虚像を眼部4の視覚に投影
することができる。また広い画角の光線を眼球に送り出
せ、先の従来例と異なりハーフミラーを使用せずに光路
を取り出せるために表示モジュール1からの光量をほぼ
100%利用することが可能となる。構成的に単純で表
示モジュール1を視線の軸の側部に配置できるために全
体としてコンパクトなディスプレイ装置を実現すること
ができる。
FIG. 9 is a block diagram of an eccentric concave mirror type display device. In FIG. 9, a virtual image of a display image (not shown) of the display module 1 can be projected to the eyes 4 by a concave mirror 10 having an optical axis decentered from the line of sight disposed in front of the eyes. Further, since a light beam with a wide angle of view can be sent to the eyeball and the optical path can be taken out without using a half mirror unlike the prior art, almost 100% of the light quantity from the display module 1 can be used. Since the display module 1 is simple in configuration and can be arranged on the side of the axis of the line of sight, a compact display device as a whole can be realized.

【0010】またこの思想に基づいた光学系で偏心凹面
鏡をもつプリズムによるものが発表されている。図10
はプリズムを用いた図9のディスプレイ装置の構成図で
ある。これは図10に示すように表示モジュール1が眼
部の斜め上部に配置されてなり、光路としてはこの表示
モジュール1の表示画像(不図示)の光はプリズム11
内に入射し、さらに全反射条件を満たす第1の内反射面
12で反射し、ここからの反射を第2の内反射面13で
収斂させつつ前記第1の内反射面12と同一の曲面でな
る射出面12より透過し眼部4の視覚に表示画像の拡大
虚像を投影する。先に述べたように光路の途中にハーフ
ミラーや遮蔽するものが無いため高い効率、すなわち明
るい像で表示画像を観察することができる。また反射に
よる虚像を作り出しているために色収差は原理的に発生
しないが、反射面、特に内反射面2は大きく偏心してお
り、このために偏心収差が発生する。これを改善するた
めに非回転対象な3次元非球面(以下、自由曲面)が採
用されている。
[0010] An optical system based on this concept and having a prism having an eccentric concave mirror has been disclosed. FIG.
10 is a configuration diagram of the display device of FIG. 9 using a prism. As shown in FIG. 10, the display module 1 is disposed diagonally above the eye, and the light of the display image (not shown) of the display module 1
And is reflected by the first internal reflection surface 12 that satisfies the condition of total reflection, and the same curved surface as the first internal reflection surface 12 while converging the reflection therefrom by the second internal reflection surface 13. Then, an enlarged virtual image of the display image is projected through the exit surface 12 formed by the optical system and is visually recognized by the eye part 4. As described above, since there is no half mirror or blocking member in the middle of the optical path, the display image can be observed with high efficiency, that is, a bright image. Although a chromatic aberration does not occur in principle because a virtual image is created by reflection, the reflecting surface, especially the inner reflecting surface 2, is largely decentered, and thus an eccentric aberration occurs. In order to improve this, a three-dimensional aspherical surface (hereinafter, a free-form surface) which is a non-rotation object is adopted.

【0011】ここでもう少し自由曲面について説明を加
えると、同図紙面を母線断面、紙面と直角な面を子線断
面とすると、回転対称な球面・非球面は母線断面と子線
断面で曲率半径が等しく、両断面の焦点距離は同一にな
る。しかしながら非回転対称な自由曲面では、母線断面
と子線断面の曲率半径が異なり、当然両断面の焦点距離
も異なってくる。このような性質を有する自由曲面を複
数のプリズム面に採用することにより、偏心収差を良好
に補正することが可能となる。また表示モジュール1と
その虚像のアスペクト比を合わせるために各プリズム面
の母線断面焦点距離と子線断面焦点距離を適切に設定
し、自由曲面プリズムの全系母線断面焦点距離と全系子
線断面焦点距離が同一になるように設定されている。
Here, the free-form surface will be described a little more. Assuming that the drawing sheet is a generatrix section and a plane perpendicular to the drawing sheet is a sagittal section, the rotationally symmetric spherical and aspherical surfaces have a radius of curvature in the generatrix section and the sagittal section. Are equal, and the focal lengths of both sections are the same. However, in a non-rotationally symmetric free-form surface, the radii of curvature of the generatrix section and the sagittal section are different, and naturally the focal lengths of both sections are also different. By employing a free-form surface having such a property for a plurality of prism surfaces, eccentric aberration can be favorably corrected. In order to match the aspect ratio between the display module 1 and its virtual image, the focal lengths of the meridional section and the sagittal section of each prism surface are appropriately set, and the focal lengths of the whole system and the sagittal section of the free-form surface prism are set. The focal lengths are set to be the same.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した虚像投影型のディスプレイ装置において解決すべ
き課題について説明する。
However, problems to be solved in the above-described virtual image projection type display device will be described.

【0013】まず直軸の屈折レンズタイプでは、光軸方
向への距離はそのままディスプレイ装置の大きさを規定
してしまうためコンパクトに構成することが難しくなっ
てしまう。それに逆らい小さく構成しようとすれば視野
角、瞳の大きさなど性能の低下を伴ってしまう。また屈
折系のみで虚像を投影しているために比較的視野角が小
さく、瞳の大きさにも小さくなってしまう。それはコマ
収差や倍率の色収差が発生してしまうためで、略20度
以上の画角を取るのはこれらの収差の発生のため周辺の
画像品質を低下させてしまうからである。
First, in the case of a refraction lens with a straight axis, the distance in the direction of the optical axis directly defines the size of the display device, so that it is difficult to make the display device compact. Contrary to this, if the size is to be reduced, performance such as the viewing angle and the size of the pupil will be reduced. Further, since the virtual image is projected only by the refraction system, the viewing angle is relatively small and the size of the pupil is also small. This is because coma aberration and chromatic aberration of magnification occur, and the reason why the angle of view is about 20 degrees or more is that the occurrence of these aberrations degrades the peripheral image quality.

【0014】次に側部に表示モジュールを配置してなる
凹面鏡タイプにおいて、同タイプは先の屈折レンズタイ
プに比べ光路が折り畳まれている分全体の構成を小さく
することができ、ヘッドマウントディスプレイ装置の小
型軽量化、良好な装着バランスを実現できるが、光路が
往復するために光線を往復光路から取り出すハーフミラ
ーが必要になり、このハーフミラーを2回光線が通過す
るために光量が1/4以下となってしまう。またさらな
る広画角化には凹面反射鏡で発生する像面湾曲の補正が
問題となり、観察画角を略40度以上とることは難し
い。さらに、傾斜して配置されたハーフミラーがあるた
めに画角を広げると急激に全体構成が大型化してしまう
欠点を有する。
Next, in a concave mirror type in which a display module is arranged on a side portion, the same type can reduce the entire configuration as compared with the above-mentioned refractive lens type because the optical path is folded, and the head mount display device is used. Although it is possible to realize a small size and light weight and a good mounting balance, it is necessary to provide a half mirror for extracting a light beam from the reciprocating optical path since the optical path reciprocates. It will be as follows. In order to further widen the angle of view, there is a problem in correcting the curvature of field generated by the concave reflecting mirror, and it is difficult to obtain an observation angle of view of about 40 degrees or more. Further, there is a disadvantage that the entire configuration is suddenly increased in size when the angle of view is widened due to the presence of a half mirror arranged in an inclined manner.

【0015】また同じ凹面鏡を有する、ハーフミラーと
向かい合わせのタイプにおいては、画角を広くできるポ
テンシャルを有するものの、画像表示モジュールからの
目に直接入る光線をカットするために偏光素子によるア
イソレータ系を組む必要があり光学系が複雑になり、調
整工数やコストに影響を及ぼす。さらに使用波長全域に
わたって偏光特性と効率がよい偏光子を得ることは困難
であり、画像品質の低下と輝度不足となる問題がある。
In the type having the same concave mirror and facing the half mirror, although it has a potential to widen the angle of view, an isolator system using a polarizing element is used to cut off a light beam from the image display module directly entering the eyes. The optical system must be assembled, and the optical system becomes complicated, which affects adjustment man-hours and costs. Further, it is difficult to obtain a polarizer having good polarization characteristics and efficiency over the entire use wavelength range, and there is a problem that image quality is reduced and luminance is insufficient.

【0016】最後に偏心凹面鏡タイプについてはプリズ
ムによるタイプも含め、コンパクトでほぼ100%の光
量を得られる効率のよい光学系を実現することができる
が、偏心した光学系を組むため、軸上の非点収差、コマ
収差、像面の傾きを補正する必要がある。またこれらの
補正のため非球面光学系を利用するとなると設計、及び
鏡面加工の困難さが伴う問題点を有する。
Finally, with respect to the decentered concave mirror type, including the type using a prism, a compact and efficient optical system capable of obtaining a light quantity of almost 100% can be realized. It is necessary to correct astigmatism, coma, and image plane tilt. Further, if an aspherical optical system is used for these corrections, there is a problem in that design and mirror finishing are difficult.

【0017】本発明は上記の課題を解決するもので、デ
ィスプレイ装置の全体の構成をより小型軽量、特に薄型
に実現させ装着安定性とデザインポテンシャルを高める
とともに、高品質で安定した視野特性を持つディスプレ
イ装置を提供することを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and realizes a smaller, lighter, and especially thinner overall configuration of a display device to enhance mounting stability and design potential, and has high quality and stable visual field characteristics. It is an object to provide a display device.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を構成
するために、液晶または光電的に画像を表示する画像表
示手段と、前記画像表示手段による画像を光学的に拡大
して試認するための画像拡大手段と、前記画像表示手段
から前記画像拡大手段へと光路を折り曲げる機能を有す
る光学プリズム手段材とからなるディスプレイ装置にお
いて、前記光学プリズム手段は前記画像表示装置の表示
画面と略平面からなる入射面で非接触に対向し、さらに
前記画像表示装置から前記光学プリズム手段内に入射し
た光路を、前記光学プリズム手段内部の平面または曲面
からなる第一の内反射面で折り曲げたのち、略平面から
なる第二の内反射面で折り曲げ、さらに平面または曲面
からなる第三の内反射面で折り曲げたのち、前記入射面
と同一平面内からなる射出面を通過することにより前記
光学プリズム手段から射出されて、さらに前記画像拡大
手段によって拡大されて投影されてなるものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an image display means for displaying an image in a liquid crystal or photoelectric manner, and an optically magnified image by the image display means. A display device comprising an image magnifying means for optically bending the optical path from the image display means to the image magnifying means, wherein the optical prism means is substantially flat with a display screen of the image display device. Opposed in a non-contact manner on the incident surface consisting of, furthermore, after bending the optical path incident on the optical prism means from the image display device on the first internal reflection surface consisting of a flat or curved surface inside the optical prism means, After being bent at the second inner reflection surface made of a substantially flat surface and further bent at the third inner reflection surface made of a flat surface or a curved surface, from the same plane as the incident surface. That is emitted from the optical prism unit by passing through the exit surface, it is made of is projected further said enlarged by the image enlarging means.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、液晶または光電的に画像を表示する画像表示手段
と、前記画像表示手段による画像を光学的に拡大して試
認するための画像拡大手段と、前記画像表示手段から前
記画像拡大手段へと光路を折り曲げる機能を有する光学
プリズム手段材とからなるディスプレイ装置において、
前記光学プリズム手段は前記画像表示装置の表示画面と
略平面からなる入射面で非接触に対向し、さらに前記画
像表示装置から前記光学プリズム手段内に入射した光路
を、前記光学プリズム手段内部の平面または曲面からな
る第一の内反射面で折り曲げたのち、略平面からなる第
二の内反射面で折り曲げ、さらに平面または曲面からな
る第三の内反射面で折り曲げたのち、前記入射面と同一
平面内からなる射出面を通過することにより前記光学プ
リズム手段から射出されて、さらに前記画像拡大手段に
よって拡大されて投影されてなることを特徴とするディ
スプレイ装置としたものであり、このような構成をとる
ことによって、画像表示モジュールから光線を効果的に
折り曲げることができ、ディスプレイ装置の光学系を小
型軽量に、特に人間の視線方向の高さを小さくすること
ができるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 of the present invention is directed to an image display means for displaying an image in a liquid crystal or photoelectric manner, and a method for optically enlarging an image by the image display means for trial inspection. An image enlargement means, and a display device comprising an optical prism means material having a function of bending an optical path from the image display means to the image enlargement means,
The optical prism means is opposed to the display screen of the image display device in a non-contact manner on an incident surface which is substantially flat, and further passes an optical path incident from the image display device into the optical prism means on a plane inside the optical prism means. Or, after bending at the first internal reflection surface having a curved surface, bending at the second internal reflection surface having a substantially flat surface, further bending at the third internal reflection surface having a flat surface or a curved surface, the same as the incident surface The display device is characterized in that the light is emitted from the optical prism means by passing through an emission surface formed within a plane, and is further enlarged and projected by the image enlargement means. This makes it possible to effectively bend light rays from the image display module, and to make the optical system of the display device small and light, In which it is possible to reduce the line-of-sight direction of the height.

【0020】本発明の請求項2に記載の発明は、前記画
像拡大手段が前記光学プリズム手段の射出面に非接触に
設置された正の屈折力をもつ誘電体部材よりなるもので
あり、正の屈折力を持たせることにより、表示モジュー
ルの拡大した虚像を視覚に投影することができる。また
前記光学プリズム手段と独立に焦点距離等の調整がで
き、さらに非接触であるため前記第2の反射面での全反
射条件に何等の影響をも与えずに安定した視野特性を得
られるものである。
According to a second aspect of the present invention, the image enlarging means is made of a dielectric member having a positive refractive power and provided in non-contact with the exit surface of the optical prism means. By having a refractive power of, an enlarged virtual image of the display module can be projected visually. In addition, the focal length and the like can be adjusted independently of the optical prism means, and a stable visual field characteristic can be obtained without any influence on the total reflection condition on the second reflection surface because of non-contact. It is.

【0021】本発明の請求項3に記載の発明は、前記画
像拡大手段は、凸レンズ、または非球面光学系、または
フレネルレンズ、またはホログラムレンズよりなるもの
であり、これらの画像拡大手段は正の屈折力を持たせる
ことが可能で、請求項2に記載の発明を具現化させるこ
とができ、安定した視野特性が得られるものである。
According to a third aspect of the present invention, the image enlarging means comprises a convex lens, an aspherical optical system, a Fresnel lens, or a hologram lens. It is possible to provide a refracting power, to embody the invention of claim 2, and to obtain a stable visual field characteristic.

【0022】本発明の請求項4に記載の発明は、前記光
学プリズム手段における、前記第一の内反射面には前記
光学プリズム手段の外部からの光の一部が入射可能な誘
電体多層膜、または金属膜からなる半透膜が構成されて
いるもので、前記光学プリズム手段の外部からの光の一
部をプリズム内部に取り入れることができ、観察する視
野内に周囲環境の視覚的情報を取り入れることができる
ものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a dielectric multilayer film in which a part of light from the outside of the optical prism means can be incident on the first internal reflection surface in the optical prism means. , Or a semi-permeable membrane made of a metal film, so that a part of light from the outside of the optical prism means can be taken into the prism, and visual information of the surrounding environment can be obtained within the visual field to be observed. It can be incorporated.

【0023】本発明の請求項5記載の発明は、前記第一
の内反射面の前記半透膜を挟んだ外部に前記画像拡大手
段の正の屈折力を相殺するための凹レンズ、またはフレ
ネルレンズによる負の屈折力を備えてなる屈折力補正プ
リズムが設けられているとともに、前記半透膜を透過す
る光を任意に遮蔽するための液晶、またはメカニカルな
光遮蔽手段が設けられているもので、このようにするこ
とにより前記画像拡大手段の正の屈折力で歪んだ周囲環
境の視覚的情報を補正し、また遮蔽手段を設けることに
より周囲環境の視覚情報が不要な場合に、これを遮断す
ることができるものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a concave lens or a Fresnel lens for offsetting a positive refracting power of the image enlarging means on the outside of the first internal reflection surface across the semipermeable membrane. And a liquid crystal for arbitrarily shielding the light transmitted through the semi-permeable membrane, or a mechanical light shielding unit is provided. By doing so, the visual information of the surrounding environment distorted by the positive refracting power of the image enlarging means is corrected, and by providing the shielding means, when the visual information of the surrounding environment is unnecessary, it is cut off. Is what you can do.

【0024】本発明の請求項6に記載の発明は、前記光
学プリズム手段における、前記第二の内反射面は、前記
入射面、及び射出面と同一面からなる、略平面としたも
のであり、このようにすることにより折り曲げ光学系を
有効に構成でき、全体をコンパクトに構成することがで
きるものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical prism means, the second internal reflection surface is substantially a plane which is the same as the incident surface and the exit surface. By doing so, the bending optical system can be effectively configured, and the whole can be compactly configured.

【0025】本発明の請求項7に記載の発明は、前記画
像拡大手段の光軸、または視線中央をはさみ、前記光学
プリズム手段が並列して2つ射出面が略接触して配置さ
れてなり、1つの画像拡大手段によりそれぞれ2つの視
野が合成されて1つの視野に対応するように構成されて
いるもので、このようにすることにより前記光学プリズ
ム手段を前記画像拡大手段の光軸方向に小さく、且つ薄
く構成することができるもので、装着バランスを整え安
定して疲労が少ない装着感が実現できるものである。
According to a seventh aspect of the present invention, the optical prism means is sandwiched between the optical axis or the center of the line of sight of the image enlarging means, and the two exit surfaces are arranged in parallel and substantially in contact with each other. The two fields of view are each synthesized by one image enlarging means so as to correspond to one field of view. By doing so, the optical prism means is moved in the optical axis direction of the image enlarging means. It can be configured to be small and thin, so that the mounting balance is adjusted and a feeling of mounting that is stable and less fatigued can be realized.

【0026】本発明の請求項8に記載の発明は、前記並
列して2つ配置されてなる前記光学プリズム手段は、光
学ガラス、または透明な樹脂で一体に形成されているも
のであり、このように構成されていることにより、2つ
の前記光学プリズム手段の調整作業が不要となり、さら
に使用中にも互いにずれることなく安定した視野を確保
できるものである。
According to an eighth aspect of the present invention, the two optical prism means arranged in parallel are integrally formed of optical glass or transparent resin. With this configuration, it is not necessary to adjust the two optical prism means, and a stable field of view can be secured without being shifted from each other even during use.

【0027】本発明の請求項9に記載の発明は、前記画
像表示手段は、前記画像拡大手段の光軸の周縁部に近接
させて配置されるとともに、前記光学プリズム手段に対
応するようにそれぞれに1つずつ設けてなるものであ
り、このように前記画像表示手段を周縁部に配置するこ
とにより全体の構成をコンパクトに実現できる。また前
記画像表示手段を前記光学プリズム手段に対応するよう
にそれぞれに1つずつ設けて配置するほどによりワイド
な視野を安定して得られることができるものである。
According to a ninth aspect of the present invention, the image display means is arranged close to the periphery of the optical axis of the image enlarging means, and each corresponds to the optical prism means. The image display means is arranged at the peripheral edge in this way, so that the whole configuration can be realized compactly. Further, the more the image display means is provided and arranged one by one so as to correspond to the optical prism means, the more stably a wider field of view can be obtained.

【0028】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
ディスプレイ装置の構成図である。図1において、本発
明のディスプレイ装置は外観的には視度の矯正を行なう
ところの眼鏡の形状と類似な形状をもち、2つのヘッド
部分21a,bを両眼に近接、または接触させて出力さ
れる拡大画像表示を読み取る構造になっている。このヘ
ッド部21には後述するところの、表示画像を形成させ
る機能を持つ液晶、または光電的な手段からなる表示モ
ジュール22a,b、この表示モジュールの画像を光学
的に拡大させる画像拡大レンズ23a,bと、ヘッド部
をコンパクトに形成するため光路を折り曲げる作用を持
つ複合プリズム24a,bと、表示モジュールを駆動さ
せるための小型回路部25などが組み込まれている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a configuration diagram of a display device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the display device of the present invention has a shape similar to the shape of eyeglasses for correcting diopter in appearance, and outputs two head portions 21a and 21b by bringing them close to or in contact with both eyes. It is configured to read the displayed enlarged image display. The head unit 21 includes liquid crystal having a function of forming a display image or display modules 22a and 22b made of photoelectric means, an image magnifying lens 23a for optically enlarging an image of the display module, b, compound prisms 24a and 24b having an action of bending an optical path to form a compact head section, and a small circuit section 25 for driving a display module are incorporated.

【0029】またヘッド部分を頭部に安定して固定する
ための耳掛けとこの耳掛けに沿って設けられている信号
ケーブル引き出し部を設けている。信号ケーブル引き出
し部26は装着時の信号線が顔面上で煩わしくならない
ように耳掛けの後方部分まで誘導して設置されている。
また2つのヘッドの間隔、すなわち接眼窓の間隔は装着
する人の輻輳に合わせて中央部分で調整できるよう調整
機構27が設けられている。
Further, an ear hook for stably fixing the head portion to the head and a signal cable lead-out portion provided along the ear hook are provided. The signal cable lead-out portion 26 is installed so as to be guided to the rear part of the ear hook so that the signal line at the time of mounting does not become troublesome on the face.
Further, an adjustment mechanism 27 is provided so that the interval between the two heads, that is, the interval between the eyepiece windows can be adjusted at the center portion according to the convergence of the wearer.

【0030】次に図2から図2を用いて主要な光学系周
辺部分についてその構造と作用について説明を行なう。
Next, the structure and operation of the periphery of the main optical system will be described with reference to FIGS.

【0031】図2は図1のディスプレイ装置の光学系の
構成図である。図2において外部に設置してなるバック
ライト電源28から電力の供給を受けバックライト装置
29から必要な光線が発せられる。また外部の画像処理
モジュール30からの画像情報信号を画像として再生す
る作用を持つ小型表示モジュール31で画像が形成され
る。前記バックライト29から発せられた光線が前記表
示モジュール31を通過することにより画像情報が含ま
れた光線が形成される。
FIG. 2 is a structural diagram of the optical system of the display device of FIG. In FIG. 2, power is supplied from a backlight power supply 28 provided outside, and a necessary light beam is emitted from a backlight device 29. Further, an image is formed by the small display module 31 having the function of reproducing the image information signal from the external image processing module 30 as an image. When the light emitted from the backlight 29 passes through the display module 31, a light including image information is formed.

【0032】この光線は略三角錐形状をした複合プリズ
ム32の側面の一部である入射面33からプリズム内部
に入射し、第1の内反射面34で反射し先の入射面33
と同一面からなる第2の内反射面33に到達する。この
第2の内反射面33で再び反射させられた光線は第3の
内反射面35でさらに反射し、前記入射面33、第2の
内反射面33と同一面からなる射出面33から複合プリ
ズム32の外部へと射出する。射出した光線はおもに凸
レンズからなる画像拡大レンズ36により、表示モジュ
ール31の画面を視覚に拡大された虚像として投影す
る。また前述した第1の内反射面34、及び第3の内反
射面35には光線の反射率を高めるために銀、またはア
ルミニウムなどの金属を蒸着させたコーティング、また
は誘電体多層膜によるコーティング処理を施している。
また前述した入射面33、第2の内反射面33、及び射
出面33には特に先のような反射率を高めるようなコー
ティング処理は施されていない。
This light beam enters the prism from an incident surface 33 which is a part of the side surface of the compound prism 32 having a substantially triangular pyramid shape, is reflected by a first internal reflection surface 34 and is incident on the destination incident surface 33.
And reaches the second internal reflection surface 33 formed of the same surface. The light ray reflected again by the second internal reflection surface 33 is further reflected by the third internal reflection surface 35, and is combined with the light incident surface 33 and the exit surface 33 formed on the same plane as the second internal reflection surface 33. The light exits the prism 32. The emitted light beam is projected as a visually enlarged virtual image on the screen of the display module 31 by the image magnifying lens 36 mainly composed of a convex lens. The first and third inner reflection surfaces 34 and 35 are coated with a metal such as silver or aluminum to increase the reflectance of light rays, or are coated with a dielectric multilayer film. Has been given.
Further, the above-described incident surface 33, second inner reflection surface 33, and exit surface 33 are not particularly subjected to the above-described coating treatment for increasing the reflectance.

【0033】なぜならば、入射、射出時に反射処理の必
要がないのはもとより、内反射面に到達する光線の同面
に対する入射角度は略60度と大きく、スネルの法則で
規定されるところの全反射条件を満足するために入射す
る光線は複合プリズム32の外部へと漏れることなくす
べてが複合プリズム32内部へと反射する。このため反
射率を高めるためのコーティング処理は不要となる。第
1の内反射面34、及び第3の内反射面35へ入射する
光線の同面への入射角度は30度と小さいため、全反射
条件を満足させることができないため反射率を高めるた
めのコーティング処理が必要になってくる。またこの第
1の内反射面34、及び第3の内反射面35では作用の
異なるコーティング処理がなされている。このことにつ
いて同図を用いてさらに詳しく説明する。
This is because not only is there no need for reflection processing at the time of incidence and emission, but also the angle of incidence of light rays reaching the internal reflection surface with respect to the same surface is as large as approximately 60 degrees, and the total angle defined by Snell's law is large. All rays incident to satisfy the reflection condition are reflected inside the compound prism 32 without leaking outside the compound prism 32. Therefore, a coating process for increasing the reflectance becomes unnecessary. The angle of incidence of the light rays incident on the first and third internal reflection surfaces 34 and 35 on the same surface is as small as 30 degrees, so that the total reflection condition cannot be satisfied. Coating is required. Further, the first inner reflection surface 34 and the third inner reflection surface 35 are subjected to a coating process having different functions. This will be described in more detail with reference to FIG.

【0034】図中、第1の内反射面34はなるべく高い
反射率100%に近いを得るために、おもに先に述べた
銀、アルミニウムなどによる金属膜コーティング処理が
なされている。しかしながら第3の内反射面35では反
射率は30%から70%程度の範囲で、残りの光線は複
合プリズム32の外部へと透過するように設定されてい
る。これは表示モジュール31の画像を明るく見せるた
めには反する作用である。しかしながらディスプレイ装
置としての重要な外部環境を直接視覚できる、シースル
ー機構を設置させるためで、装着者の安全性や作業効率
を向上させるために必要となる。
In the figure, the first inner reflection surface 34 is mainly subjected to the above-mentioned metal film coating treatment with silver, aluminum, or the like in order to obtain a reflectance as high as possible of 100%. However, the third inner reflection surface 35 is set so that the reflectance is in the range of about 30% to 70%, and the remaining light rays are transmitted to the outside of the compound prism 32. This is an adverse effect for making the image of the display module 31 look bright. However, it is necessary to install a see-through mechanism capable of directly viewing an important external environment as a display device, and to improve safety and work efficiency of a wearer.

【0035】このシースルー機構がないと使用者は視覚
的に完全に外部環境と切り離されてしまい、外部環境の
変化などに対応できず安全性を確保できなくなってしま
う。また作業の切り替え時などの外部環境の認知が必要
になった場合、いちいちディスプレイ装置を取り外さな
ければならず、作業効率の点からも問題である。このた
めに第3の内反射面35は完全な反射面ではなく一部の
光線が外部へと透過するハーフミラーとなっている。
Without this see-through mechanism, the user is visually completely separated from the external environment, and cannot respond to changes in the external environment and cannot secure safety. Further, when it is necessary to recognize the external environment at the time of switching work, the display device must be removed each time, which is a problem in terms of work efficiency. For this reason, the third inner reflection surface 35 is not a perfect reflection surface but a half mirror that transmits some light rays to the outside.

【0036】さらにこのシースルー機構について図3を
用いて説明する。図3は図1のディスプレイ装置の要部
拡大図である。図3において表示モジュール(不図示)
からの光線は複合プリズム32内部を伝播しながら第3
の内反射面35で反射され画像拡大レンズ36に到達す
る。また先に説明したように第3の内反射面35はハー
フミラー面からなり入射光線の一部を反射させ残りを透
過させる作用を持つため外部からの光線の一部を透過さ
せることができる。図に示すように外部からの光線37
は液晶シャッター部38、波面補償プリズム39、及び
ハーフミラーであるところの第3の内反射面35を透過
し複合プリズム32内部へと透過し画像拡大レンズ36
を経て眼部(不図示)へと到達する。
Further, the see-through mechanism will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the display device of FIG. In FIG. 3, a display module (not shown)
From the third prism while propagating inside the compound prism 32.
Are reflected by the inner reflection surface 35 and reach the image magnifying lens 36. Further, as described above, the third internal reflection surface 35 is formed of a half mirror surface and has a function of reflecting a part of the incident light beam and transmitting the remaining light beam, so that a part of the light beam from the outside can be transmitted. As shown in FIG.
Is transmitted through a liquid crystal shutter section 38, a wavefront compensating prism 39, and a third internal reflection surface 35 which is a half mirror, passes through the inside of the composite prism 32, and transmits an image magnifying lens 36.
And reaches the eye (not shown).

【0037】ここで液晶シャッタ38と波面補償プリズ
ム39について構造と作用を説明する。この液晶シャッ
タ38は単純に透過光線の光量を制御するためのもの
で、液晶シャッタ38を閉じることで視覚には100%
表示モジュール(不図示)からの画面を投影させ、液晶
シャッタ38を開くにつれて外部から光線を増加させ、
外部の状況をよりわかり易く提示することができる。ま
た第3の内反射面35に近接させてなる略三角錐形状か
らなる波面補償プリズム39は、第3の内反射面35が
視線方向に対してその法線が略30度傾いているために
直接光線を導入すると見かけ上外部の景色が右側へと寄
ってしまい認知、または作業上都合が悪い。その視線方
向を補償する作用をもつとともに、正の屈折力をもつ画
像拡大レンズ36を透過する波面を補償するために負の
屈折力をもつ凹面40を先端部に設置し、画像拡大レン
ズ36の屈折力を打ち消し自然な状況として光線が視線
に到達するようになるものである。
Here, the structure and operation of the liquid crystal shutter 38 and the wavefront compensation prism 39 will be described. The liquid crystal shutter 38 simply controls the amount of transmitted light.
A screen from a display module (not shown) is projected, and light rays are increased from the outside as the liquid crystal shutter 38 is opened.
It is possible to present the external situation more clearly. In addition, the wavefront compensation prism 39 having a substantially triangular pyramid shape close to the third internal reflection surface 35 has a normal line inclined by approximately 30 degrees with respect to the line of sight of the third internal reflection surface 35. When direct rays are introduced, the external scene apparently shifts to the right, which is inconvenient for recognition or work. A concave surface 40 having a negative refractive power is provided at the tip to compensate for a wavefront transmitted through the image magnifying lens 36 having a positive refractive power, while having an action of compensating the direction of the line of sight. This is to cancel the refractive power so that the light ray reaches the line of sight as a natural situation.

【0038】また本発明の実施の形態1においては、眼
鏡の態様をしてなっている。すなわち左右両眼において
拡大虚像を投影するものであったが、必ずしも両眼に対
応させることなくその小型軽量の特質から片眼装着にお
いてもデザインポテンシャルの高い形態が実現できるも
のである。
In the first embodiment of the present invention, the eyeglasses are used. That is, an enlarged virtual image is projected by both the left and right eyes, but a form having a high design potential can be realized even when worn with one eye due to its small size and light weight without necessarily corresponding to both eyes.

【0039】(実施の形態2)さて図4を用いて本発明
の実施の形態2を説明する。図4は本発明の実施の形態
2におけるディスプレイ装置の光学系の構成図である。
図4において、ディスプレイ装置の主要部分であるとこ
ろの複合プリズム41とその周辺部分の上面図を示した
もので、先に説明した実施の形態1における複合プリズ
ム32を2つに分割させた態様からなるもので、また分
割された視野に対応するために2つの表示モジュール4
2a,bが設置してなるものである。それぞれ2つの表
示モジュール42にはバックライト装置43a,bが背
後に設置されており、表示モジュール42での画像を光
線として伝播する光源となる。またそれぞれ2つの光路
における伝播構造、及び作用については先の実施の形態
1に準じる。ただし表示モジュール42直下の2つの内
反射面44a,bは、反射率を高めるための銀、または
アルミニウムなどの金属膜、または誘電体多層膜を施し
てなり、拡大光学系直下の2つの内反射面45a,bは
反射率が30%から70%程度の範囲で、残りの光線は
複合プリズム41の外部へと透過するように設定されて
いるハーフミラー面からなる。
(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of an optical system of a display device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 shows a top view of a composite prism 41, which is a main part of the display device, and a peripheral portion thereof. FIG. 4 shows a state in which the composite prism 32 in the first embodiment described above is divided into two. And two display modules 4 to accommodate the divided field of view.
2a and 2b are provided. Backlight devices 43a and 43b are installed behind the two display modules 42, respectively, and serve as light sources that propagate images on the display modules 42 as light rays. Further, the propagation structure and operation in each of the two optical paths are the same as in the first embodiment. However, the two internal reflection surfaces 44a and 44b immediately below the display module 42 are formed by applying a metal film such as silver or aluminum or a dielectric multilayer film for increasing the reflectance, and the two internal reflection surfaces immediately below the magnifying optical system. The surfaces 45a and 45b have a half mirror surface set so that the reflectance is in the range of about 30% to 70% and the remaining light rays are transmitted to the outside of the compound prism 41.

【0040】ところで本実施の形態2では視野が2つに
分割しているため1つの合成された視野を実現されなけ
ればならない。そこで2つの表示モジュール42a,b
に表示された画像(不図示)は合成されるべき画像の2
分割画像に対応して表示されてなる。これを合わせるこ
とにより見かけ上違和感のない自然な画像を視覚に投影
することができる。
In the second embodiment, since the field of view is divided into two, one combined field of view must be realized. Therefore, the two display modules 42a, b
The image (not shown) displayed in 2 is the image to be synthesized.
It is displayed corresponding to the divided image. By combining these, a natural image with no apparent discomfort can be visually projected.

【0041】また実施の形態1で説明したシースルー機
構と同様な構造と作用をもつシースルー機構が設置して
なり、外部の状況を直接視覚的に認知できるようになっ
ている。同図においてディスプレイ装置外部からの光線
は液晶シャッター部46、波面補償プリズム47、及び
2つのハーフミラーで面45a,bを透過し複合プリズ
ム41内部へと透過し画像拡大レンズ36を経て眼部
(不図示)へと到達する。また2つの内反射面45a,
bに近接させてなる略三角錐形状からなる波面補償プリ
ズム47は、2つの内反射面45a,bそれぞれに近接
されるような形状からなり、残りの側面に凹面48を施
し拡大レンズ36の屈折力を打ち消すような構造を持っ
ている。これにより外部の自然な状況が視線に到達する
ようになるものである。
A see-through mechanism having the same structure and operation as the see-through mechanism described in the first embodiment is provided so that an external situation can be directly visually recognized. In the figure, a light beam from the outside of the display device passes through the surfaces 45a and 45b through the liquid crystal shutter 46, the wavefront compensation prism 47, and the two half mirrors, passes through the inside of the composite prism 41, passes through the image magnifying lens 36, and passes through the eye ( (Not shown). Also, two internal reflection surfaces 45a,
The wavefront compensating prism 47 having a substantially triangular pyramid shape approaching b has a shape approaching each of the two internal reflection surfaces 45a and 45b. It has a structure that negates power. As a result, an external natural situation reaches the line of sight.

【0042】このように本発明の実施の形態2のような
2つに分割された視野を合成するような構造にすること
により、複合プリズムの体積を略半減化でき、光学系全
体をより薄く軽量に、略左右対称なバランスよいものと
して実現できるものである。
As described above, by adopting a structure in which the two divided visual fields are combined as in the second embodiment of the present invention, the volume of the compound prism can be reduced by almost half, and the entire optical system can be made thinner. It can be realized as a lightweight, substantially symmetric and well-balanced one.

【0043】(実施の形態3)さて図5を用いて本発明
の実施の形態3を説明する。図5は本発明の実施の形態
3におけるディスプレイ装置の光学系の構成図である。
図5において、ディスプレイ装置の主要部分であるとこ
ろの複合プリズム49とその周辺部分の上面図を示した
もので、先に説明した実施の形態1の態様からなるもの
で、より薄型、軽量な光学系を実現するために複合プリ
ズム49の対称性をくずしてなるとともに、拡大レンズ
50に精密なフレネルレンズ、またはホログラムレンズ
などのプレーナオプチクスを用いている。
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of an optical system of a display device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 shows a top view of the compound prism 49, which is the main part of the display device, and its peripheral part, which is composed of the embodiment of the first embodiment described above. In order to realize the system, the symmetry of the compound prism 49 is broken, and a precision Fresnel lens or a planar optic such as a hologram lens is used for the magnifying lens 50.

【0044】このような構成をとることにより、光学系
がより薄型、軽量にでき、ディスプレイ装置の装着性能
の向上、高いデザインポテンシャルの実現をすることが
できるものである。プリズムの画像光線に対する作用は
先の2つの実施の形態と同様なため詳細な説明は省略す
る。
By adopting such a configuration, the optical system can be made thinner and lighter, the mounting performance of the display device can be improved, and a high design potential can be realized. The operation of the prism on the image light beam is the same as that of the previous two embodiments, so that the detailed description is omitted.

【0045】次にプレーナオプチクスからなる画像拡大
レンズ50についてその構造と作用について説明する。
同図において略平坦なプレートの上にノコギリ状の断面
をもつ波面変換ブレード51が光軸を中心として同心円
状(不図示)に形成されている。中心から周辺部分へ向
かうほどブレード51面の法線の基板プレート面のそれ
に対する傾きが大きく形成されている。このため周辺部
分の光線ほど大きく光軸方向へ折り曲げられ、中心付近
のそれは比較的小さくなる。すなわちこのプレート全体
で一つのレンズ作用を持つもので、先の2つの実施形態
で示した正の屈折力をもつ拡大光学系に相当する作用を
行なうことができる。プレートの挿入のみで拡大虚像を
視覚に投影できるため、厚みを大きくせずに光学系を形
成でき、前述のような装着性能や、デザインの自由度の
点で大きな効果が期待できる。
Next, the structure and operation of the image magnifying lens 50 made of planar optics will be described.
In the figure, a wavefront conversion blade 51 having a sawtooth cross section is formed concentrically (not shown) on an optical axis on a substantially flat plate. As the distance from the center to the peripheral portion increases, the inclination of the normal line of the blade 51 surface to that of the substrate plate surface increases. For this reason, the light rays in the peripheral portion are more greatly bent in the optical axis direction, and those in the vicinity of the center are relatively small. That is, the entire plate has one lens function, and can perform the function corresponding to the magnifying optical system having the positive refractive power shown in the above two embodiments. Since the enlarged virtual image can be visually projected only by inserting the plate, the optical system can be formed without increasing the thickness, and a great effect can be expected in terms of the mounting performance and the degree of freedom of design as described above.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の各実施の形態から明らかなよう
に、本発明によれば複合三角錐プリズムを用いて画像表
示モジュールからの画像情報を含んだ光線を効果的に折
り曲げることにより薄型でコンパクトな光学が実現で
き、ディスプレイ装置のヘッド部分を小型軽量、特に薄
型に構成できる。薄型化により顔面への装着感、バラン
ス感が著しく向上し、装着アシストのため機構部の大幅
な簡略化が実現できるとともに、デザインにおける自由
度を高めることができるものである。
As is apparent from the above embodiments, according to the present invention, a compound triangular pyramid prism is used to effectively bend a light beam containing image information from an image display module, thereby making it thinner and more compact. Optics can be realized, and the head portion of the display device can be configured to be small and light, particularly thin. The feeling of wearing and balance on the face is remarkably improved due to the reduction in thickness, and the simplification of the mechanism can be realized for the assist of wearing, and the degree of freedom in design can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1におけるディスプレイ装
置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のディスプレイ装置の光学系の構成図FIG. 2 is a configuration diagram of an optical system of the display device of FIG. 1;

【図3】図1のディスプレイ装置の要部拡大図FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the display device of FIG. 1;

【図4】本発明の実施の形態2におけるディスプレイ装
置の光学系の構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical system of a display device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態3におけるディスプレイ装
置の光学系の構成図
FIG. 5 is a configuration diagram of an optical system of a display device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来のディスプレイ装置の光学系の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of an optical system of a conventional display device.

【図7】従来の凹面鏡反射型ディスプレイ装置の構成図FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional concave mirror reflection type display device.

【図8】ハーフミラーを用いた図7のディスプレイ装置
の構成図
FIG. 8 is a configuration diagram of the display device of FIG. 7 using a half mirror.

【図9】偏心凹面鏡形ディスプレイ装置の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of an eccentric concave mirror type display device.

【図10】プリズムを用いた図9のディスプレイ装置の
構成図
FIG. 10 is a configuration diagram of the display device of FIG. 9 using a prism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21a、b ヘッド部分 22a、b 表示モジュール 23a、b 画像拡大レンズ 24a、b 複合プリズム 25a、b 小型回路部 26 信号ケーブル引き出し部 27 調整機構 28 バックライト電源 29 バックライト装置 30 画像処理モジュール 31 表示モジュール 32 複合プリズム 33 入射面(第2の内反射面、射出面) 34 第1の内反射面 35 第3の内反射面 36 画像拡大レンズ 21a, b Head part 22a, b Display module 23a, b Image magnifying lens 24a, b Composite prism 25a, b Small circuit part 26 Signal cable lead-out part 27 Adjustment mechanism 28 Backlight power supply 29 Backlight device 30 Image processing module 31 Display module 32 Composite prism 33 Incident surface (second internal reflection surface, exit surface) 34 First internal reflection surface 35 Third internal reflection surface 36 Image magnifying lens

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Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶または光電的に画像を表示する画像表
示手段と、前記画像表示手段による画像を光学的に拡大
して試認するための画像拡大手段と、前記画像表示手段
から前記画像拡大手段へと光路を折り曲げる機能を有す
る光学プリズム手段材とからなるディスプレイ装置にお
いて、 前記光学プリズム手段は前記画像表示装置の表示画面と
略平面からなる入射面で非接触に対向し、さらに前記画
像表示装置から前記光学プリズム手段内に入射した光路
を、前記光学プリズム手段内部の平面または曲面からな
る第一の内反射面で折り曲げたのち、略平面からなる第
二の内反射面で折り曲げ、さらに平面または曲面からな
る第三の内反射面で折り曲げたのち、前記入射面と同一
平面内からなる射出面を通過することにより前記光学プ
リズム手段から射出されて、さらに前記画像拡大手段に
よって拡大されて投影されてなることを特徴とするディ
スプレイ装置。
1. An image display means for displaying an image in a liquid crystal or photoelectric manner, an image enlargement means for optically enlarging an image by the image display means for qualification, and the image enlargement means from the image display means. An optical prism means having a function of bending an optical path to the means, wherein the optical prism means faces the display screen of the image display device in a non-contact manner on a substantially flat incident surface, and further displays the image. The optical path incident on the optical prism means from the device is bent at a first internal reflection surface formed of a flat or curved surface inside the optical prism means, and then bent at a second internal reflection surface formed of a substantially flat surface. Alternatively, the optical prism means may be bent at a third internal reflection surface formed of a curved surface, and then pass through an exit surface formed in the same plane as the incident surface. Characterized in that the display device is projected from the device and further enlarged and projected by the image enlarging means.
【請求項2】前記画像拡大手段は、前記光学プリズム手
段の射出面に非接触に近接設置された正の屈折力をもつ
誘電体部材よりなることを特徴とする請求項1記載のデ
ィスプレイ装置。
2. The display apparatus according to claim 1, wherein said image enlarging means is made of a dielectric member having a positive refractive power and disposed in proximity to and out of contact with an exit surface of said optical prism means.
【請求項3】前記正の屈折力を持つ誘電体部材は、凸レ
ンズ、または非球面光学レンズ、またはフレネルレン
ズ、またはホログラムレンズよりなることを特徴とする
請求項2記載のディスプレイ装置。
3. The display device according to claim 2, wherein said dielectric member having a positive refractive power comprises a convex lens, an aspheric optical lens, a Fresnel lens, or a hologram lens.
【請求項4】前記光学プリズム手段における、前記第一
の内反射面には前記光学プリズム手段の外部からの光の
一部が入射可能な誘電体多層膜、または金属膜からなる
半透膜が構成されていることを特徴とする請求項1記載
のディスプレイ装置。
4. A dielectric multilayer film or a semi-permeable film made of a metal film, on which a part of light from the outside of the optical prism means can enter, on the first inner reflection surface of the optical prism means. The display device according to claim 1, wherein the display device is configured.
【請求項5】前記第一の内反射面の前記半透膜を挟んだ
外部に前記画像拡大手段の正の屈折力を相殺するための
凹レンズ、またはフレネルレンズによる負の屈折力を備
えてなる屈折力補正プリズムが設けられているととも
に、前記半透膜を透過する光を任意に遮蔽するための液
晶、またはメカニカルな光遮蔽手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項4記載のディスプレイ装置。
5. A concave lens for canceling a positive refractive power of said image enlarging means or a negative refractive power of a Fresnel lens on the outside of said first internal reflection surface across said semipermeable membrane. The display according to claim 4, further comprising a refractive power correction prism, and a liquid crystal or a mechanical light shielding unit for arbitrarily shielding light transmitted through the semi-permeable membrane. apparatus.
【請求項6】前記光学プリズム手段における、前記第二
の内反射面は、前記入射面、及び射出面と同一面からな
ることを特徴とする請求項1記載のディスプレイ装置。
6. The display device according to claim 1, wherein said second internal reflection surface in said optical prism means is formed in the same plane as said entrance surface and exit surface.
【請求項7】前記画像拡大手段の光軸、または視線中央
をはさみ、前記光学プリズム手段が並列して2つ射出面
が略接触して配置されてなり、1つの画像拡大手段によ
りそれぞれ2つの視野が合成されて1つの視野に対応す
るように構成されていることを特徴とする請求項1記載
のディスプレイ装置。
7. An optical axis of the image enlarging means or a center of a line of sight sandwiched between the optical prism means, and two optical prism means are arranged in parallel so that two emission surfaces are substantially in contact with each other. The display device according to claim 1, wherein the visual fields are combined to correspond to one visual field.
【請求項8】前記並列して2つ配置されてなる前記光学
プリズム手段は、光学ガラス、または透明な樹脂で一体
に形成されていることを特徴とする請求項7記載のディ
スプレイ装置。
8. The display device according to claim 7, wherein said two optical prism means arranged in parallel are integrally formed of optical glass or transparent resin.
【請求項9】前記画像表示手段は、前記画像拡大手段の
光軸の周縁部に近接させて配置されるとともに、前記光
学プリズム手段に対応するようにそれぞれに1つずつ設
けてなることを特徴とする請求項1または請求項7記載
のディスプレイ装置。
9. The image display means is arranged close to the periphery of the optical axis of the image enlargement means, and is provided one for each of the optical prism means. The display device according to claim 1 or 7, wherein:
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