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JP2018132756A - Display device - Google Patents

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JP2018132756A
JP2018132756A JP2017224651A JP2017224651A JP2018132756A JP 2018132756 A JP2018132756 A JP 2018132756A JP 2017224651 A JP2017224651 A JP 2017224651A JP 2017224651 A JP2017224651 A JP 2017224651A JP 2018132756 A JP2018132756 A JP 2018132756A
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JP
Japan
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display
image
user
micro
display device
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Pending
Application number
JP2017224651A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三谷 浩
Hiroshi Mitani
浩 三谷
賀津雄 西郷
Kazuo Saigo
賀津雄 西郷
魚森 謙也
Kenya Uomori
謙也 魚森
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to US15/869,210 priority Critical patent/US20180234670A1/en
Publication of JP2018132756A publication Critical patent/JP2018132756A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a display device capable of reducing stress caused by distortion of an image when a user observes a virtual image with both eyes in a small size and in a lightweight.SOLUTION: A display device 100 comprises: a micro-display 101; a concave mirror 104; and a stereoscopic renderer 105. The micro-display has a display surface 111 having a width narrower than a pupil interval of a user, and a center position of the display surface is located in an equal distance from the right and left pupils, and the display surface is disposed toward a visual line direction. The concave mirror is disposed at a position where a display image of the micro-display is reflected one time such that the user is allowed to observe a virtual image curved symmetrically right and left. The stereoscopic renderer processes a video signal, and causes the micro-display to display the display image. The stereoscopic renderer converts the video signal into an image such that when the user simultaneously observers the display image of the micro-display with both right and left eyes via the concave mirror, a virtual image of the display image is recognized so as to be displayed on a stereoscopic plane surrounding the user.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、使用者の頭部に装着して使用する表示装置に関する。   The present disclosure relates to a display device that is used by being worn on a user's head.

特許文献1は、テレビジョンの発光部が両眼の死角となるように配置され、テレビジョンの画像が凹面鏡によって両眼に集束される視覚装置を開示する。   Patent Document 1 discloses a visual device in which a light emitting unit of a television is arranged so as to be a blind spot of both eyes, and a television image is focused on both eyes by a concave mirror.

特開平1−133479号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-133479

本開示は、使用者が両眼視で観察する際の像の歪みに起因するストレスを低減できる表示装置であって、小型軽量に実現することができる表示装置を提供する。   The present disclosure provides a display device that can reduce stress due to image distortion when a user observes with binocular vision, and can be realized in a small size and light weight.

本開示における表示装置は、使用者に装着され、使用者に虚像を視認させる表示像を表示する表示装置である。表示装置は、マイクロディスプレイと、反射鏡と、立体レンダラとを備える。マイクロディスプレイは、表示像を表示する表示面を有し、その表示面の幅が使用者の瞳間隔より狭く、その表示面の中心が左右の眼から等距離の位置にあり、その表示面が使用者の視線方向に向けて配置される。反射鏡は、マイクロディスプレイの表示面に表示される表示像を1回反射して使用者に左右対称に湾曲した虚像を視認させる位置に配置される。立体レンダラは、入力信号を処理して、マイクロディスプレイの表示面に表示される表示像を生成する。立体レンダラは、使用者が反射鏡を介して表示像の虚像を視認した際に、虚像が使用者を取り囲む立体面上に表示されていると使用者に視認させる表示像を生成するように、入力信号を処理する。   The display device according to the present disclosure is a display device that is attached to a user and displays a display image that allows the user to visually recognize a virtual image. The display device includes a micro display, a reflecting mirror, and a three-dimensional renderer. The micro display has a display surface for displaying a display image, the width of the display surface is narrower than the pupil interval of the user, the center of the display surface is at an equidistant position from the left and right eyes, and the display surface is It arrange | positions toward a user's gaze direction. The reflecting mirror is disposed at a position where the display image displayed on the display surface of the micro display is reflected once to allow the user to visually recognize a virtual image curved left-right symmetrically. The stereoscopic renderer processes the input signal and generates a display image displayed on the display surface of the micro display. The stereoscopic renderer generates a display image that allows the user to visually recognize that the virtual image is displayed on a three-dimensional surface surrounding the user when the user visually recognizes the virtual image of the display image via the reflecting mirror. Process the input signal.

本開示における表示装置は、像の歪みを取り除くために光路長を伸ばしたり、左右の眼に独立した画像を見せるための光学的手段や電気的手段を必要とせずに使用者の両眼視によるストレスを低減でき、例えば単一のディスプレイ及び反射鏡によって小型軽量でかつ低廉に実現できる。   The display device according to the present disclosure is based on the binocular vision of the user without requiring optical means or electrical means for extending the optical path length to remove image distortion or showing independent images to the left and right eyes. The stress can be reduced. For example, it can be realized by a single display and a reflecting mirror, which is small, light and inexpensive.

図1は、実施の形態1における表示装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a display device according to Embodiment 1. 図2は、実施の形態1における表示装置でのマイクロディスプレイおよび左右の眼に認識されるイメージパターン図である。FIG. 2 is an image pattern diagram recognized by the micro display and the left and right eyes in the display device according to the first embodiment. 図3Aは、実施の形態1における表示装置での使用者に認識される3次元構造を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram showing a three-dimensional structure recognized by the user in the display device in the first exemplary embodiment. 図3Bは、図3Aに示す3次元構造を使用者が認識する場合のマイクロディスプレイの表示像を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic diagram showing a display image of the micro display when the user recognizes the three-dimensional structure shown in FIG. 3A. 図4は、映像信号を加工することにより、表示密度を変化させたマイクロディスプレイの表示像を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a display image of the micro display in which the display density is changed by processing the video signal. 図5は、映像信号を加工することにより、表示密度と輝度を変化させたマイクロディスプレイの表示像を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a display image of the micro display in which the display density and the luminance are changed by processing the video signal.

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。   The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

(実施の形態1)
以下、図1〜3を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.

[1−1.構成]
図1は、実施の形態1における表示装置の模式図である。表示装置100は、マイクロディスプレイ101、凹面鏡104および立体レンダラ105を有する。
[1-1. Constitution]
FIG. 1 is a schematic diagram of a display device according to Embodiment 1. The display device 100 includes a micro display 101, a concave mirror 104, and a solid renderer 105.

マイクロディスプレイ101は、使用者の右の瞳102と左の瞳103との間を結ぶ線分を二等分する点から、身体に触れない程度の使用者の視線方向のやや前方の位置に、その表示面111を使用者の視線方向に向けて配置される。マイクロディスプレイ101の幅は、使用者の右の瞳102と左の瞳103の間の間隔、すなわち瞳間隔より狭いため、使用者の前方の視界を妨げない。マイクロディスプレイ101の幅は、例えば標準的な成人男性の瞳間隔よりも狭い寸法に設定される。他の寸法についても同様である。   The micro display 101 bisects the line connecting the right pupil 102 and the left pupil 103 of the user into a position slightly ahead of the user's line-of-sight direction so as not to touch the body. The display surface 111 is arranged in the direction of the user's line of sight. Since the width of the micro display 101 is narrower than the distance between the right pupil 102 and the left pupil 103 of the user, that is, the pupil distance, the visual field in front of the user is not obstructed. The width of the micro display 101 is set to a dimension narrower than the pupil distance of a standard adult male, for example. The same applies to other dimensions.

凹面鏡104は、マイクロディスプレイ101の使用者の視線方向の前方に左右対称な位置に配置され、その反射面である凹面側を使用者に向け、マイクロディスプレイ101上の点aから発した映像光を1回反射し、使用者の右の瞳102と左の瞳103それぞれに入射させ、マイクロディスプレイ101に映し出される画像(表示像)を拡大反射する。凹面鏡104は反射鏡の一例である。   The concave mirror 104 is disposed at a symmetrical position in front of the user's line-of-sight direction of the micro display 101, and directs the image light emitted from the point a on the micro display 101 with the concave side, which is a reflection surface thereof, facing the user. The light is reflected once and incident on each of the right pupil 102 and the left pupil 103 of the user, and an image (display image) displayed on the micro display 101 is magnified and reflected. The concave mirror 104 is an example of a reflecting mirror.

さらに、凹面鏡104は、縦方向の曲率半径が横方向の曲率半径よりやや小さく、縦方向と横方向の平均曲率半径が95〜150mmの範囲にある回転楕円体の一部を切り取ったような光学反射面を持つ。すなわち、使用者の左右の眼にそれぞれ対応する反射面を独立に持つのではなく、連続した単一の曲面を有する。   Further, the concave mirror 104 is an optical device in which a part of a spheroid whose longitudinal radius of curvature is slightly smaller than that of the lateral direction and whose average longitudinal radius of curvature is in the range of 95 to 150 mm is cut out. Has a reflective surface. That is, it has a continuous single curved surface instead of having independent reflecting surfaces respectively corresponding to the left and right eyes of the user.

立体レンダラ105は、外部から供給される映像信号に基づき、マイクロディスプレイ101の表示面111に表示像を表示させる。立体レンダラ105は、外部から供給される映像信号を立体形の3次元立体表面にマッピングした際に、入力された映像信号を見やすくなるように加工する。立体レンダラ105は、例えばマイコン,FPGA,ASIC等の信号処理回路で構成される。立体レンダラ105が映像信号を加工する方法については後述する。映像信号は、入力信号の一例であり、使用者に伝達するための表示情報を含む。   The three-dimensional renderer 105 displays a display image on the display surface 111 of the micro display 101 based on a video signal supplied from the outside. The stereoscopic renderer 105 processes an input video signal so that it can be easily seen when an externally supplied video signal is mapped onto a stereoscopic three-dimensional solid surface. The three-dimensional renderer 105 is configured by a signal processing circuit such as a microcomputer, FPGA, ASIC, or the like. A method of processing the video signal by the stereoscopic renderer 105 will be described later. The video signal is an example of an input signal, and includes display information to be transmitted to the user.

上記の構成によって、使用者は凹面鏡104の視線方向の前方に虚像106を認識することができる。本実施の形態における表示装置100は、例えば、使用者が装着した状態で、マイクロディスプレイ101及び凹面鏡104が上記のような配置になるように固定された支持部材(不図示)を備える。表示装置の支持部材は、例えば使用者の頭部に装着されるヘッドバンド、ヘルメット、帽子、眼鏡フレーム、ゴーグル等を含む。例えば、支持部材は、左右対称に凹面鏡104を支持し、マイクロディスプレイ101の表示面111における中心位置と凹面鏡104の反射面の中心位置とが対向するように各部を固定する。   With the above configuration, the user can recognize the virtual image 106 ahead of the concave mirror 104 in the line-of-sight direction. The display device 100 according to the present embodiment includes, for example, a support member (not shown) that is fixed so that the micro display 101 and the concave mirror 104 are arranged as described above in a state worn by the user. The support member of the display device includes, for example, a headband, a helmet, a hat, a spectacle frame, goggles and the like worn on the user's head. For example, the support member supports the concave mirror 104 symmetrically, and fixes each part so that the center position on the display surface 111 of the micro display 101 and the center position of the reflection surface of the concave mirror 104 face each other.

[1−2.動作]
図1において、マイクロディスプレイ101の表示面111上の点aから発した映像光は、凹面鏡104の反射面上の点bで反射され、使用者の右の瞳102の点cに入射する。同時に、表示面111上の点aから発した映像光は、凹面鏡104の反射面上の点dで反射され、使用者の左の瞳103の点eに入射する。このとき、使用者は、線分c−bと線分e−dを延長した先にある交点f、すなわち両眼視の輻輳点に虚像106を認識する。これを網膜の中心に像を結ぶように両眼の輻輳運動が起こる。
[1-2. Operation]
In FIG. 1, image light emitted from a point a on the display surface 111 of the micro display 101 is reflected at a point b on the reflection surface of the concave mirror 104 and enters a point c on the right pupil 102 of the user. At the same time, the image light emitted from the point a on the display surface 111 is reflected by the point d on the reflecting surface of the concave mirror 104 and enters the point e of the left pupil 103 of the user. At this time, the user recognizes the virtual image 106 at the intersection point f that extends from the line segment c-b and the line segment ed, that is, the convergence point of binocular vision. Convergence movements of both eyes occur so as to form an image at the center of the retina.

なお、凹面鏡104によって生成される虚像106は鏡像となるため、マイクロディスプレイ101は、あらかじめ左右反転した画像を表示する。   Since the virtual image 106 generated by the concave mirror 104 is a mirror image, the micro display 101 displays an image that is horizontally reversed in advance.

図2は、マイクロディスプレイ101に表示像200として正方形の市松模様を表示した場合に、使用者の左右の眼に認識されるイメージを説明する図である。図1に示す表示装置100の構成において、マイクロディスプレイ101に図2の(a)に示す表示像200の正方形の市松模様を表示すると、左の眼には図2の(b)に示す左眼画像201のように、右の眼には図2の(c)に示す右眼画像202のように、相互に左右対称形の湾曲したイメージが使用者に認識される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an image that is recognized by the left and right eyes of the user when a square checkerboard pattern is displayed as the display image 200 on the micro display 101. In the configuration of the display device 100 shown in FIG. 1, when the square checkered pattern of the display image 200 shown in FIG. 2A is displayed on the micro display 101, the left eye shown in FIG. Like the image 201, the right eye recognizes a bilaterally symmetrical curved image to the user as in the right eye image 202 shown in FIG. 2C.

図3A及び図3Bは、マイクロディスプレイ101の表示像301が左右の眼にそれぞれ認識されるとき、使用者が仮想的に認識する3次元構造302を説明する模式図である。図2のように同一のパターンをもつ画像が左右対称に湾曲しているとき、これらを両眼視によって融像すると、使用者は、マイクロディスプレイ101が平面であるにもかかわらず、左右の視差に応じて、中央部はやや遠く、上下はやや近づくような、立体像を認識する。即ち、図3Aに示すような使用者を取り囲むような3次元構造302の内面に、図3Bに示すマイクロディスプレイ101の表示像301における表示情報が貼り付けられているように認識する。ここで、立体像は、図3Aに示すような3次元構造302であり、左右対称に湾曲した虚像である。   FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating a three-dimensional structure 302 that is virtually recognized by the user when the display image 301 of the micro display 101 is recognized by the left and right eyes, respectively. When images having the same pattern as shown in FIG. 2 are bent symmetrically, if the two images are fused by binocular vision, the user can see the left and right parallaxes even though the microdisplay 101 is flat. Accordingly, a three-dimensional image is recognized in which the central part is a little far and the top and bottom are a little closer. That is, the display information in the display image 301 of the micro display 101 shown in FIG. 3B is recognized as being pasted on the inner surface of the three-dimensional structure 302 surrounding the user as shown in FIG. 3A. Here, the stereoscopic image is a three-dimensional structure 302 as shown in FIG. 3A and is a virtual image curved symmetrically.

そこで、図1の立体レンダラ105は、このような立体形状の3次元構造302の内面に表示像301が貼りついていると容易に認識されるように、そして、表示像301がそのような立体形状であるとした場合、矛盾がないように感じられるように、入力される映像信号を加工する。   Therefore, the three-dimensional renderer 105 of FIG. 1 can easily recognize that the display image 301 is attached to the inner surface of the three-dimensional structure 302 having such a three-dimensional shape, and the display image 301 has such a three-dimensional shape. If so, the input video signal is processed so that there is no contradiction.

加工の一例として、表示面111に表示される表示像の中央部を明るく、上下になるにつれて暗くなるように輝度を変化させるシェーディングを施せば、視差による立体形の立体感と調和する。また、表示像の中央部は使用者と正対するように感じられるので、中央部により重要度の高い情報を表示することで、情報のレイアウトの効果を高めることができる。他にも中央部から上下にかけて密度やボケなどの肌理勾配をもつテクスチャーをつけることによっても同様な効果を得ることができる。   As an example of processing, if shading is applied to change the brightness so that the central portion of the display image displayed on the display surface 111 is brighter and darker as it goes up and down, it is in harmony with the stereoscopic effect due to parallax. In addition, since the central part of the display image is felt to face the user, the information layout effect can be enhanced by displaying information with higher importance in the central part. In addition, the same effect can be obtained by applying a texture having a texture gradient such as density and blur from the center to the top and bottom.

図4は、映像信号を加工することにより、表示密度を変化させたマイクロディスプレイ101の表示像401を示す模式図である。図4に示す表示像401では、中央部に表示された文字(テキスト)は上下方向のサイズが大きく、上下になるにつれて上下方向のサイズは小さくなっている。文字の左右方向のサイズは基本的に一定である。即ち、上下方向に見ると、中央部の単位面積当たりの情報量は少なく、表示密度が疎であり、上下になるにつれて単位面積当たりの情報量は多くなり、表示密度は密になっている。このように、マイクロディスプレイ101の中央部から上下に行くにつれて、表示像401の上下方向の表示密度が密になるように、映像信号を加工することにより、使用者は表示像を両眼視した場合に立体像として認識しやすくなる。ここで、文字(テキスト)は映像信号に含まれる表示情報である。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a display image 401 of the micro display 101 in which the display density is changed by processing the video signal. In the display image 401 shown in FIG. 4, the character (text) displayed in the center has a large vertical size, and the vertical size decreases as it goes up and down. The size of characters in the left-right direction is basically constant. That is, when viewed in the vertical direction, the amount of information per unit area in the central portion is small and the display density is sparse, the amount of information per unit area increases as it goes up and down, and the display density is dense. In this way, by processing the video signal so that the display density in the vertical direction of the display image 401 becomes denser as it goes up and down from the center of the micro display 101, the user views the display image with both eyes. In this case, it becomes easy to recognize as a stereoscopic image. Here, the character (text) is display information included in the video signal.

図5は、映像信号を加工することにより、表示密度と輝度を変化させたマイクロディスプレイ101の表示像501を示す模式図である。図5に示す表示像501では、中央部に表示された図形(グラフィック)は上下方向のサイズが大きく、上下になるにつれて上下方向のサイズは小さくなるとともに、表示像501の中央部を明るく上下になるにつれて暗くなるように輝度を変化させている。即ち、上下方向に見ると、表示像501の中央部のコントラストは高く、上下になるにつれてコントラストが低い。このように、マイクロディスプレイ101の中央部から上下に行くにつれて、表示像401のコントラストが低くなるように、映像信号を加工することにより、中央部から上下になるにつれて表示像がボケるように表示され、使用者は表示像を両眼視した場合に立体像として認識しやすくなる。ここで、図形(グラフィック)は映像信号に含まれる表示情報である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a display image 501 of the micro display 101 in which the display density and the luminance are changed by processing the video signal. In the display image 501 shown in FIG. 5, the figure (graphic) displayed at the center is large in the vertical direction, and the size in the vertical direction becomes smaller as it goes up and down, and the center of the display image 501 is brightly up and down. The brightness is changed so that it becomes darker as the time elapses. That is, when viewed in the vertical direction, the contrast of the center portion of the display image 501 is high, and the contrast decreases as it goes up and down. In this way, by processing the video signal so that the contrast of the display image 401 decreases as it goes up and down from the center of the micro display 101, the display image is displayed so that it blurs as it goes up and down from the center. Thus, the user can easily recognize the display image as a stereoscopic image when viewing the display image with both eyes. Here, the graphic is the display information included in the video signal.

また、立体レンダラ105は、中央部の解像度が高く周辺部の解像度が低く、表示像の精細度が変化するように、映像信号を加工してもよい。例えば、中央部ではマイクロディスプレイ101の1画素単位で表示像を制御し、上部及び下部では4画素又は16画素単位で表示像を制御することにより、表示像の精細度を変化させることができる。このように、映像信号を加工することにより、中央部から上下になるにつれて表示像がボケるように表示され、使用者は表示像を両眼視した場合に立体像として認識しやすくなる。   Further, the stereoscopic renderer 105 may process the video signal so that the resolution of the central part is high and the resolution of the peripheral part is low, and the definition of the display image changes. For example, it is possible to change the definition of the display image by controlling the display image in units of one pixel of the micro display 101 in the central portion and controlling the display image in units of 4 pixels or 16 pixels in the upper and lower portions. In this way, by processing the video signal, the display image is displayed as blurred as it goes up and down from the central portion, and the user can easily recognize the display image as a stereoscopic image when viewing the display image with both eyes.

上記の例では、上下方向に表示密度、輝度、解像度を変化させる例を示したが、映像信号を加工する場合の方向は左右方向であってもよいし、上下方向と左右方向の両方であってもよい。即ち、中央部から周辺部にかけて表示密度、輝度、解像度を変化させることにより、使用者は表示像を両眼視した場合に立体像として認識しやすくなる。   In the above example, an example in which the display density, luminance, and resolution are changed in the vertical direction has been shown. However, the direction in which the video signal is processed may be the horizontal direction, or both the vertical direction and the horizontal direction. May be. That is, by changing the display density, luminance, and resolution from the central part to the peripheral part, the user can easily recognize the display image as a stereoscopic image when viewing the display image with both eyes.

なお、上下方向または左右方向の一方のみを変化させる場合には、曲率半径の小さい方向に変化させるほうがよい。   In addition, when changing only one of the up-down direction or the left-right direction, it is better to change to a direction with a small curvature radius.

[1−3.効果等]
実施の形態1における表示装置100においては、平面の表示面111に表示されるマイクロディスプレイ101の表示像が、使用者の両眼視による融像によって、あたかも立体物のように認識される。さらに、表示像が立体状に認識されることを促すように、立体レンダラ105によってあらかじめ映像信号を加工することによって、平面の表示面111に表示される表示像を立体物としてより自然に認識させることができる。あるいは、平面の表示面111に表示される表示情報を立体的にレイアウトすることで、より効果的に見せることができる。
[1-3. Effect]
In the display device 100 according to the first embodiment, the display image of the microdisplay 101 displayed on the flat display surface 111 is recognized as if it were a three-dimensional object by the fusion of the user's binocular vision. Furthermore, the display image displayed on the flat display surface 111 is more naturally recognized as a three-dimensional object by processing the video signal in advance by the three-dimensional renderer 105 so as to encourage the display image to be three-dimensionally recognized. be able to. Alternatively, the display information displayed on the flat display surface 111 can be displayed more effectively by three-dimensionally laying out the display information.

すなわち、実施の形態1における表示装置100においては、例えばあえて片目をつぶるなどして左眼単独あるいは右眼単独で見ると、湾曲した画像に認識されるものの、両眼視を行った場合は、表示像を立体物と認識させるのを容易にするレンダリングが施されているため、スムーズに両眼視による融像作用が働き、左右の視差によって仮想的な立体像(即ち、左右対称に湾曲した虚像)が認識される。   That is, in the display device 100 according to the first embodiment, for example, when the left eye alone or the right eye alone is viewed by closing one eye, the curved image is recognized, but when binocular vision is performed, Since rendering that makes it easy to recognize a display image as a three-dimensional object has been performed, the fusion effect by binocular vision works smoothly, and a virtual three-dimensional image (that is, curved symmetrically by left and right parallax) (Virtual image) is recognized.

このため、実施の形態1における表示装置100は、左右それぞれの眼に歪みのない画像を見せるために、光学的な歪みの補償のための光学部品を配置したり、左右それぞれにあらかじめ電気的に補正した画像を交互にみせるための光学シャッターを用いたりする必要はない。   For this reason, the display device 100 according to the first embodiment arranges optical components for optical distortion compensation in order to show an image without distortion in the left and right eyes, or electrically in advance on the left and right respectively. There is no need to use an optical shutter for alternately displaying corrected images.

さらに、実施の形態1における表示装置100においては、図1に示すように、虚像106を観察する際に左右の眼の光軸である線分c−bと線分e−dとを延長した線が必ず点fで交差する。使用者によって左右の瞳間隔はさまざまであるが、この関係は常に成立する。   Furthermore, in the display device 100 according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, when observing the virtual image 106, the line segment cb and the line segment ed that are the optical axes of the left and right eyes are extended. Lines always intersect at point f. Depending on the user, the distance between the left and right pupils varies, but this relationship always holds.

一方で、表示装置100を使用するとき、左右の眼の光軸が一点で交差せず、遠方で開散するような状況があると、日常生活において裸眼で物体を見る限りそのようなことは起こらないため、使用者は不快感を生じる。このため、一般的に、両眼式の頭部装着型の表示装置は、さまざまな左右の瞳間隔に対しても上記の不快感を生じさせないために、それぞれの使用者の瞳間隔を調べたり、瞳間隔に合わせて左右の表示位置を調節したりするための機構や電気回路やプログラム実行装置を備えている。   On the other hand, when the display device 100 is used, if there is a situation where the optical axes of the left and right eyes do not intersect at a single point and spread away, such a thing is possible as long as the object is viewed with the naked eye in daily life. Because it does not happen, the user feels uncomfortable. For this reason, in general, a binocular head-mounted display device does not cause the above-mentioned discomfort even with respect to various left and right pupil intervals. A mechanism, an electric circuit, and a program execution device for adjusting the left and right display positions according to the pupil interval are provided.

これに対して、実施の形態1における表示装置100は、そのような構成を一切必要としないため、単純な構成とすることができ、表示装置の軽量化、小型化、そしてローコスト化を図ることができる。   On the other hand, the display device 100 according to the first embodiment does not require such a configuration, and thus can be configured simply, and the display device can be reduced in weight, size, and cost. Can do.

さらに、実施の形態1における表示装置100においては、凹面鏡104の反射面は単一の連続した曲面で構成され、複雑な加工や接合を必要としない。このため、表示装置100は、従来、表示装置としては用いられていない顔面防護用のシールドへの適用も可能である。   Furthermore, in the display device 100 according to the first embodiment, the reflecting surface of the concave mirror 104 is configured by a single continuous curved surface, and does not require complicated processing or joining. For this reason, the display device 100 can be applied to a shield for protecting a face that has not been used as a display device conventionally.

(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
(Other embodiments)
As described above, the first embodiment has been described as an example of the technique disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments that have been changed, replaced, added, omitted, and the like. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated in the said Embodiment 1, and it can also be set as a new embodiment. Therefore, other embodiments will be exemplified below.

実施の形態1で説明したマイクロディスプレイ101は、その幅が瞳間隔より狭く、使用者の顔と凹面鏡104の間に配置できるものであれば、透過型液晶、このほか反射型液晶、LEDアレイ、有機EL、電子ペーパーなどでもよい。   As long as the micro display 101 described in the first embodiment is narrower than the pupil interval and can be disposed between the user's face and the concave mirror 104, the transmissive liquid crystal, the reflective liquid crystal, the LED array, Organic EL, electronic paper, etc. may be sufficient.

実施の形態1では、立体レンダラ105が外部から供給される映像信号をリアルタイムで加工するように説明したが、予め立体レンダラ105で行う加工を施した映像信号を直接マイクロディスプレイ101に供給してもよい。   In the first embodiment, it has been described that the video signal supplied from the outside by the stereoscopic renderer 105 is processed in real time. However, even if the video signal subjected to the processing performed in advance by the stereoscopic renderer 105 is directly supplied to the micro display 101. Good.

実施の形態1では、マイクロディスプレイ101は、使用者の右の瞳102と左の瞳103との間を結ぶ線分を二等分する点から、身体に触れない程度の使用者の視線方向のやや前方の位置するように説明した。凹面鏡104に映る像の大きさが左右で異なると、両眼視の融像が困難になるため、凹面鏡104に映る像が概ね同じ大きさになるように、マイクロディスプレイ101は、使用者の右の瞳102と左の瞳103から同じ距離に位置すれば、多少上下に位置してもよい。   In the first embodiment, the micro display 101 bisects the line segment connecting the right pupil 102 and the left pupil 103 of the user so that the user's line-of-sight direction does not touch the body. I explained it to be slightly forward. If the size of the image reflected on the concave mirror 104 is different on the left and right, binocular fusion becomes difficult. Therefore, the micro display 101 is arranged so that the image reflected on the concave mirror 104 is approximately the same size. As long as they are located at the same distance from the pupil 102 and the left pupil 103, they may be located slightly above and below.

実施の形態1では、凹面鏡104の反射特性は、全反射でも、表示像と外界の景色を同時に観察できるように半透過でもよい。半透過の場合、透過率あるいは反射率のいずれか、あるいはその両方の分光特性はフラットでもよいし、必要な波長を選択的に反射・透過する特性でもよいし、場所によって透過率あるいは反射率のいずれか、あるいはその両方が変化してもよい。   In the first embodiment, the reflection characteristic of the concave mirror 104 may be total reflection or semi-transmissive so that the display image and the outside scene can be observed simultaneously. In the case of semi-transmission, the spectral characteristics of either transmittance or reflectance, or both, may be flat, or may selectively reflect / transmit the required wavelength, or the transmittance or reflectance may vary depending on the location. Either or both may vary.

実施の形態1では、凹面鏡104の反射面は、内面でもよいし外面でもよい、凹面鏡104の内部でもよい。   In the first embodiment, the reflecting surface of the concave mirror 104 may be the inner surface or the inner surface of the concave mirror 104, which may be the outer surface.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置換え、付加、省略などを行うことができる。   In addition, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this indication, a various change, substitution, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.

本開示は、移動しながら手を塞がずに、テキスト情報や、図面や写真などの画像情報や、動画などの映像情報を参照したい用途で使用される、頭部装着型の表示装置に適用可能である。   The present disclosure is applied to a head-mounted display device that is used to refer to text information, image information such as drawings and photographs, and video information such as moving images without moving the hand while moving. Is possible.

100 表示装置
101 マイクロディスプレイ
102 右の瞳
103 左の瞳
104 凹面鏡
105 立体レンダラ
106 虚像
111 表示面
200 表示像
201 左眼画像
202 右眼画像
301 表示像
302 3次元構造
401 表示像
501 表示像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Display apparatus 101 Micro display 102 Right pupil 103 Left pupil 104 Concave mirror 105 Stereo renderer 106 Virtual image 111 Display surface 200 Display image 201 Left eye image 202 Right eye image 301 Display image 302 Three-dimensional structure 401 Display image 501 Display image

Claims (5)

使用者に装着され、前記使用者に虚像を視認させる表示像を表示する表示装置であって、
前記表示像を表示する表示面を有し、前記表示面の幅が前記使用者の瞳間隔より狭く、前記表示面の中心が前記使用者の左右の瞳から等距離の位置にあり、前記表示面が前記使用者の視線方向に向けて配置されるマイクロディスプレイと、
前記マイクロディスプレイの前記表示面に表示される前記表示像を1回反射して前記使用者に左右対称に湾曲した前記虚像を視認させる位置に配置される反射鏡と、
入力信号を処理して、前記マイクロディスプレイの前記表示面に表示される前記表示像を生成する立体レンダラと、を備え、
前記立体レンダラは、前記使用者が前記反射鏡を介して前記表示像の前記虚像を視認した際に、前記虚像が前記使用者を取り囲む立体面上に表示されていると前記使用者に視認させる前記表示像を生成するように、前記入力信号を処理する、表示装置。
A display device that is worn by a user and displays a display image that allows the user to visually recognize a virtual image,
A display surface for displaying the display image, wherein the width of the display surface is narrower than the pupil interval of the user, and the center of the display surface is at a position equidistant from the left and right pupils of the user, A microdisplay having a surface arranged in the direction of the user's line of sight;
A reflecting mirror disposed at a position that reflects the display image displayed on the display surface of the micro display once to visually recognize the virtual image curved in a left-right symmetry to the user;
A solid renderer that processes an input signal and generates the display image displayed on the display surface of the microdisplay;
The solid renderer allows the user to visually recognize that the virtual image is displayed on a solid surface surrounding the user when the user visually recognizes the virtual image of the display image through the reflecting mirror. A display device that processes the input signal to generate the display image.
前記反射鏡は、回転楕円体状の反射面を有する凹面鏡である、
請求項1に記載の表示装置。
The reflecting mirror is a concave mirror having a spheroid reflecting surface.
The display device according to claim 1.
前記立体レンダラは、前記入力信号を処理して、中央部が疎になり周辺部が密になるように、前記表示像の表示密度を変化させる、
請求項1に記載の表示装置。
The stereoscopic renderer processes the input signal and changes the display density of the display image so that the central part is sparse and the peripheral part is dense.
The display device according to claim 1.
前記立体レンダラは、前記入力信号を処理して、中央部が明るく周辺部が暗くなるように、前記表示像の輝度を変化させる、
請求項1に記載の表示装置。
The stereoscopic renderer processes the input signal and changes the luminance of the display image so that the central part is bright and the peripheral part is dark.
The display device according to claim 1.
前記立体レンダラは、前記入力信号を処理して、中央部の解像度が高く周辺部の解像度が低くなるように、前記表示像の精細度を変化させる、
請求項1に記載の表示装置。
The stereoscopic renderer processes the input signal and changes the definition of the display image so that the resolution of the central part is high and the resolution of the peripheral part is low.
The display device according to claim 1.
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