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JP2007274340A - 頭部装着式映像表示装置 - Google Patents

頭部装着式映像表示装置 Download PDF

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JP2007274340A JP2006097402A JP2006097402A JP2007274340A JP 2007274340 A JP2007274340 A JP 2007274340A JP 2006097402 A JP2006097402 A JP 2006097402A JP 2006097402 A JP2006097402 A JP 2006097402A JP 2007274340 A JP2007274340 A JP 2007274340A
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康二郎 吉田
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Abstract

【課題】表示ユニットと表示ユニットを前面に配置した透明基板、及び透明基板を装着者の眼球に対向する様に支持するテンプルと、を備えたHMDにおいて、HMDを使用しない場合、透明基板を保護するとともに、よりコンパクトにすることが可能なHMDを提供する。
【解決手段】映像を表示する表示ユニットと、装着時に観察者の左右の眼球にそれぞれ対向する位置に配置され、且つ、表示ユニットを該眼球に対向する面と反対側の面の一方、またはその両方に配置した2つの透明基板と、透明基板をそれぞれ保持し、且つ、観察者の頭部において支持される2つのテンプルと、を有するHMDにおいて、テンプルが頭部によって支持される位置と、透明基板の表示ユニットが配置された面に沿った位置、または透明基板を挟んで対向する位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、映像表示装置に関し、特に頭部装着式映像表示装置に関する。
近年、映画やビデオ等のコンテンツ映像(画像)の観賞や産業機器若しくは医療機器の遠隔操作等を目的とした頭部装着式映像表示装置、すなわちHMD(Head Mount Display)の開発が行われている。
HMDは、液晶表示素子や有機EL等の映像表示素子と、該映像表示素子から得られる映像をHMDの装着者の眼球に導く為の接眼光学系等、を備えた表示ユニットが設けられている。そして、該接眼光学系によって映像表示素子から得られた映像を、装着者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にしている。
この様な構成のHMDは、通常、眼鏡やゴーグルの形状を有し、眼鏡のレンズに相当する透明基板と、装着者の耳や側頭部に掛止されて該透明基板を装着者の眼球に対向する様に支持するテンプル、及び表示ユニット等を備ている。そして、透明基板とテンプルとは、接続部において回動自在に連結され、HMDを使用しない場合には、テンプルを回動させて透明基板の背面(装着時に眼に対向する面)に沿わせて収納することにより、コンパクト化することができる様になっている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、特許文献1に開示されているHMDの概略構成を図5を用いて説明する。図5(a)は、HMDを正面斜め右から見た斜視図、図5(b)は、テンプルが収納された状態のHMDを正面斜め右から見た斜視図、図5(c)は、テンプルが収納された状態のHMDを正面右から見た側面図である。
HMD1は、図5(a)に示す様に、全体としておおよそ眼鏡のような形状を有しており、眼鏡と同様、透明基板4,5がそれぞれ右左の眼に対向する様に頭部に装着される。
テンプル2,3は、それぞれ透明基板4,5の端部に取り付けられており、装着者の耳や側頭部に掛止され、HMD1の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行う為のものである。尚、テンプル2,3は、テンプル2,3の延長方向の中途部に設けられた回動部2a,3aで、回転軸K2,K3を中心に、図5(a)に示す様に、透明基板4,5に向けて矢印P,Q方向に折り曲げて回転可能に連結されている。また、表示ユニット6,7は、それぞれ透明基板4,5の前面(装着時に眼に対向する面と反対側の面)の上部に設けられている。
そして、HMD1を使用しない場合には、図5(b)に示す様に、テンプル2,3を矢印P,Q方向に回転させて透明基板4,5の背面に沿わせて収納することにより、コンパクト化することができる様にしている。
特開2002−156600号公報
ところで、通常、表示ユニットは、前述の様に、映像表示素子や接眼光学系等の複数の部品を有していることから、透明基板の前面に配置された状態で、前方に突出する様に取り付けられている。例えば、特許文献1に開示されているHMD1においては、透明基板4,5の前面の上部に配置された表示ユニット6,7は、図5(C)に示す様に、前方(図5(C)では左方向)に突出して取り付けられている。そして、HMD1を使用しない場合には、テンプル2,3が透明基板4,5の背面に沿って折り畳まれている。すなわち、透明基板4,5の前面には表示ユニット6,7が突出し、また、背面には、テンプル2,3が重なって折り畳まれている。したがって、図5(c)に示す様に、HMD1の奥行きD1が大きくなり、コンパクト化を阻害するといった問題が考えられる。また、透明基板4,5の背面は、テンプル2,3によってカバーされて保護されているが、前面は、露出していることから、傷に対する問題が懸念される。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、表示ユニットと該表示ユニットを前面に配置した透明基板、及び該透明基板を装着者の眼球に対向する様に支持するテンプルと、を備えたHMDにおいて、HMDを使用しない場合、透明基板を保護するとともに、よりコンパクトにすることが可能なHMDを提供することを目的とする。
上記目的は、下記の1乃至4のいずれか1項に記載の発明によって達成される。
1.映像を表示する表示ユニットと、
装着時に観察者の左右の眼球にそれぞれ対向する位置に配置され、且つ、前記表示ユニットを該眼球に対向する面と反対側の面の一方、またはその両方に配置した2つの透明基板と、
前記透明基板をそれぞれ保持し、且つ、観察者の頭部において支持される2つのテンプルと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
前記テンプルが前記頭部によって支持される位置と、前記透明基板の前記表示ユニットが配置された面に沿った位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
2.前記テンプル可動手段は、前記テンプルと前記透明基板が接続する位置であって、前記テンプルを前記透明基板の側面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、
前記テンプルを前記透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする前記1に記載の頭部装着式映像表示装置。
3.映像を表示する表示ユニットと、
装着時に観察者の左右の眼球にそれぞれ対向する位置に配置され、且つ、前記表示ユニットを該眼球に対向する面と反対側の面の一方、またはその両方に配置した2つの透明基板と、
前記透明基板をそれぞれ保持し、且つ、観察者の頭部において支持される2つのテンプルと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
前記テンプルが前記頭部によって支持される位置と、前記透明基板を挟んで対向する位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
4.前記テンプル可動手段は、前記透明基板を、該透明基板が互いに対向する面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、
前記テンプルを前記透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする前記3に記載の頭部装着式映像表示装置。
本発明によれば、テンプルが頭部によって支持される位置と、透明基板の表示ユニットが配置された面に沿った位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を備える様にした。すなわち、HMDを使用しない場合には、テンプル可動手段によって、テンプルを透明基板の表示ユニットが配置された面と同じ面に沿った位置に移動させて収納するすることができる。したがって、HMDの奥行きを小さくすることができ、よりコンパクト化することができる。
また、テンプル可動手段は、テンプルを透明基板の側面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、テンプルを透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を備える様にした。したがって、最初に、テンプルを第1の連結部にて透明基板の側面に沿って前方に、例えば180度回転させ、次に、次にテンプルを第2連結部にて透明基板の前面に向けて、例えば90度回転させることにより、テンプルを透明基板の表示ユニットが配置された面と同じ面、すなわち前面に沿った位置に移動させて収納するすることができる。
また、テンプルが頭部によって支持される位置と、透明基板を挟んで対向する位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を備える様にした。すなわち、HMDを使用しない場合には、テンプル可動手段によって、テンプルを透明基板を挟んで対向する位置に収納することができる。したがって、透明基板の前面、及び背面の両面は、いずれもテンプルによってカバーされ、傷から保護される。
また、テンプル可動手段は、透明基板を、透明基板が互いに対向する面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、テンプルを透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を備える様にした。したがって、最初に、一方の透明基板を第1の連結部にて透明基板が互いに対向する面に沿って、例えば180度回転させ、次に、テンプルを第2連結部にて透明基板の背面に向けて、例えば90度回転させることにより、テンプルを透明基板を挟んで対向する位置に収納することができる。
以下図面に基づいて、本発明に係る頭部装着式映像表示装置の代表的な実施形態の1つであるHMD(Head Mount Display)について説明する。
〔実施形態1〕
最初に、HMD1の外観を図1を用いて説明する。図1は、本発明に係るHMD1を正面斜め右から見た斜視図である。
HMD1は、装着者の眼球の近傍に配置されて使用される頭部装着式映像表示装置である。HMD1は、図1に示す様に、テンプル2,3、透明基板4,5、表示ユニット6,7、及びブリッジ10等を有し、図示しないカメラユニットで撮影された映像や、外部I/F等から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ映像等を、表示ユニット6,7に表示する。
テンプル2,3は、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、装着者の耳や側頭部に掛止され、HMD1の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行う為のものである。また、テンプル2,3の一方の端は、それぞれ後述の透明基板4,5の側面と第1連結部2b,3bで、回転軸K1を中心に、図1に示す様に、透明基板4,5の側面に沿って矢印R,S方向に回転可能に連結されている。また、テンプル2,3は、テンプル2,3の延長方向の中途部に設けられた第2連結部2a,3aで、回転軸K2,K3を中心に、図1に示す様に、透明基板4,5に向けて矢印P,Q方向に折り曲げて回転可能に連結されている。この様に、第1連結部2b,3b、及び第2連結部2a,3aは本発明に係るHMDにおけるテンプル可動手段として機能する。
ブリッジ10は、後述の透明基板4,5の互いに対向する所定位置に架け渡された短尺の棒状部材であり、透明基板4と透明基板5とを一定の間隙を介した相対位置関係に保持するものである。
透明基板4,5は、ガラスや透明樹脂等からなる略平板状の透明部材であり、HMD1の装着時に装着者の眼前に位置する様に、フレーム2,3で支持される。また、透明基板4,5は、左右の眼球にそれぞれ対応した位置にU字型のスペース4s,5sを形成し、透明基板4,5に囲まれて形成されるU字型のスペース4s,5sには、後述の表示ユニット6,7中の接眼光学系65,75が嵌め込まれている。
表示ユニット6,7は、それぞれ後述のLCD表示部61,71、及び接眼光学系65,75等を有し、図示しないカメラユニットで撮影された映像や、外部I/Fから取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ映像等を表示する。
尚、図1の構成においては、表示ユニット6,7をHMD1の正面左右にそれぞれ1台づつ設けたが、いずれか一方のみを設ける様にしてもよい。
ここで、表示ユニット6の構成を、図2を用いて説明する。図2は、本発明に係るHMD1における表示ユニット6の左側面からの側断面図であり、主に表示ユニット6の内部構成を示している。尚、表示ユニット7は、表示ユニット6と同じ構成であるので説明は省略する。
図2に示す様に、表示ユニット6は、筐体611、LED(Light Emitting Diode)612、コリメータレンズ613、LCD(Liquid Crystal Display)614からなるLCD表示部61、及びプリズム651、HOE(Holographic Optical Element)652からなる接眼光学系65等を有する。
LCD表示部61の筐体611の内部には、LED612、コリメータレンズ613、及びLCD614が内蔵された状態で、該筐体611が接眼光学系65のプリズム651の上端部において上斜め前方(図2では右斜め上方向)に突出する態様で取り付けられている。
LED612は、緑、青、赤の3色の発光ダイオード(LED)からなり、加算混合することにより白色光を生成している。尚、LED612は、所定波長色を含む白色発光ダイオードを用いてもよい。
コリメータレンズ613は、LED612の光をほぼ平行光にしてLCD614に投光するものである。
LCD614は、図示しないカメラユニットで生成された映像信号や、外部I/F取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ映像信号等に基づき映像を生成するものであり、例えば透過型の液晶表示パネルである。
プリズム651は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、LCD614からの光を内部で複数回の反射を行わせるものである。プリズム651の上端部は、LCD614からの光の大部分を内部に採光できるように、上方に向かってより肉厚となるように前面側(接眼面と反対側)が突き出るように楔形状に形成された肉厚部651bが形成されている。
また、プリズム651の下端部には、傾斜面651aが形成されており、プリズム651は、透明基板4に形成された傾斜面4aに対しHOE652を介して接合(例えば接着)されている。また、プリズム651の表裏面は、透明基板4の表裏面に対して面一とされている。これにより、プリズム651は、透明基板4と一枚の板状に一体化されている。
HOE652は、光学的に軸非対称な所謂自由曲面で構成されて正のパワーを有する体積位相型のホログラム光学素子であり、プリズム651の下端部において所定の傾斜角を有して支持されている。HOE652は、プリズム651により導光された光が照射されることにより、光の干渉現象を用いてホログラム映像を眼球Eに提供する。
以上の様な構成を有する表示ユニット6においては、LED612から射出された光は、コリメータレンズ613を通してLCD614を照明し、この照明によりLCD614で生成された像光は、プリズム651内で複数回の全反射を行った後、HOE652により回折し虚像として使用者の眼球Eに導かれる。
さらに、プリズム651は、前方から入射する光を使用者の眼球に導くようになっている。これにより、装着者は、外界(前方の被写体)をシースルー可能となり、図示しないカメラユニットにより撮影された映像を外界(前方の被写体)と重畳して視認することとなる。
尚、透明基板4に形成された傾斜面4aは、プリズム651の傾斜面651aでの光の屈折をキャンセル(相殺)する、すなわち、傾斜面651aにおけるプリズム効果により矢印W側からの光が上方に屈曲するのを防止する為、装着者は、プリズム651、透明基板4、及びHOE652を通して、外界光を歪むことなく観察することができる。
この様に、表示ユニット6,7は、LCD表示部61,71や接眼光学系65,75等の複数の部品を有していることから、透明基板4,5の前面に配置された状態で、前方に突出する様に取り付けられている。
この様な構成のHMD1において、本発明は、テンプル2,3を頭部によって支持される位置と、透明基板4,5の表示ユニット6,7が配置された面と同じ面、すなわち前面(装着時に眼に対向する面と反対側の面)に沿った位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を設け、HMD1を使用しない場合には、テンプル2,3を透明基板4,5の前面に沿った位置に移動させて収納することにより、HMD1の奥行きを小さくし、よりコンパクト化することができる様にするものである。
ここで、テンプル可動手段により、テンプル2,3を頭部によって支持される位置から透明基板4,5の前面に沿った位置に移動させる動作を、図3を用いて説明する。図3(a)は、テンプル2,3が頭部によって支持される位置に位置する時の状態を示す模式図、図3(b)は、テンプル2,3が頭部によって支持される位置から透明基板4,5の前面に沿った位置へ移動過程にある時の状態を示す模式図、図3(c)は、テンプル2,3が透明基板4,5の前面に沿った位置へ収納された状態を示す模式図、図3(d)は、テンプル2,3が収納された状態のHMD1を正面右から見た側面図である。
HMD1を使用する時は、図3(a)に示す様に、テンプル2,3は、頭部によって支持される位置に位置している。
この様な状態からテンプル2,3を、透明基板4,5の前面に沿った位置へ収納させる場合、最初に、テンプル2,3を、第1連結部2b,3bの回転軸K1を中心に、透明基板4,5の側面に沿って矢印R,S方向に例えば180度回転させて、図3(b)に示す様に、透明基板4,5の前面の前方方向に延在させる。
次に、テンプル2,3を、第2連結部2a,3aの回転軸K2,K3を中心に、透明基板4,5の前面に向けて矢印P、Q方向に例えば90度折り曲げる。これにより、テンプル2,3は、図3(c)に示す様に、透明基板4,5の前面に沿った位置に移動して収納される。
この様に、本発明に係るHMD1では、HMD1を使用しない場合には、テンプル可動手段によって、テンプル2,3を透明基板4,5の表示ユニット6,7が配置された面と同じ面に沿った位置に移動させて収納するすることができる。これにより、図3(d)に示す様に、HMD1の奥行きD2は、前述の従来のHMD1における奥行きD1よりも小さくすることができ、よりコンパクト化することができる。
〔実施形態2〕
次に、本発明に係る頭部装着式映像表示装置の第2の実施形態によるHMD1について説明する。その要部構成は、前述した実施形態1と略同様なので詳細な説明は省略し、第1の実施形態と構成の異なるブリッジを備えたテンプル可動手段、及びその動作について、図4を用いて説明する。図4(a)は、テンプル2,3が頭部によって支持される位置に位置する時の状態を示す模式図、図4(b)は、テンプル2,3が頭部によって支持される位置から透明基板4,5を挟んで対抗する位置へ移動過程にある時の状態を示す模式図、図4(c)は、テンプル2,3が透明基板4,5を挟んで対向する位置に収納された状態を示す模式図、図4(d)は、テンプル2,3が収納された状態のHMD1を正面右から見た側面図である。
最初に、第1の実施形態によるHMD1と構成の異なるブリッジ101,102について説明する。
ブリッジ101,102は、図4(a)に示す様に、透明基板4,5の対向する側面にそれぞれ設けられ、第1連結部100aで、回転軸K5を中心に、回転可能に連結されている。
また、テンプル2,3は、前述の第1の実施形態によるHMD1と同様に、テンプル2,3の延長方向の中途部に設けられた第2連結部2a,3aで、回転軸K2,K3を中心に、図4(a)に示す様に、透明基板4,5に向けて矢印P,Q方向に折り曲げて回転可能に連結されている。この様に、第1連結部100a、及び第2連結部2a,3aは本発明に係るHMDにおけるテンプル可動手段として機能する。
この様な構成のHMD1において、本発明は、テンプル2,3を頭部によって支持される位置と、透明基板4,5を挟んで対向する位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を設け、HMD1を使用しない場合には、テンプル2,3を透明基板4,5を挟んで対抗する位置に移動させて収納することにより、透明基板4,5の前面、及び背面の両面がテンプル2,3によってカバーされ、傷から保護することができる様にするものである。
ここで、テンプル可動手段により、テンプル2,3を頭部によって支持される位置から透明基板4,5を挟んで対向する位置に移動させる動作を、図4を用いて説明する。
HMD1を使用する時は、図4(a)に示す様に、テンプル2,3は、頭部によって支持される位置に位置している。
この様な状態からテンプル2,3を、透明基板4,5を挟んで対向する位置に移動させる場合、最初に、透明基板4,5のいずれか一方、例えば透明基板5を、第1連結部100aの回転軸K5を中心に、矢印X方向に例えば180度回転させて、図4(b)に示す様に、透明基板5の前面と背面を反転させる。
次に、テンプル2,3を、第2連結部2a,3aの回転軸K2,K3を中心に、透明基板4,5の背面に向けて矢印P、Q方向に例えば90度折り曲げる。これにより、テンプル2,3は、図4(c)に示す様に、透明基板4,5の背面に沿って、透明基板4,5を挟んで対向する位置に移動して収納される。
この様に、本発明に係るHMD1では、HMD1を使用しない場合には、テンプル可動手段によって、テンプル2,3を透明基板4,5を挟んで対向する位置に移動させて収納することができる。これにより、図4(d)に示す様に、透明基板4,5の前面、及び背面の両面は、テンプル2,3によってカバーされ、傷から保護することができる。
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、本実施形態においては、接眼光学系にHOEを用いたが、ハーフミラー等を用いるようにしてもよい。
本発明に係るHMDの一例による外観模式図である。 本発明に係るHMDにおける表示ユニットの側断面図である。 本発明に係るHMDの実施形態1による収納時の状態を示す模式図である。 本発明に係るHMDの実施形態2による収納時の状態を示す模式図である。 従来のHMDにおける収納時の状態を示す模式図である。
符号の説明
1 HMD
2,3 テンプル
4,5 透明基板
6,7 表示ユニット
61.71 LCD表示部
611 筐体
612 LED
613 コリメータレンズ
614 LCD
65,75 接眼光学系
651 プリズム
652 HOE
10,101,102 ブリッジ
E 目

Claims (4)

  1. 映像を表示する表示ユニットと、
    装着時に観察者の左右の眼球にそれぞれ対向する位置に配置され、且つ、前記表示ユニットを該眼球に対向する面と反対側の面の一方、またはその両方に配置した2つの透明基板と、
    前記透明基板をそれぞれ保持し、且つ、観察者の頭部において支持される2つのテンプルと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
    前記テンプルが前記頭部によって支持される位置と、前記透明基板の前記表示ユニットが配置された面に沿った位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
  2. 前記テンプル可動手段は、前記テンプルと前記透明基板が接続する位置であって、前記テンプルを前記透明基板の側面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、
    前記テンプルを前記透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の頭部装着式映像表示装置。
  3. 映像を表示する表示ユニットと、
    装着時に観察者の左右の眼球にそれぞれ対向する位置に配置され、且つ、前記表示ユニットを該眼球に対向する面と反対側の面の一方、またはその両方に配置した2つの透明基板と、
    前記透明基板をそれぞれ保持し、且つ、観察者の頭部において支持される2つのテンプルと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
    前記テンプルが前記頭部によって支持される位置と、前記透明基板を挟んで対向する位置との間を移動可能にするテンプル可動手段を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
  4. 前記テンプル可動手段は、前記透明基板を、該透明基板が互いに対向する面に沿って回転可能に連結する第1連結部と、
    前記テンプルを前記透明基板の方向に折り曲げて回転可能に連結する第2連結部と、を有することを特徴とする請求項3に記載の頭部装着式映像表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011197314A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Olympus Corp 眼鏡装着型画像表示装置

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