[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2012002889A - See-through type image display device - Google Patents

See-through type image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2012002889A
JP2012002889A JP2010135708A JP2010135708A JP2012002889A JP 2012002889 A JP2012002889 A JP 2012002889A JP 2010135708 A JP2010135708 A JP 2010135708A JP 2010135708 A JP2010135708 A JP 2010135708A JP 2012002889 A JP2012002889 A JP 2012002889A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
display
incident
optical path
external
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
JP2010135708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetaka Hoshino
秀隆 星野
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.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries 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 Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2010135708A priority Critical patent/JP2012002889A/en
Publication of JP2012002889A publication Critical patent/JP2012002889A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

【課題】観察者が表示画像に重ねて外界を観察している場合に、その外界のみを、観察者がその外界を観察しているときの画角と同じ画角で撮像することが可能なシースルー型画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置を、(a)画像信号に応じて表示光を出射する画像表示部10と、(b)そこから出射し表示光入射光路OP1に沿って入射した表示光と、外界から外界光入射光路OP3に沿って入射した外界光とを、共通の光路OP2,OP4上において合成してその合成光を観察者の眼に出射する合波部50と、(c)光路OP3に沿って合波部に入射し、その合波部から、光路OP1の延長上の光路O5上に出射した外界光が入射し、その入射した外界光により、外界を撮像する外界撮像部60と、(d)表示光が外界撮像部に入射することを光学的に制限する表示光制限部70とを含むものとする。
【選択図】図1
When an observer observes the outside world superimposed on a display image, only the outside world can be imaged with the same angle of view as that when the observer observes the outside world. A see-through image display device is provided.
An image display device includes: (a) an image display unit 10 that emits display light according to an image signal; (b) display light that is emitted from the image display unit 10 and incident along a display light incident optical path OP1; And a light combining unit 50 that combines external light incident along the optical path OP3 of the external light on the common optical paths OP2 and OP4 and emits the combined light to the eyes of the observer; and (c) the optical path OP3. An external field imaging unit 60 for imaging the external world by the incident external light that is incident on the optical path O5 on the extension of the optical path OP1 from the optical multiplexing unit. (d) It includes a display light limiting unit 70 that optically limits the incidence of display light on the external imaging unit.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、画像信号に応じて画像を表示画像として表示するとともに、その表示画像を外界に重ねて観察者が観察することを可能にするシースルー型画像表示装置に関するものであり、特に、観察者が表示画像に重ねて外界を観察している場合にその外界のみを撮像する技術に関するものである。   The present invention relates to a see-through type image display apparatus that displays an image as a display image in accordance with an image signal and allows the observer to observe the display image by superimposing the display image on the outside world. The present invention relates to a technique for imaging only the outside world when the outside world is observed on the display image.

画像を観察者に表示する画像表示装置として、表示すべき画像を表す表示光(「画像光」ともいう。)を観察者の眼球の瞳孔内に入射し、それにより、観察者に対して前記画像を表示する直視型の画像表示装置が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As an image display device that displays an image to an observer, display light (also referred to as “image light”) representing an image to be displayed is incident on the pupil of the eyeball of the observer, thereby causing the observer to A direct-view image display device that displays an image is already known (for example, see Patent Document 1).

この直視型の画像表示装置を、表示光形成方式によって分類すると、空間変調型、すなわち、光源と、その光源からの入射光を用いて前記表示光を形成する液晶であって画像信号に応じて作動するものとを含むように構成されたもの(例えば、特許文献1参照。)と、走査型、すなわち、画像信号に応じた強度を有する光を出射する光源と、その光源からの入射光を走査することによって前記表示光を形成する光走査部とを含むように構成されたものとに分類される。   When this direct-view type image display device is classified according to the display light forming method, it is a spatial modulation type, that is, a liquid crystal that forms the display light by using light source and incident light from the light source, according to the image signal. And a light source that emits light having an intensity corresponding to an image signal, and incident light from the light source. And the optical scanning unit that forms the display light by scanning.

また、直視型の画像表示装置を、表示画像の観察方式によって分類すると、シースルー型、すなわち、観察者が、当該画像表示装置による表示画像に重ねて、現実外界を観察することが可能にするもの(例えば、特許文献1参照。)と、密閉型、すなわち、現実外界からの入射光を遮断し、観察者が、表示画像のみを観察することを可能にするものとに分類される。   Further, when direct-view type image display devices are classified according to the display image observation method, see-through type, that is, an observer can observe the actual outside world superimposed on the display image by the image display device. (See, for example, Patent Document 1) and the sealed type, that is, the type that blocks incident light from the actual outside world and allows the observer to observe only the display image.

シースルー型画像表示装置として、観察者が観察している外界を撮像する外界撮像部を備えた形式が既に知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種のシースルー型画像表示装置は、一般に、(a)画像を表示する表示光を出射する画像表示部と、(b)その画像表示部から出射した表示光と、観察者が観察している外界からの光である外界光とを、共通の光路上において合成する合波部であって、その合波部からの出射光が観察者の眼に入射するものと、(c)観察者が観察している外界を、その外界を観察者が観察するときと同じ画角で撮像する外界撮像部とを含むように構成される。
特開2000−75240号公報
As a see-through type image display device, a format including an external imaging unit that images the external environment observed by an observer is already known (see, for example, Patent Document 1). In this type of see-through type image display apparatus, an observer generally observes (a) an image display unit that emits display light for displaying an image, and (b) display light that is emitted from the image display unit. A combining unit that combines outside light, which is light from the outside, on a common optical path, and light emitted from the combining unit is incident on the observer's eyes; An external world imaging unit that images the external world being observed at the same angle of view as when the observer observes the external world is configured.
JP 2000-75240 A

本発明者は、シースルー型画像表示装置に搭載される外界撮像部の一形式として、観察者が観察している外界を、その外界を観察者が観察するときと同じ画角で撮像することが可能な外界撮像部を提案した。その外界撮像部は、具体的には、前記合波部における前記共通の光路を外界に向かって延長した光路に沿って前記合波部に入射してその合波部から出射した外界光が入射し、その入射した外界光により、観察者が観察している外界を撮像するように設計される。   The present inventor, as a form of an external imaging unit mounted on a see-through type image display device, can capture the external world observed by the observer at the same angle of view as when the observer observes the external world. A possible external imaging unit was proposed. Specifically, the outside imaging unit is incident on the multiplexing unit along the optical path extending toward the outside of the common optical path in the multiplexing unit, and the outside light emitted from the multiplexing unit is incident on the outside imaging unit. However, it is designed so that the outside world observed by the observer is imaged by the incident outside light.

しかし、この外界撮像部を採用する場合には、この外界撮像部によって外界を撮像しようとすると、この外界撮像部に、外界光のみならず、表示光も入射してしまう可能性がある。この外界撮像部においては、その入射する表示光は、撮像すべき外界光にとってノイズすなわち不要光である。そのため、外界撮像部に表示光が入射しないようにすることが、その外界撮像部によって撮像される画像の品質を向上させるために有効である。   However, when this external imaging unit is employed, if an external world is imaged by the external imaging unit, not only external light but also display light may enter the external imaging unit. In the external imaging unit, the incident display light is noise, that is, unnecessary light for the external light to be imaged. For this reason, it is effective to prevent the display light from entering the external imaging unit in order to improve the quality of the image captured by the external imaging unit.

以上説明した事情を背景として、本発明は、観察者が表示画像に重ねて外界を観察している場合に、その外界のみを、観察者がその外界を観察しているときの画角と同じ画角で撮像することが可能なシースルー型画像表示装置を提供することを課題としてなされたものである。   Against the background described above, the present invention is the same as the angle of view when the observer is observing the outside world only when the observer observes the outside world over the display image. An object of the present invention is to provide a see-through type image display device capable of imaging at an angle of view.

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。   The following aspects are obtained by the present invention. Each aspect is divided into sections, each section is given a number, and is described in a form that cites other section numbers as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that the present invention can employ and combinations thereof, and the technical features that can be employed by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted. That is, it should be construed that it is not impeded to appropriately extract and employ the technical features described in the present specification as technical features of the present invention although they are not described in the following embodiments.

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。   Further, describing each section in the form of quoting the numbers of the other sections does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from the technical features described in the other sections. It should not be construed as meaning, but it should be construed that the technical features described in each section can be appropriately made independent depending on the nature.

(1) 画像信号に応じて画像を表示画像として表示するとともに、その表示画像を外界に重ねて観察者が観察することを可能にするシースルー型画像表示装置であって、
前記画像信号に応じ、前記表示画像を表示する表示光を出射する画像表示部と、
その画像表示部から出射し表示光入射光路に沿って入射した表示光と、観察者が観察している外界から外界光入射光路に沿って入射した外界光とを、前記外界光入射光路の延長上の光路である、前記表示光と前記外界光とに共通の光路上において合成してその合成光を観察者の眼に出射する合波部と、
前記外界光入射光路に沿って前記合波部に入射してその合波部から出射した外界光のうち、最終的に前記合波部から、前記表示光入射光路またはその延長上の光路に出射した部分が部分外界光として入射し、その入射した部分外界光を、観察者が観察している外界を表す撮像用外界光として用いることにより、観察者が観察している外界を撮像する外界撮像部と、
前記撮像用外界光および前記表示光が入射する位置に配置され、前記撮像用外界光が前記外界撮像部に入射することは許可するが、前記表示光が前記外界撮像部に入射することは光学的に制限する表示光制限部と
を含むシースルー型画像表示装置。
(1) A see-through type image display device that displays an image as a display image in accordance with an image signal and allows an observer to observe the display image by superimposing the display image on the outside world,
In response to the image signal, an image display unit that emits display light for displaying the display image;
The display light emitted from the image display unit and incident along the display light incident optical path and the external light incident along the external light incident optical path from the external environment observed by the observer are extended from the external light incident optical path. A combining unit that combines the display light and the external light on a common optical path and emits the combined light to an observer's eye, which is the upper optical path;
Out of the external light that is incident on the combining unit along the outside light incident optical path and is emitted from the combining unit, the light is finally output from the combining unit to the display light incident optical path or an optical path on its extension. The incident part is incident as partial external light, and the incident partial external light is used as imaging external light that represents the external field observed by the observer, thereby imaging the external field observed by the observer. And
The imaging external light and the display light are disposed at the positions where the imaging external light and the display light are incident. The imaging external light is allowed to enter the external imaging unit, but the display light is optically incident on the external imaging unit. A display-through image display device including a display light restriction unit that restricts the display.

(2) 前記表示光は、第1偏光方向に直線偏光された第1偏光光であり、
前記表示光制限部は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、
それら第1光学素子および第2光学素子はいずれも、入射光の一部を透過し、残りを反射し、
前記第1光学素子と前記第2光学素子との少なくとも一方は、前記第1偏光光を透過する一方、前記第1偏光方向と直交する第2偏光方向に直線偏光された第2偏光光を反射する偏光特性を有するものであり、
前記合波部は、前記表示光入射光路に沿って入射した表示光に対しては、その一部を反射して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを透過して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射し、一方、前記外界光入射光路に沿って入射した外界光に対しては、その一部を透過して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを反射して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射するものであり、
前記第1光学素子は、前記合波部を透過した外界光と前記合波部から反射した表示光とが前記共通の光路に沿って入射し、それら入射した外界光と表示光とのそれぞれのうち当該第1光学素子を透過するものを観察者の眼に出射するとともに、前記入射した外界光のうち当該第1光学素子から反射するものを前記合波部に出射し、
前記合波部は、前記第1光学素子から入射した外界光の一部を反射して前記第2光学素子に出射し、
前記第2光学素子は、前記画像表示部から入射した表示光のうち当該第2光学素子を透過するものを前記合波部に出射するとともに、前記合波部から入射した外界光の少なくとも一部を反射して前記外界撮像部に出射する(1)項に記載のシースルー型画像表示装置。
(2) The display light is first polarized light linearly polarized in the first polarization direction,
The display light limiting unit includes a first optical element and a second optical element,
Both the first optical element and the second optical element transmit a part of incident light and reflect the rest,
At least one of the first optical element and the second optical element transmits the first polarized light, and reflects the second polarized light linearly polarized in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. Having polarization characteristics
The combining unit reflects a part of the display light incident along the display light incident optical path and emits the reflected light to the common optical path, and transmits the remaining part of the display light incident optical path. On the other hand, the external light incident along the external light incident optical path passes through a part of the external light and is output to the common optical path, and the remaining light is reflected. It is emitted to the optical path on the extension of the display light incident optical path,
In the first optical element, external light transmitted through the combining unit and display light reflected from the combining unit are incident along the common optical path, and each of the incident external light and display light is incident on the first optical element. Among them, the light that passes through the first optical element is emitted to the observer's eyes, and the incident external light that is reflected from the first optical element is emitted to the combining unit,
The multiplexing unit reflects a part of the external light incident from the first optical element and emits it to the second optical element,
The second optical element emits display light incident from the image display unit that passes through the second optical element to the combining unit and at least a part of external light incident from the combining unit. The see-through type image display device according to item (1), wherein the see-through type image display device reflects the light and emits the light to the outside imaging unit.

(3) 前記第1光学素子および前記第2光学素子のいずれも、前記偏光特性を有する偏光ビームスプリッタであるか、前記第1光学素子および前記第2光学素子の一方は、前記偏光特性を有する偏光ビームスプリッタであって、他方は、ハーフミラーである(2)項2に記載のシースルー型画像表示装置。 (3) Either the first optical element or the second optical element is a polarization beam splitter having the polarization characteristic, or one of the first optical element and the second optical element has the polarization characteristic. The see-through image display device according to item (2), wherein the other is a polarization beam splitter and the other is a half mirror.

(4) 前記画像表示部は、
光源と、
その光源からの入射光を用いて前記表示光を直線偏光光として形成する液晶であって前記画像信号に応じて作動するものと
を含み、
前記第1光学素子および前記第2光学素子のうち前記偏光特性を有するものは、前記液晶によって形成される直線偏光光を透過する偏光特性を有する(2)または(3)項に記載のシースルー型画像表示装置。
(4) The image display unit
A light source;
A liquid crystal that forms the display light as linearly polarized light using incident light from the light source and that operates according to the image signal,
The see-through type according to (2) or (3), wherein the first optical element and the second optical element having the polarization characteristics have polarization characteristics that transmit linearly polarized light formed by the liquid crystal. Image display device.

(5) 前記画像表示部は、
前記画像信号に応じた強度を有する光束を直線偏光光束として出射するレーザ光源と、
そのレーザ光源からの入射光束を走査することによって前記表示光を形成する光走査部と
を含み、
前記第1光学素子および前記第2光学素子のうち前記偏光特性を有するものは、前記レーザ光源から出射する直線偏光光束を透過する偏光特性を有する(2)または(3)項に記載のシースルー型画像表示装置。
(5) The image display unit
A laser light source that emits a light beam having an intensity corresponding to the image signal as a linearly polarized light beam;
An optical scanning unit that forms the display light by scanning an incident light beam from the laser light source, and
The see-through type according to (2) or (3), wherein the first optical element and the second optical element having the polarization characteristics have polarization characteristics that transmit a linearly polarized light beam emitted from the laser light source. Image display device.

(6) 前記合波部は、前記表示光入射光路に沿って入射した表示光に対しては、その一部を反射して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを透過して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射し、一方、前記外界光入射光路に沿って入射した外界光に対しては、その一部を透過して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを反射して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射するものであり、
前記画像表示部は、前記表示光入射光路の延長上の光路上に位置する、前記表示光にとっての射出瞳位置に幾何光学的に関連付けられ、
前記外界撮像部は、前記表示光入射光路の延長上の光路上に位置する、前記外界光にとっての入射瞳位置に幾何光学的に関連付けられ、その入射瞳位置は、前記射出瞳位置と一致し、
前記外界光の、前記入射瞳位置に入射するときの断面である外界光断面は、前記表示光の、前記入射瞳位置に入射するときの断面である表示光断面より大きく、
前記表示光制限部は、前記入射瞳位置に設置され、前記表示光断面を実質的に覆う遮光領域を有するマスクを含む(1)項に記載のシースルー型画像表示装置。
(6) For the display light incident along the display light incident optical path, the multiplexing unit reflects a part of the display light and emits it to the common optical path, and transmits the rest of the display light to transmit the display light. On the other hand, the external light incident along the external light incident optical path is transmitted through a part of the light and is output to the common optical path, and the rest is output to the common optical path. It is reflected and emitted to the optical path on the extension of the display light incident optical path,
The image display unit is geometrically related to an exit pupil position for the display light, which is located on an optical path on an extension of the display light incident optical path,
The external imaging unit is geometrically related to an entrance pupil position for the external light, which is located on an optical path on an extension of the display light incident optical path, and the entrance pupil position coincides with the exit pupil position. ,
The external light cross section which is a cross section when the external light is incident on the entrance pupil position is larger than the display light cross section which is a cross section when the display light is incident on the entrance pupil position,
The see-through image display device according to (1), wherein the display light restriction unit includes a mask that is installed at the entrance pupil position and includes a light shielding region that substantially covers the display light section.

本発明によれば、表示光制限部が存在するおかげで、外界撮像部には、観察者が表示画像に重ねて外界を観察しているときの画角と同じ画角で外界光のみが入射する。よって、その外界撮像部は、不要光である表示光の影響を受けることなく、観察者が外界を観察しているときの画角と同じ画角でその外界を撮像することが可能となる。したがって、本発明によれば、外界撮像部によって撮像された画像中に、表示画像がノイズ画像として映り込んでしまうことがなくなり、その結果、外界を忠実に撮像することが可能となる。   According to the present invention, thanks to the presence of the display light limiting unit, only the external light is incident on the external field imaging unit at the same angle of view as when the observer observes the external world over the display image. To do. Therefore, the external field imaging unit can capture the external field at the same angle of view as that when the observer observes the external field without being affected by the display light that is unnecessary light. Therefore, according to the present invention, the display image does not appear as a noise image in the image captured by the external imaging unit, and as a result, the external environment can be captured faithfully.

本発明の第1実施形態に従うシースルー型のヘッドマウントディスプレイ装置(以下、「HMD」と略称する。)を概念的に表す光路図である。1 is an optical path diagram conceptually showing a see-through type head mounted display device (hereinafter abbreviated as “HMD”) according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す外界撮像部による撮像画像を用いた、表示画像の制御の一例におけるデータ処理を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining data processing in an example of display image control using an image captured by an external imaging unit shown in FIG. 1. 図1に示す外界撮像部による撮像画像を用いた、表示画像の制御の別の例を説明するために、図1に示すHMDを用いて観察者が観察する画像の例を示す正面図である。FIG. 7 is a front view illustrating an example of an image observed by an observer using the HMD illustrated in FIG. 1 in order to describe another example of display image control using an image captured by the external imaging unit illustrated in FIG. 1. . 図3を参照して説明された前記制御におけるデータ処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the data processing in the said control demonstrated with reference to FIG. 図1に示す外界撮像部による撮像画像を用いた、表示画像の制御のさらに別の例におけるデータ処理を説明するためのフローチャートである。10 is a flowchart for explaining data processing in still another example of display image control using an image captured by the external imaging unit shown in FIG. 1. 本発明の第2実施形態に従うシースルー型のHMDを概念的に表す光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram conceptually showing a see-through type HMD according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に従うシースルー型のHMDを概念的に表す光路図である。It is an optical path figure showing notionally a see-through type HMD according to a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態に従うシースルー型のHMDを概念的に表す光路図である。FIG. 6 is an optical path diagram conceptually showing a see-through type HMD according to a fourth embodiment of the present invention. 図8に示す光源部の構成をさらに具体的に、その光源部より下流に位置する光学機器と共に示す光路図である。FIG. 9 is an optical path diagram showing the configuration of the light source unit shown in FIG. 8 more specifically together with an optical device located downstream from the light source unit.

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, some of more specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本発明の第1実施形態に従うシースルー型のヘッドマウントディスプレイ装置(以下、「HMD」と略称する。)が概念的に光路図で示されている。このHMDは、図示しない観察者の頭部に装着されて使用される。   FIG. 1 conceptually shows an optical path diagram of a see-through type head mounted display device (hereinafter abbreviated as “HMD”) according to the first embodiment of the present invention. The HMD is used by being mounted on an observer's head (not shown).

図1に示すように、このHMDは、画像表示部10を備えている。この画像表示部10は、画像信号に応じ、観察者に対して表示すべき画像(例えば、データによって表現される画像)を表示する表示光を出射する。そのために、この画像表示部10は、概略的には、光源部12から一斉に出射した面状の光を、表示光形成部14を用いて、各画素ごとに空間的に変調する。そのようにして形成された表示光は、接眼光学系15を経て、観察者の眼(片眼)16の瞳孔18を経て直接的に観察者の網膜20上に投影される。それにより、観察者が表示画像を虚像として観察することが可能となる。   As shown in FIG. 1, the HMD includes an image display unit 10. The image display unit 10 emits display light for displaying an image (for example, an image represented by data) to be displayed to the observer according to the image signal. For this purpose, the image display unit 10 spatially modulates the planar light emitted from the light source unit 12 for each pixel using the display light forming unit 14. The display light thus formed is projected directly onto the retina 20 of the observer via the eyepiece optical system 15 and the pupil 18 of the observer's eye (one eye) 16. Thereby, the observer can observe the display image as a virtual image.

図1に示すように、光源部12は、光源としての白色LED30と、その白色LED30から白色光が入射するフィールドレンズ32とを含むように構成されている。図1において、白色LED30上において丸印で示す位置は、画像表示部10にとっての瞳の位置(瞳孔共役位置)を示している。白色LED30は、外部から供給される駆動信号に基づき、LEDドライバ34によって駆動され、それにより、白色光を発光する。   As shown in FIG. 1, the light source unit 12 includes a white LED 30 as a light source and a field lens 32 into which white light enters from the white LED 30. In FIG. 1, a position indicated by a circle on the white LED 30 indicates a pupil position (pupil conjugate position) for the image display unit 10. The white LED 30 is driven by the LED driver 34 based on a drive signal supplied from the outside, and thereby emits white light.

表示光形成部14は、フラットパネルディスプレイ(空間変調素子の一例)としてのLCD(液晶ディスプレイ)40を含むように構成されている。LCD40は、フィールドレンズ32からの白色光を、各画素ごとに、3色の成分光(RGB)に分解するカラーフィルタ(RGBフィルタ)と、各成分光の透過度を制御する液晶パネルとを含むように構成されている。その液晶パネルは、複数個の画素を有しており、各画素ごとに、各成分光の透過度を制御する。   The display light forming unit 14 is configured to include an LCD (liquid crystal display) 40 as a flat panel display (an example of a spatial modulation element). The LCD 40 includes a color filter (RGB filter) that separates the white light from the field lens 32 into three color component lights (RGB) for each pixel, and a liquid crystal panel that controls the transmittance of each component light. It is configured as follows. The liquid crystal panel has a plurality of pixels, and controls the transmittance of each component light for each pixel.

このLCD40は、LCDドライバ42によって駆動され、それにより、白色LED30から出射した白色光に対して空間変調が施される。LCDドライバ42は、外部から供給される画像信号(映像信号)に基づいてLCD40を各画素ごとに制御する。   The LCD 40 is driven by an LCD driver 42, whereby spatial modulation is performed on white light emitted from the white LED 30. The LCD driver 42 controls the LCD 40 for each pixel based on an image signal (video signal) supplied from the outside.

なお付言するに、本実施形態においては、LCD40が、点光源としての白色LED30を光源として使用するが、それに代えて、例えば、LCD40をバックライト付きのLCDに変更することが可能であり、この場合には、そのバックライトがLCD40の光源として使用されることになる。   In addition, in this embodiment, the LCD 40 uses the white LED 30 as a point light source as a light source. Instead, for example, the LCD 40 can be changed to a backlit LCD. In that case, the backlight is used as the light source of the LCD 40.

このHMDは、接眼光学系15からの表示光を瞳孔18に誘導する光ガイドとしてのハーフミラー50を含むように構成されている。その光ガイドがハーフミラー50として構成されているため、観察者は、ハーフミラー50を通して現実外界を観察すると同時に、接眼光学系15からの表示光を、ハーフミラー50の反射によって受光して表示画像を観察することが可能である。すなわち、このHMDは、現実外界に重ねて表示画像を観察可能なシースルー型なのである。ハーフミラー50は、表示光と、外界からの光である外界光とを、共通する光路上において合成する合波部として機能する。   The HMD is configured to include a half mirror 50 as a light guide for guiding display light from the eyepiece optical system 15 to the pupil 18. Since the light guide is configured as the half mirror 50, the observer observes the actual outside world through the half mirror 50 and simultaneously receives the display light from the eyepiece optical system 15 by the reflection of the half mirror 50 and displays the display image. Can be observed. In other words, the HMD is a see-through type that can observe a display image superimposed on the actual outside world. The half mirror 50 functions as a multiplexing unit that combines display light and external light, which is light from the outside, on a common optical path.

図1に示すように、このHMDにおいては、画像表示部10において表示光がハーフミラー50まで進行する第1光路OP1(前記(1)項における「表示光入射光路」の一例)と、表示光がハーフミラー50から反射して網膜20に到達するまでに表示光が進行する第2光路OP2(前記(1)項における「共通の光路」の一例)とが形成されている。その第2光路OP2上において丸印で示す位置は、画像表示部10にとっての射出瞳の位置(瞳孔18の位置と一致する)を示している。また、第1光路OP1および第2光路OP2上におけるそれぞれのX印はいずれも、表示光の結像位置を示している。   As shown in FIG. 1, in this HMD, a first optical path OP <b> 1 (an example of “display light incident optical path” in the item (1)) in which display light travels to the half mirror 50 in the image display unit 10, and display light Is formed from the second optical path OP2 (an example of the “common optical path” in the item (1)) in which the display light travels until it reaches the retina 20 after being reflected from the half mirror 50. A position indicated by a circle on the second optical path OP2 indicates the position of the exit pupil for the image display unit 10 (which coincides with the position of the pupil 18). Further, each X mark on the first optical path OP1 and the second optical path OP2 indicates the imaging position of the display light.

このHMDにおいては、さらに、外界光がハーフミラー50まで進行する第3光路OP3(前記(1)項における「外界光入射光路」の一例)と、外界光がハーフミラー50を透過して網膜20に到達するまでに外界光が進行する第4光路OP4(前記(1)項における「共通の光路」の一例)も形成されている。第4光路OP4は、第2光路OP2と一致する。この一致のおかげで、表示光と外界光とが、共通の経路上で合成されて観察者の眼16に入射することになる。したがって、このHMDによれば、観察者は、表示画像と外界とを、同じ画角で重ね合わせて同時に観察することが可能となる。   In this HMD, further, the third light path OP3 (an example of the “outside light incident light path” in the item (1)) in which the outside light travels to the half mirror 50 and the outside light pass through the half mirror 50 and the retina 20. The fourth optical path OP4 (an example of the “common optical path” in the item (1)) in which the external light travels before reaching the position is also formed. The fourth optical path OP4 coincides with the second optical path OP2. Thanks to this coincidence, the display light and the external light are combined on a common path and enter the observer's eye 16. Therefore, according to the HMD, the observer can simultaneously observe the display image and the outside world by overlapping them with the same angle of view.

図1に示すように、このHMDは、さらに、表示画像に重ねて観察者が観察している外界を、観察者がその外界を観察するときと同じ画角でその外界を撮像する外界撮像部60を備えている。   As shown in FIG. 1, the HMD further captures the outside world that the observer observes over the display image at the same angle of view as when the observer observes the outside world. 60.

外界光は、ハーフミラー50に入射した後、その外界光の一部は、ハーフミラー50を透過して瞳孔18に入射する一方、残りの部分は、そのハーフミラー50により、そのハーフミラー50の位置に関して画像表示部10とは反対側に向かって反射する。その反射した外界光(前記(1)項における「部分外界光」および「撮像用外界光」のそれぞれの一例)は、第1光路OP1の延長線上に位置する第5光路OP4(前記(1)項における「表示光入射光路の延長上の光路」の一例)に沿って進行し、やがて、外界撮像部60に入射する。   After the outside light is incident on the half mirror 50, a part of the outside light is transmitted through the half mirror 50 and is incident on the pupil 18, while the remaining part is incident on the half mirror 50 by the half mirror 50. Reflected toward the opposite side of the image display unit 10 with respect to the position. The reflected external light (an example of each of “partial external light” and “imaging external light” in the item (1)) is a fifth optical path OP4 (the above (1)) located on an extension line of the first optical path OP1. , And enters the external imaging unit 60 before long.

外界光は、第3光路OP3と第5光路OP5とを順に通過して外界撮像部60に入射する。第3光路OP3は、第4光路OP4、すなわち、第2光路OP2と一致する光路を、外界に向かって延長した光路である。したがって、外界光は、その延長した光路と、第5光路OP5とを順に通過して外界撮像部60に入射することになる。   The external light passes through the third optical path OP3 and the fifth optical path OP5 in order and enters the external imaging unit 60. The third optical path OP3 is an optical path obtained by extending an optical path that coincides with the fourth optical path OP4, that is, the second optical path OP2, toward the outside. Accordingly, the external light enters the external imaging unit 60 through the extended optical path and the fifth optical path OP5 in order.

図1において、その第5光路OP5上における丸印は、外界撮像部60にとっての入射瞳の位置を示すとともに、画像表示部10にとっての射出瞳の位置を示している。それら入射瞳の位置と射出瞳の位置とは、幾何光学的に互いに一致するとともに、いずれも、瞳孔18の位置と光学的に共役な瞳孔共役位置である。   In FIG. 1, a circle on the fifth optical path OP5 indicates the position of the entrance pupil for the external imaging unit 60 and the position of the exit pupil for the image display unit 10. The position of the entrance pupil and the position of the exit pupil coincide with each other geometrically, and both are pupil conjugate positions that are optically conjugate with the position of the pupil 18.

図1に示すように、外界撮像部60は、撮像素子としてCCD(電荷結合デバイス)62を備えている。そのCCD62に外界光(すなわち、前記撮像用外界光)が入射し、それにより、外界撮像部60は、観察者が観察している外界を撮像することが可能となる。図1において、CCD62上におけるX印は、外界光の結像位置を示している。   As shown in FIG. 1, the external imaging unit 60 includes a CCD (Charge Coupled Device) 62 as an imaging element. External light (that is, the imaging external light) enters the CCD 62, whereby the external imaging unit 60 can image the external environment observed by the observer. In FIG. 1, the X mark on the CCD 62 indicates the imaging position of external light.

画像表示部10から出射した表示光は、ハーフミラー50に入射すると、その入射した表示光のうちの一部は、前述のように、ハーフミラー50において反射して瞳孔18に向かうが、残りの部分は、第4光路OP1に沿って進行し、外界撮像部60に入射しようとする。   When the display light emitted from the image display unit 10 enters the half mirror 50, a part of the incident display light is reflected by the half mirror 50 and travels toward the pupil 18 as described above. The portion travels along the fourth optical path OP <b> 1 and attempts to enter the external imaging unit 60.

すなわち、本実施形態においては、表示光が、外界光が外界撮像部60に入射する光路と同じ光路に沿って入射瞳位置に向かって進行するのである。本実施形態においては、外界光の、入射瞳位置に入射するときの断面である外界光断面(外界光のビームウエスト)が、表示光の、入射瞳位置に入射するときの断面である表示光断面(表示光のビームウエスト)より大きいように、外界撮像部60の光学系(図示しない)が設計されている。   That is, in the present embodiment, the display light travels toward the entrance pupil position along the same optical path as the optical path where the external light enters the external imaging unit 60. In the present embodiment, the display light is a cross section of the display light when the external light cross section (beam waist of the external light) that is a cross section when the external light enters the entrance pupil position. The optical system (not shown) of the external imaging unit 60 is designed to be larger than the cross section (the beam waist of the display light).

表示画像に重ねて観察者が観察している外界を撮像するために必要なのは外界光のみである。しかし、本実施形態においては、外界撮像部60が、ハーフミラー50を隔てて、同じ光路上において画像表示部10に対向する位置に設置されており、そのため、何ら対策を講じないと、必要光としての外界光のみならず、不要光としての表示光も、外界撮像部60に入射してしまう。よって、何ら対策を講じないと、外界を撮像した撮像画像中に表示画像が映り込んでしまう。表示画像がノイズ画像として撮像画像中に存在してしまうのである。   Only the external light is necessary to image the external environment observed by the observer overlaid on the display image. However, in the present embodiment, the external imaging unit 60 is installed at a position facing the image display unit 10 on the same optical path with the half mirror 50 interposed therebetween. In addition to external light as the display light, display light as unnecessary light also enters the external image pickup unit 60. Therefore, if no countermeasure is taken, a display image is reflected in a captured image obtained by capturing the outside world. The display image exists in the captured image as a noise image.

そこで、本実施形態においては、画像表示部10の射出瞳の位置が、外界撮像部60の入射瞳の位置に一致するように、それら画像表示部10および外界撮像部60の相対位置関係が設定されたうえで、外界撮像部60の入射瞳の位置に、マスク70(前記(1)項における「表示光制限部」の一例)が設置されている。そのマスク70は、前記表示光断面を実質的に覆う遮光領域72と、それの外側に位置する透光領域72とを有している。本実施形態においては、マスク70が、外界撮像部60の内部に設置されているが、その設置位置は、それに限定されない。   Therefore, in the present embodiment, the relative positional relationship between the image display unit 10 and the external imaging unit 60 is set so that the position of the exit pupil of the image display unit 10 matches the position of the entrance pupil of the external imaging unit 60. In addition, a mask 70 (an example of the “display light limiting unit” in the item (1)) is installed at the position of the entrance pupil of the external imaging unit 60. The mask 70 has a light-shielding region 72 that substantially covers the display light section and a light-transmitting region 72 located outside the light-shielding region 72. In the present embodiment, the mask 70 is installed inside the external imaging unit 60, but the installation position is not limited thereto.

したがって、本実施形態においては、表示光がマスク70の遮光領域72によって遮断されるため、表示光が外界撮像部60に入射せずに済む。一方、外界光は、マスク70の透光領域74を透過し、外界撮像部60に入射する。   Therefore, in the present embodiment, since the display light is blocked by the light shielding region 72 of the mask 70, the display light does not need to enter the external imaging unit 60. On the other hand, the external light passes through the transparent region 74 of the mask 70 and enters the external imaging unit 60.

本実施形態においては、マスク70の遮光領域72により、必要光である外界光が、それの中心部において部分的に遮断される。しかし、撮像されるべき外界の位置は、入射瞳の位置からある程度離れており、また、撮像されるべき外界上の一点からは、光が複数の方向に放射しているから、それら放射光のうちの一部がマスク70の遮光領域72によって遮断されても、残りの部分がマスク70の透光領域74を通過してCCD62に入射する。したがって、マスク70の遮光領域72の存在により、外界を撮像した画像が実質的な影響を受けずに済む。   In the present embodiment, the external light, which is the necessary light, is partially blocked by the light shielding region 72 of the mask 70 at the center thereof. However, the position of the outside world to be imaged is somewhat away from the position of the entrance pupil, and light is emitted in a plurality of directions from one point on the outside world to be imaged. Even if a part of the light is blocked by the light blocking area 72 of the mask 70, the remaining part passes through the light transmitting area 74 of the mask 70 and enters the CCD 62. Therefore, the presence of the light shielding region 72 of the mask 70 prevents the image obtained by capturing the outside world from being substantially affected.

本実施形態においては、画像表示部10と、ハーフミラー50と、外界撮像部60とが、共通のフレーム(図示しない)によって支持されており、その状態で、このHMDは、観察者の頭部に装着されて使用される。ハーフミラー50は、画像表示部10および外界撮像部60の外部に設置されているが、その設置位置は、これに限定されず、例えば、画像表示部10の内部に設置してもよいし、外界撮像部60の内部に設置してもよい。   In the present embodiment, the image display unit 10, the half mirror 50, and the external imaging unit 60 are supported by a common frame (not shown). In this state, the HMD is the head of the observer. Used by being attached to. The half mirror 50 is installed outside the image display unit 10 and the external imaging unit 60, but the installation position is not limited thereto, and may be installed inside the image display unit 10, for example. You may install in the outside imaging part 60. FIG.

図1に示すように、画像表示部10と外界撮像部60とは、コンピュータ80を主体とするコントローラ90に電気的に接続されているか、または、無線によって通信可能となっている。コンピュータ80は、所定のプログラムを実行することにより、画像表示部10と外界撮像部60とを制御する。   As shown in FIG. 1, the image display unit 10 and the external imaging unit 60 are electrically connected to a controller 90 having a computer 80 as a main component, or can communicate wirelessly. The computer 80 controls the image display unit 10 and the external imaging unit 60 by executing a predetermined program.

本実施形態においては、外界撮像部60により、表示画像に重ねて観察者が観察している外界が撮像され、その撮像画像が撮像データとして取得される。コンピュータ80は、その撮像画像を参照したり用いることにより、種々の機能を実現することが可能である。   In the present embodiment, the external imaging unit 60 captures the external world observed by the observer over the display image, and acquires the captured image as imaging data. The computer 80 can realize various functions by referring to and using the captured image.

一例においては、コンピュータ80は、図2に概略的にフローチャートで表すように、まず、ステップS1において、撮像データに基づき、撮像画像の明るさ(例えば、撮像画像を構成する複数の画素を代表する少なくとも1個の画素(例えば、中央画素)の明るさ)を測定する。   In one example, as schematically shown in the flowchart in FIG. 2, the computer 80 first represents the brightness of the captured image (for example, a plurality of pixels constituting the captured image) based on the captured data in step S <b> 1. Measure the brightness of at least one pixel (eg, the center pixel).

次に、ステップS2において、その測定値から外界の明るさを推定する。続いて、ステップS3において、その推定値との関係において、表示画像の輝度を補正する。例えば、外界の明るさが標準値より明るいときには、それにもかかわらず表示画像を観察者が鮮明に観察できるようにするために、その表示画像の輝度を標準値から増加させることが可能である。   Next, in step S2, the brightness of the outside world is estimated from the measured value. Subsequently, in step S3, the brightness of the display image is corrected in relation to the estimated value. For example, when the brightness of the outside world is brighter than the standard value, the luminance of the display image can be increased from the standard value so that the viewer can nevertheless observe the display image clearly.

別の例においては、図3(a)に示すように、表示光によって形成され得る画像の最大領域(表示画像の最大サイズ)92のうち、第1ウインドウ(例えば、矩形領域)94内において、観察者が外界の実画像(例えば、「abc」という文字列)を観察する場合に、コンピュータ80は、図4に概略的にフローチャートで表すように、まず、ステップS21において、図3(b)に示すように、第1ウインドウ94の外形を可視化するための枠(例えば、破線の枠)を表す枠画像を表示光によって表示する。   In another example, as shown in FIG. 3A, in a first window (for example, a rectangular area) 94 out of a maximum area (maximum size of a display image) 92 of an image that can be formed by display light, When the observer observes an actual image of the outside world (for example, a character string “abc”), the computer 80 firstly displays a flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 5, a frame image representing a frame (for example, a dashed frame) for visualizing the outer shape of the first window 94 is displayed by display light.

次に、ステップS22において、撮像画像(撮像データ)のうち、第1ウインドウ94内に存在する外界の実画像(例えば、「abc」という文字列)と同じ部分画像(部分撮像データ)を対象画像として選択する。続いて、ステップS23において、その選択された対象画像を所定倍率で拡大する。その拡大された対象画像を、図3(b)に示すように、第1ウインドウ94とオーバラップしない第2ウインドウ(例えば、実線の枠)96内に表示する。これにより、観察者は、外界の実画像と、その外界の実画像が撮像画像を用いて拡大された表示画像とを同時に観察することが可能となる。このとき、観察者は、実画像(外界光による画像)と、表示画像(画像信号に基づく画像)とが合成された画像を観察する。   Next, in step S22, the same partial image (partial imaging data) as the actual image of the outside world (for example, a character string “abc”) existing in the first window 94 among the captured images (imaging data) is the target image. Choose as. Subsequently, in step S23, the selected target image is enlarged at a predetermined magnification. The enlarged target image is displayed in a second window 96 (for example, a solid line frame) 96 that does not overlap the first window 94 as shown in FIG. Accordingly, the observer can simultaneously observe the real image of the outside world and a display image obtained by enlarging the real image of the outside world using the captured image. At this time, the observer observes an image obtained by synthesizing the real image (image by external light) and the display image (image based on the image signal).

さらに別の例においては、コンピュータ80は、図5に概略的にフローチャートで表すように、まず、ステップS41において、例えば外界撮像部60内においてCCD62を撮像方向に移動させて撮像画像のピント合わせ(例えば、上下方向および左右方向における画角範囲の中心方向におけるピント合わせ)を行い、そのピント合わせの結果を用いることにより、外界撮像部60と外界との距離を測定する。   In yet another example, as schematically shown in the flowchart in FIG. 5, the computer 80 first moves the CCD 62 in the imaging direction, for example, in the external imaging unit 60 to focus the captured image (step S41). For example, the distance between the outside imaging unit 60 and the outside world is measured by performing focusing in the center direction of the field angle range in the up and down direction and the right and left direction and using the result of the focusing.

次に、ステップS42において、その測定された距離を用いることにより、表示画像のピントが外界の位置においてちょうど合うように、例えば画像表示部10内のレンズなどの光学機器を移動させる。これにより、観察者は、外界と表示画像とを同じピント位置において同時に観察することが可能となる。   Next, in step S42, by using the measured distance, an optical device such as a lens in the image display unit 10 is moved so that the focus of the display image is just in the position of the outside world. As a result, the observer can simultaneously observe the outside world and the display image at the same focus position.

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、画像表示部10からの表示光が、ハーフミラー50を透過した後、外界光と同じ光路(第4光路OP4)に沿って外界撮像部60のCCD62に入射しようとするにもかかわらず、マスク70の遮光領域72により、その表示光が外界撮像部60のCCD62に入射することが阻止される。それにより、同じ光路上において合成された外界光(必要光)と表示光(不要光)との合成光から、外界光のみが、マスク70によって分離される。   As is clear from the above description, according to the present embodiment, after the display light from the image display unit 10 passes through the half mirror 50, the external image is taken along the same optical path as the external light (fourth optical path OP4). The display light is prevented from entering the CCD 62 of the external imaging unit 60 by the light-shielding region 72 of the mask 70, although it is going to enter the CCD 62 of the unit 60. Thereby, only the external light is separated by the mask 70 from the combined light of the external light (necessary light) and the display light (unnecessary light) combined on the same optical path.

その結果、外界撮像部60のCCD62には、外界光のみが入射し、よって、外界撮像部60は、不要光である表示光の影響を受けることなく、外界を撮像することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、撮像画像中に表示画像がノイズ画像として映り込んでしまうことなくなり、よって、外界を忠実に撮像することが可能となる。   As a result, only the external light is incident on the CCD 62 of the external imaging unit 60, and thus the external imaging unit 60 can image the external world without being affected by display light that is unnecessary light. Therefore, according to the present embodiment, the display image does not appear as a noise image in the captured image, and thus the outside world can be imaged faithfully.

次に、本発明の第2実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態に対して、画像表示部の構成についてのみ異なり、他の要素については共通するため、画像表示部についてのみ説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, this embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the image display unit, and the other elements are common, so only the image display unit will be described.

図6には、本実施形態に従うシースルー型のHMDが概念的に光路図で示されている。このHMDは、第1実施形態とは構成が異なる画像表示部100と、各々、第1実施形態と構成が共通するハーフミラー50、外界撮像部60およびマスク70を備えている。   FIG. 6 conceptually shows a see-through HMD according to the present embodiment in an optical path diagram. The HMD includes an image display unit 100 having a configuration different from that of the first embodiment, and a half mirror 50, an external imaging unit 60, and a mask 70 having the same configuration as that of the first embodiment.

画像表示部100は、概略的には、光源部152から入射したビーム状の光であって各画素ごとに強度変調されたものを、表示光形成部154のスキャナを用いて、面状の表示光に変換し、そのようにして形成された表示光を観察者の瞳孔18を経て直接的に観察者の網膜20上に投影するように構成されている。すなわち、このHMDは、第1実施形態とは異なり、走査型なのである。   In general, the image display unit 100 uses a scanner of the display light forming unit 154 to display a planar display of beam-shaped light incident from the light source unit 152 and modulated for each pixel. The light is converted into light, and the display light thus formed is projected directly onto the retina 20 of the observer via the observer's pupil 18. That is, this HMD is a scanning type unlike the first embodiment.

光源部152は、赤色レーザビームを発するレーザ160と、緑色レーザビームを発するレーザ162と、青色レーザビームを発するレーザ164とを備えている。それらレーザ160,162,164はそれぞれ、外部から供給される画像信号に基づき、個別のレーザドライバ170,172,174により、発するレーザビームの強度が変調される。それらレーザ160,162,164から出射する3色のレーザビームは、対応する画素の色を反映する1つのレーザビームとして合成される。その合成されたレーザビームは、表示光形成部154に入射する。   The light source unit 152 includes a laser 160 that emits a red laser beam, a laser 162 that emits a green laser beam, and a laser 164 that emits a blue laser beam. The laser beams 160, 162, and 164 are modulated by the individual laser drivers 170, 172, and 174 based on image signals supplied from the outside. The three color laser beams emitted from the lasers 160, 162, and 164 are combined as one laser beam that reflects the color of the corresponding pixel. The synthesized laser beam is incident on the display light forming unit 154.

表示光形成部154は、光源部152から入射したレーザビームを主走査方向に走査するために駆動される主走査ミラー180(例えば、共振ミラー)と、その主走査ミラー180から入射したレーザビームを今度は、主走査方向に対して直角である副走査方向に走査するために駆動される副走査ミラー182(例えば、ガルバノミラー)とを備えている。図6において、主走査ミラー180上において丸印で示す位置は、画像表示部300にとっての瞳の位置(瞳孔共役位置)を示している。主走査ミラー180は、外部から供給される駆動信号に基づき、主走査ミラードライバ190によって駆動され、また、副走査ミラー182は、外部から供給される駆動信号に基づき、副走査ミラードライバ192によって駆動される。   The display light forming unit 154 includes a main scanning mirror 180 (for example, a resonance mirror) that is driven to scan the laser beam incident from the light source unit 152 in the main scanning direction, and the laser beam incident from the main scanning mirror 180. This time, a sub-scanning mirror 182 (for example, a galvanometer mirror) that is driven to scan in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction is provided. In FIG. 6, the position indicated by a circle on the main scanning mirror 180 indicates the position of the pupil (pupil conjugate position) for the image display unit 300. The main scanning mirror 180 is driven by a main scanning mirror driver 190 based on a driving signal supplied from the outside, and the sub scanning mirror 182 is driven by a sub scanning mirror driver 192 based on a driving signal supplied from the outside. Is done.

表示光形成部154は、さらに、前段リレーレンズ200と、後段リレーレンズ202と、接眼光学系204とを備えている。前段リレーレンズ200は、主走査ミラー180と副走査ミラー182との間の中間像面と同じ位置に配置されている。後段リレーレンズ202から出射したレーザビームは、接眼光学系204を通過してハーフミラー50に入射する。   The display light forming unit 154 further includes a front relay lens 200, a rear relay lens 202, and an eyepiece optical system 204. The pre-stage relay lens 200 is disposed at the same position as the intermediate image plane between the main scanning mirror 180 and the sub-scanning mirror 182. The laser beam emitted from the rear relay lens 202 passes through the eyepiece optical system 204 and enters the half mirror 50.

第1実施形態と同様に、本実施形態によれば、画像表示部100からの表示光が、ハーフミラー50を透過した後、マスク70の遮光領域72により、外界撮像部60のCCD62に入射することが阻止され、その結果、外界撮像部60のCCD62には、外界光のみが入射する。よって、外界撮像部60による撮像画像中に表示画像がノイズ画像として映り込んでしまうことなく、外界を忠実に撮像することが可能となる。   Similar to the first embodiment, according to the present embodiment, the display light from the image display unit 100 passes through the half mirror 50 and then enters the CCD 62 of the external imaging unit 60 through the light shielding region 72 of the mask 70. As a result, only external light is incident on the CCD 62 of the external imaging unit 60. Therefore, it is possible to capture the outside world faithfully without causing the display image to appear as a noise image in the image captured by the outside imaging unit 60.

次に、本発明の第3実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第1実施形態と共通する要素があるため、共通する要素については、同一の符号を使用して引用することにより、重複した説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, since the present embodiment has elements common to the first embodiment, the common elements are referred to by using the same reference numerals, and redundant description is omitted, and only different elements are detailed. Explained.

図7には、本実施形態に従うシースルー型のHMDが概略的に光路図で示されている。このHMDは、画像表示部300と、外界撮像部302とを備えている。画像表示部300は、第1実施形態と同様に、光源部12を有するとともに、LCD40を主体とする表示光形成部310を有しており、それにより、このHMDは空間変調型に分類される。LCD40は、よく知られているように、複数の画素からの複数の画素光を、偏光方向が互いに共通する複数の直線偏光光として出射する。   FIG. 7 schematically shows a see-through type HMD according to the present embodiment in an optical path diagram. The HMD includes an image display unit 300 and an external imaging unit 302. Similar to the first embodiment, the image display unit 300 includes the light source unit 12 and the display light forming unit 310 mainly composed of the LCD 40, whereby the HMD is classified as a spatial modulation type. . As is well known, the LCD 40 emits a plurality of pixel lights from a plurality of pixels as a plurality of linearly polarized lights having the same polarization direction.

画像表示部300は、さらに、接眼光学系312を有しており、その接眼光学系312は、第1実施形態とは異なり、接眼レンズ314のみならず、合波部としてハーフミラー50および表示光制限部として機能する第1および第2偏光ビームスプリッタ320,322をも有している。この接眼光学系312には、表示光も外界光も入射するが、表示光は、直線偏光光(図7において、矢印で示す方向に平行な第1偏光方向を有する)として入射するのに対し、外界光は、通常は、非偏光光(ランダム光)として入射する。外界撮像部302は、第1実施形態と同様に、CCD62を有している。   The image display unit 300 further includes an eyepiece optical system 312. Unlike the first embodiment, the eyepiece optical system 312 includes not only the eyepiece lens 314 but also the half mirror 50 and display light as a combining unit. It also has first and second polarization beam splitters 320 and 322 that function as limiting units. Although both display light and external light are incident on the eyepiece optical system 312, the display light is incident as linearly polarized light (having a first polarization direction parallel to the direction indicated by the arrow in FIG. 7). External light is normally incident as non-polarized light (random light). The external imaging unit 302 has a CCD 62 as in the first embodiment.

接眼光学系312をまず概略的に説明するに、LCD40から出射した表示光(前記第1偏光方向を有する直線偏光光)L1は、第2偏光ビームスプリッタ322を透過してハーフミラー50に入射し、そこで反射して第1偏光ビームスプリッタ320を透過して瞳孔18に入射する。これに対し、外界光L2は、ハーフミラー50を透過し、続いて、その透過した外界光のうち、前記第1偏光方向を有する成分のみが第1偏光ビームスプリッタ320を透過して瞳孔18に入射する。   First, the eyepiece optical system 312 will be schematically described. The display light (linearly polarized light having the first polarization direction) L1 emitted from the LCD 40 is transmitted through the second polarization beam splitter 322 and enters the half mirror 50. Then, the light is reflected, passes through the first polarizing beam splitter 320, and enters the pupil 18. On the other hand, the external light L2 passes through the half mirror 50. Subsequently, only the component having the first polarization direction among the transmitted external light passes through the first polarizing beam splitter 320 and enters the pupil 18. Incident.

接眼光学系312をさらに具体的に説明するに、第1偏光ビームスプリッタ320は、ハーフミラー50から入射した表示光(前記第1偏光方向を有する直線偏光光)L1に対しては、透過のみを実質的に行う。第1偏光ビームスプリッタ320は、ハーフミラー50から入射した外界光L2のうち、前記第1偏光方向を有する成分L2Aに対しては、透過のみを実質的に行うが、それ以外の成分L2Bに対しては、反射のみを実質的に行う。   To describe the eyepiece optical system 312 more specifically, the first polarization beam splitter 320 transmits only the display light (linearly polarized light having the first polarization direction) L1 incident from the half mirror 50. Do substantially. The first polarization beam splitter 320 substantially transmits only the component L2A having the first polarization direction out of the external light L2 incident from the half mirror 50, but with respect to the other components L2B. In effect, only the reflection is performed.

第1偏光ビームスプリッタ320に入射した外界光のうち前記L2A以外の成分L2B(前記第1偏光方向に略直交する第2偏光方向を有する直線偏光光)は、その第1偏光ビームスプリッタ320において反射され、再度、ハーフミラー50において反射された後、第2偏光ビームスプリッタ322に入射するが、再度、反射されて外界撮像部302に入射する。第1偏光ビームスプリッタ320に入射した表示光L1は、その第1偏光ビームスプリッタ320から反射しないため、第2偏光ビームスプリッタ322に入射せず、外界撮像部302にも入射しない。   Of the external light incident on the first polarization beam splitter 320, the component L2B other than the L2A (linearly polarized light having a second polarization direction substantially orthogonal to the first polarization direction) is reflected by the first polarization beam splitter 320. Then, after being reflected by the half mirror 50 again, it enters the second polarization beam splitter 322, but is reflected again and enters the external imaging unit 302. Since the display light L1 that has entered the first polarizing beam splitter 320 is not reflected from the first polarizing beam splitter 320, it does not enter the second polarizing beam splitter 322 and does not enter the external imaging unit 302.

第2偏光ビームスプリッタ322は、LCD40から入射した表示光(前記第1偏光方向を有する直線偏光光)L1に対しては、透過のみを実質的に行う。その透過した表示光(前記第1偏光方向を有する直線偏光光)L1は、ハーフミラー50において反射した後、第1偏光ビームスプリッタ320に入射する。LCD40から第2偏光ビームスプリッタ322に入射した表示光L1は、その第2偏光ビームスプリッタ322において実質的に反射しないから、光のロスが発生せずに済む。   The second polarization beam splitter 322 substantially transmits only the display light (linearly polarized light having the first polarization direction) L1 incident from the LCD 40. The transmitted display light (linearly polarized light having the first polarization direction) L 1 is reflected by the half mirror 50 and then enters the first polarization beam splitter 320. Since the display light L1 incident on the second polarizing beam splitter 322 from the LCD 40 is not substantially reflected by the second polarizing beam splitter 322, no light loss occurs.

第2偏光ビームスプリッタ322は、第1偏光ビームスプリッタから入射した外界光(前記第1偏光方向を有しない偏光光)L2Bに対しては、反射のみを実質的に行い、その反射した外界光L2Bは、外界撮像部302に入射する。第1偏光ビームスプリッタから入射した外界光L2Bは、第2偏光ビームスプリッタ322を透過してLCD40に入射しないから、光のロスや迷光が発生せずに済む。   The second polarization beam splitter 322 substantially only reflects the external light (polarized light not having the first polarization direction) L2B incident from the first polarization beam splitter, and the reflected external light L2B. Enters the external imaging unit 302. The external light L2B incident from the first polarizing beam splitter transmits the second polarizing beam splitter 322 and does not enter the LCD 40, so that no light loss or stray light occurs.

したがって、本実施形態によれば、画像表示部300からの表示光L1が、第1および第2偏光ビームスプリッタ320,322の存在により、外界撮像部302に入射することが阻止され、その結果、外界撮像部302には、外界光L2B(前記(1)項における「部分外界光」および「撮像用外界光」のそれぞれの一例)のみが入射する。よって、外界撮像部302による撮像画像中に表示画像がノイズ画像として映り込んでしまうことなく、外界を忠実に撮像することが可能となる。   Therefore, according to the present embodiment, the display light L1 from the image display unit 300 is prevented from entering the external imaging unit 302 due to the presence of the first and second polarization beam splitters 320 and 322, and as a result, Only the external light L2B (an example of each of “partial external light” and “external light for imaging” in the item (1)) is incident on the external imaging unit 302. Therefore, it is possible to capture the outside world faithfully without causing the display image to appear as a noise image in the image captured by the outside imaging unit 302.

さらに、本実施形態においては、第1および第2実施形態とは異なり、図7に示すように、画像表示部300と外界撮像部302とが、ハーフミラー50の位置に関して、同じ側に配置されている。したがって、本実施形態によれば、それら画像表示部300と外界撮像部302とを詰めてコンパクトに配置することが容易となり、その結果、このHMDの小型化および軽量化が容易となる。   Furthermore, in the present embodiment, unlike the first and second embodiments, the image display unit 300 and the external imaging unit 302 are arranged on the same side with respect to the position of the half mirror 50, as shown in FIG. ing. Therefore, according to the present embodiment, it is easy to pack the image display unit 300 and the external imaging unit 302 in a compact manner, and as a result, it is easy to reduce the size and weight of the HMD.

なお付言するに、別の態様においては、第1偏光ビームスプリッタ320のみがハーフミラーに置換される。この態様においては、本実施形態とは異なり、そのハーフミラーから表示光L1が出射してそれが第2偏光ビームスプリッタ322に入射する。その入射した表示光L1は、第2偏光ビームスプリッタ322を透過してLCD40に入射するが、外界撮像部302に向かって反射しないから、この場合にも、表示光L1が外界撮像部302に入射せずに済む。   In addition, in another aspect, only the first polarization beam splitter 320 is replaced with a half mirror. In this aspect, unlike the present embodiment, the display light L 1 is emitted from the half mirror and is incident on the second polarization beam splitter 322. The incident display light L1 passes through the second polarizing beam splitter 322 and enters the LCD 40, but does not reflect toward the external imaging unit 302. In this case, the display light L1 also enters the external imaging unit 302. You do n’t have to.

なお付言するに、さらに別の態様においては、第2偏光ビームスプリッタ322のみがハーフミラーに置換される。この態様においては、本実施形態とは異なり、画像表示部300からの表示光L1が、そのハーフミラーにおいて反射するが、その反射した表示光L1は、外界撮像部302に入射しないから、この場合にも、表示光L1が外界撮像部302に入射せずに済む。   In addition, in another aspect, only the second polarization beam splitter 322 is replaced with a half mirror. In this aspect, unlike the present embodiment, the display light L1 from the image display unit 300 is reflected by the half mirror, but the reflected display light L1 does not enter the external imaging unit 302. In addition, the display light L1 does not need to enter the external imaging unit 302.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、LCD40からハーフミラー50までの表示光L1の光路が、前記(1)項における「表示光入射光路」の一例を構成し、また、外界からハーフミラー50までの外界光L2(=L2A+L2B)の光路が、同項における「外界光入射光路」の一例を構成し、また、ハーフミラー50と網膜20との間の、表示光L1と外界光L2(=L2A+L2B)とに共通の光路が、同項における「共通の光路」の一例を構成している。本実施形態においては、同項における「表示光入射光路の延長上の光路」に該当する光路は存在しない。   As is clear from the above description, in the present embodiment, the optical path of the display light L1 from the LCD 40 to the half mirror 50 constitutes an example of the “display light incident optical path” in the item (1), and The optical path of the external light L2 (= L2A + L2B) from the half mirror 50 to the half mirror 50 constitutes an example of the “external light incident optical path” in the same term, and the display light L1 and the external environment between the half mirror 50 and the retina 20 An optical path common to the light L2 (= L2A + L2B) constitutes an example of the “common optical path” in the same term. In the present embodiment, there is no optical path corresponding to the “optical path on the extension of the display light incident optical path” in the same section.

次に、本発明の第4実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第3実施形態に対して、画像表示部の構成についてのみ異なり、他の要素については共通するため、画像表示部についてのみ説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. However, since the present embodiment differs from the third embodiment only in the configuration of the image display unit, and other elements are common, only the image display unit will be described.

図8には、本実施形態に従うシースルー型のHMDが概念的に光路図で示されている。このHMDは、第3実施形態とは構成が異なる画像表示部400と、各々、第3実施形態と構成が共通するハーフミラー50、外界撮像部302および接眼光学系312を備えている。   FIG. 8 conceptually shows a see-through type HMD according to the present embodiment in an optical path diagram. The HMD includes an image display unit 400 having a configuration different from that of the third embodiment, and a half mirror 50, an external imaging unit 302, and an eyepiece optical system 312 having the same configuration as those of the third embodiment.

画像表示部400は、第2実施形態と同様に、光源部152を有するとともに、スキャナを主体とする表示光形成部410を有しており、それにより、このHMDは走査型に分類される。   Similar to the second embodiment, the image display unit 400 includes a light source unit 152 and a display light forming unit 410 mainly composed of a scanner, whereby the HMD is classified into a scanning type.

図9には、光源部152の構成が具体的に光路図で示されている。この光源部152においては、レーザ160,162,164がいずれも、対応するレーザビームを、単一の偏光方向を有する直線偏光光として発生させるように設計されている。したがって、表示光形成部410は、表示光を直線偏光光として形成し、その形成された表示光は接眼光学系312に入射する。これにより、本実施形態は、表示光が直線偏光光である点で、第3実施形態と共通することになる。   FIG. 9 specifically shows the configuration of the light source unit 152 in an optical path diagram. In the light source unit 152, each of the lasers 160, 162, and 164 is designed to generate a corresponding laser beam as linearly polarized light having a single polarization direction. Therefore, the display light forming unit 410 forms display light as linearly polarized light, and the formed display light enters the eyepiece optical system 312. Thereby, this embodiment is common to the third embodiment in that the display light is linearly polarized light.

この光源部152においては、レーザ160が発した赤色レーザビームが、レンズ400によってコリメートされた後、第1ダイクロイックミラー402に入射して透過する。この第1ダイクロイックミラー402には、レーザ162が発した緑色レーザビームが、レンズ404によってコリメータされた後、入射して反射する。その結果、第1ダイクロイックミラー402において、赤色レーザビームと緑色レーザビームとが合成される。その合成光は、第2ダイクロイックミラー406に入射して透過する。   In the light source unit 152, the red laser beam emitted from the laser 160 is collimated by the lens 400, and then enters and transmits the first dichroic mirror 402. A green laser beam emitted from the laser 162 is collimated by the lens 404 and then incident and reflected on the first dichroic mirror 402. As a result, the first dichroic mirror 402 combines the red laser beam and the green laser beam. The combined light enters the second dichroic mirror 406 and passes therethrough.

この第2ダイクロイックミラー406には、レーザ164が発した青色レーザビームが、レンズ408によってコリメータされた後、入射して反射する。その結果、第2ダイクロイックミラー406において、赤色レーザビームと緑色レーザビームと青色レーザビームとが合成される。その合成光は、表示光形成部410に入射する。   A blue laser beam emitted from the laser 164 is collimated by the lens 408 and then incident and reflected on the second dichroic mirror 406. As a result, the second dichroic mirror 406 combines the red laser beam, the green laser beam, and the blue laser beam. The combined light enters the display light forming unit 410.

複数本のレーザビームを合成したり、レーザビームを伝送するためにフレキシブルな光ファイバが使用される場合があるが、この場合には、レーザビームの偏光方向が、そのファイバの進行中に変化してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態においては、レーザビームすなわち表示光の偏光方向を変化させる光学素子が使用されないため、表示光の偏光特性を事後的に調整する機構を追加せずに済む。   A flexible optical fiber may be used to combine multiple laser beams or transmit the laser beam. In this case, the polarization direction of the laser beam changes as the fiber travels. There is a possibility that. On the other hand, in this embodiment, an optical element that changes the polarization direction of the laser beam, that is, the display light is not used, so that it is not necessary to add a mechanism for adjusting the polarization characteristic of the display light afterwards.

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。   As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are exemplifications, and are based on the knowledge of those skilled in the art including the aspects described in the section of [Disclosure of the Invention]. The present invention can be implemented in other forms with various modifications and improvements.

Claims (6)

画像信号に応じて画像を表示画像として表示するとともに、その表示画像を外界に重ねて観察者が観察することを可能にするシースルー型画像表示装置であって、
前記画像信号に応じ、前記表示画像を表示する表示光を出射する画像表示部と、
その画像表示部から出射し表示光入射光路に沿って入射した表示光と、観察者が観察している外界から外界光入射光路に沿って入射した外界光とを、前記外界光入射光路の延長上の光路である、前記表示光と前記外界光とに共通の光路上において合成してその合成光を観察者の眼に出射する合波部と、
前記外界光入射光路に沿って前記合波部に入射してその合波部から出射した外界光のうち、最終的に前記合波部から、前記表示光入射光路またはその延長上の光路に出射した部分が部分外界光として入射し、その入射した部分外界光を、観察者が観察している外界を表す撮像用外界光として用いることにより、観察者が観察している外界を撮像する外界撮像部と、
前記撮像用外界光および前記表示光が入射する位置に配置され、前記撮像用外界光が前記外界撮像部に入射することは許可するが、前記表示光が前記外界撮像部に入射することは光学的に制限する表示光制限部と
を含むシースルー型画像表示装置。
A see-through type image display device that displays an image as a display image in accordance with an image signal and allows an observer to observe the display image superimposed on the outside world,
In response to the image signal, an image display unit that emits display light for displaying the display image;
The display light emitted from the image display unit and incident along the display light incident optical path and the external light incident along the external light incident optical path from the external environment observed by the observer are extended from the external light incident optical path. A combining unit that combines the display light and the external light on a common optical path and emits the combined light to an observer's eye, which is the upper optical path;
Out of the external light that is incident on the combining unit along the outside light incident optical path and is emitted from the combining unit, the light is finally output from the combining unit to the display light incident optical path or an optical path on its extension. The incident part is incident as partial external light, and the incident partial external light is used as imaging external light that represents the external field observed by the observer, thereby imaging the external field observed by the observer. And
The imaging external light and the display light are disposed at the positions where the imaging external light and the display light are incident. The imaging external light is allowed to enter the external imaging unit, but the display light is optically incident on the external imaging unit. A display-through image display device including a display light restriction unit that restricts the display.
前記表示光は、第1偏光方向に直線偏光された第1偏光光であり、
前記表示光制限部は、第1光学素子と第2光学素子とを含み、
それら第1光学素子および第2光学素子はいずれも、入射光の一部を透過し、残りを反射し、
前記第1光学素子と前記第2光学素子との少なくとも一方は、前記第1偏光光を透過する一方、前記第1偏光方向と直交する第2偏光方向に直線偏光された第2偏光光を反射する偏光特性を有するものであり、
前記合波部は、前記表示光入射光路に沿って入射した表示光に対しては、その一部を反射して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを透過して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射し、一方、前記外界光入射光路に沿って入射した外界光に対しては、その一部を透過して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを反射して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射するものであり、
前記第1光学素子は、前記合波部を透過した外界光と前記合波部から反射した表示光とが前記共通の光路に沿って入射し、それら入射した外界光と表示光とのそれぞれのうち当該第1光学素子を透過するものを観察者の眼に出射するとともに、前記入射した外界光のうち当該第1光学素子から反射するものを前記合波部に出射し、
前記合波部は、前記第1光学素子から入射した外界光の一部を反射して前記第2光学素子に出射し、
前記第2光学素子は、前記画像表示部から入射した表示光のうち当該第2光学素子を透過するものを前記合波部に出射するとともに、前記合波部から入射した外界光の少なくとも一部を反射して前記外界撮像部に出射する請求項1に記載のシースルー型画像表示装置。
The display light is first polarized light linearly polarized in the first polarization direction,
The display light limiting unit includes a first optical element and a second optical element,
Both the first optical element and the second optical element transmit a part of incident light and reflect the rest,
At least one of the first optical element and the second optical element transmits the first polarized light, and reflects the second polarized light linearly polarized in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. Having polarization characteristics
The combining unit reflects a part of the display light incident along the display light incident optical path and emits the reflected light to the common optical path, and transmits the remaining part of the display light incident optical path. On the other hand, the external light incident along the external light incident optical path passes through a part of the external light and is output to the common optical path, and the remaining light is reflected. It is emitted to the optical path on the extension of the display light incident optical path,
In the first optical element, external light transmitted through the combining unit and display light reflected from the combining unit are incident along the common optical path, and each of the incident external light and display light is incident on the first optical element. Among them, the light that passes through the first optical element is emitted to the observer's eyes, and the incident external light that is reflected from the first optical element is emitted to the combining unit,
The multiplexing unit reflects a part of the external light incident from the first optical element and emits it to the second optical element,
The second optical element emits display light incident from the image display unit that passes through the second optical element to the combining unit and at least a part of external light incident from the combining unit. The see-through image display device according to claim 1, wherein the see-through image display device reflects the light and emits the reflected light to the outside imaging unit.
前記第1光学素子および前記第2光学素子のいずれも、前記偏光特性を有する偏光ビームスプリッタであるか、前記第1光学素子および前記第2光学素子の一方は、前記偏光特性を有する偏光ビームスプリッタであって、他方は、ハーフミラーである請求項2に記載のシースルー型画像表示装置。   Either the first optical element or the second optical element is a polarization beam splitter having the polarization characteristic, or one of the first optical element and the second optical element is a polarization beam splitter having the polarization characteristic. The see-through type image display device according to claim 2, wherein the other is a half mirror. 前記画像表示部は、
光源と、
その光源からの入射光を用いて前記表示光を直線偏光光として形成する液晶であって前記画像信号に応じて作動するものと
を含み、
前記第1光学素子および前記第2光学素子のうち前記偏光特性を有するものは、前記液晶によって形成される直線偏光光を透過する偏光特性を有する請求項2または3に記載のシースルー型画像表示装置。
The image display unit
A light source;
A liquid crystal that forms the display light as linearly polarized light using incident light from the light source and that operates according to the image signal,
4. The see-through image display device according to claim 2, wherein the first optical element and the second optical element having the polarization characteristics have polarization characteristics that transmit linearly polarized light formed by the liquid crystal. 5. .
前記画像表示部は、
前記画像信号に応じた強度を有する光束を直線偏光光束として出射するレーザ光源と、
そのレーザ光源からの入射光束を走査することによって前記表示光を形成する光走査部と
を含み、
前記第1光学素子および前記第2光学素子のうち前記偏光特性を有するものは、前記レーザ光源から出射する直線偏光光束を透過する偏光特性を有する請求項2または3に記載のシースルー型画像表示装置。
The image display unit
A laser light source that emits a light beam having an intensity corresponding to the image signal as a linearly polarized light beam;
An optical scanning unit that forms the display light by scanning an incident light beam from the laser light source, and
4. The see-through image display device according to claim 2, wherein the first optical element and the second optical element having the polarization characteristics have polarization characteristics that transmit a linearly polarized light beam emitted from the laser light source. 5. .
前記合波部は、前記表示光入射光路に沿って入射した表示光に対しては、その一部を反射して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを透過して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射し、一方、前記外界光入射光路に沿って入射した外界光に対しては、その一部を透過して前記共通の光路に出射するとともに、その残りを反射して前記表示光入射光路の延長上の光路に出射するものであり、
前記画像表示部は、前記表示光入射光路の延長上の光路上に位置する、前記表示光にとっての射出瞳位置に幾何光学的に関連付けられ、
前記外界撮像部は、前記表示光入射光路の延長上の光路上に位置する、前記外界光にとっての入射瞳位置に幾何光学的に関連付けられ、その入射瞳位置は、前記射出瞳位置と一致し、
前記外界光の、前記入射瞳位置に入射するときの断面である外界光断面は、前記表示光の、前記入射瞳位置に入射するときの断面である表示光断面より大きく、
前記表示光制限部は、前記入射瞳位置に設置され、前記表示光断面を実質的に覆う遮光領域を有するマスクを含む請求項1に記載のシースルー型画像表示装置。
The combining unit reflects a part of the display light incident along the display light incident optical path and emits the reflected light to the common optical path, and transmits the remaining part of the display light incident optical path. On the other hand, the external light incident along the external light incident optical path passes through a part of the external light and is output to the common optical path, and the remaining light is reflected. It is emitted to the optical path on the extension of the display light incident optical path,
The image display unit is geometrically related to an exit pupil position for the display light, which is located on an optical path on an extension of the display light incident optical path,
The external imaging unit is geometrically related to an entrance pupil position for the external light, which is located on an optical path on an extension of the display light incident optical path, and the entrance pupil position coincides with the exit pupil position. ,
The external light cross section which is a cross section when the external light is incident on the entrance pupil position is larger than the display light cross section which is a cross section when the display light is incident on the entrance pupil position,
The see-through type image display device according to claim 1, wherein the display light limiting unit includes a mask that is provided at the entrance pupil position and includes a light shielding region that substantially covers the display light cross section.
JP2010135708A 2010-06-15 2010-06-15 See-through type image display device Pending JP2012002889A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010135708A JP2012002889A (en) 2010-06-15 2010-06-15 See-through type image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010135708A JP2012002889A (en) 2010-06-15 2010-06-15 See-through type image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012002889A true JP2012002889A (en) 2012-01-05

Family

ID=45534978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010135708A Pending JP2012002889A (en) 2010-06-15 2010-06-15 See-through type image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012002889A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150046142A (en) * 2012-08-21 2015-04-29 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Viewing device
US10297136B2 (en) 2015-06-26 2019-05-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounting display, notification apparatus, notification system, notification method, and program
US10368007B2 (en) 2015-10-08 2019-07-30 Sony Interactive Entertainment Inc. Control apparatus, head-mounted display, control system, control method, and program
US10685211B2 (en) 2015-08-04 2020-06-16 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US10715735B2 (en) 2015-06-10 2020-07-14 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150046142A (en) * 2012-08-21 2015-04-29 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Viewing device
US10527857B2 (en) 2012-08-21 2020-01-07 3M Innovative Property Company Viewing device
KR102139501B1 (en) * 2012-08-21 2020-07-30 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Viewing device
US11333890B2 (en) 2012-08-21 2022-05-17 3M Innovative Properties Company Viewing device
US10715735B2 (en) 2015-06-10 2020-07-14 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US10297136B2 (en) 2015-06-26 2019-05-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounting display, notification apparatus, notification system, notification method, and program
US10685211B2 (en) 2015-08-04 2020-06-16 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US11417126B2 (en) 2015-08-04 2022-08-16 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US11763578B2 (en) 2015-08-04 2023-09-19 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US12175776B2 (en) 2015-08-04 2024-12-24 Sony Interactive Entertainment Inc. Head-mounted display, display control method, and program
US10368007B2 (en) 2015-10-08 2019-07-30 Sony Interactive Entertainment Inc. Control apparatus, head-mounted display, control system, control method, and program
US10488654B2 (en) 2015-10-08 2019-11-26 Sony Interactive Entertainment Inc. Control apparatus, head-mounted display, control system, control method, and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6215532B1 (en) Image observing apparatus for observing outside information superposed with a display image
JP3338837B2 (en) Composite display
US9269193B2 (en) Head-mount type display device
US9158113B2 (en) Integrated display and photosensor
JP5650661B2 (en) Transmission type display device
JP7187561B2 (en) Eye tracking for head-mounted displays
JP2007333952A (en) Video display apparatus and head mount display
JP2006091333A (en) Three-dimensional video display device
JP4874593B2 (en) Video display device and head mounted display
JP2012002889A (en) See-through type image display device
JP2009282085A (en) Optical device and image display equipped with the same
WO2005026818A1 (en) Image display
JP2000105348A (en) Image observation device
JP5163166B2 (en) Image display device
JP2009192583A (en) Head-mounted type video display device
JP2011215194A (en) Direct viewing type image display device
JP2010128414A (en) Image display device
JP2019074679A (en) Image display device
US20230014232A1 (en) Image displaying device
JP7011295B2 (en) Color vision support device
JP4572569B2 (en) Display device
JP2021017064A (en) Head-up display device
JP2012068310A (en) Observation optical system and optical equipment
US11953696B2 (en) Display device
JP2011215185A (en) Direct viewing type image display device