JP2001075496A - 頭部装着型表示装置 - Google Patents
頭部装着型表示装置Info
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Abstract
視野角を確保でき、かつ、左右眼での使用を自由に選択
して表示画像を視認できるとともに、表示画像の最適視
認位置を容易に調整できる頭部装着型表示装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】本発明では、使用者の額部に前フレーム1
のパッド4cが接し、側フレーム2a、2bのパッド4
a、4bが使用者の側頭部に接するように装着すると、
表示器ユニット5は使用者の眉毛付近から吊下げた状態
になり、少ない視野障害で安定した保持を確保しつつ表
示器ユニット5を眼球に近づけ、小さい表示器ユニット
のまま適切な視野角を確保することができる。また、表
示器ユニット5をガイド1aから外し、表示器ユニット
5を上下反転させ、ガイド1aに再装着し、フレーム全
体を反転させることで、左右眼使用時の切換が可能にな
る。
Description
表示器等、頭部に装着してPC画面やTV画像、あるいは作
業等に関連する各種表示を視認することを目的とした頭
部装着型表示装置に関する。
雑な作業や高度な知識を必要とする判断を、対象となる
現場で行う際の補助機器としてウエアラブルPCに代表さ
れる情報装置が実用されている。このコンピュータのモ
ニタとして用いられる表示装置を頭部に装着することに
より、作業中にもこのモニタ画像を視認できる。ここ
で、頭部装着型表示装置としては、側頭部や眼球の上ま
たは下に表示器を配し、これを非球面の反射光学系を用
いて視認可能にするとともに、これらのユニットをヘッ
ドホン型の装着部位で頭部に固定する構造を有したもの
が知られている。
着者にとっては負荷が伴う問題があった。そこで、頭部
の側面から後頭部を回り込むような形状のホルダに側方
から突き出したアームにより表示器ユニットを固定する
方式が提案されている。この方式では、ホルダ、表示器
ともに小型のものが実現できるメリットがある。
から突き出したアームに固定する従来の方式は、表示器
が眼からある程度離れるため、視野角を大きく取ろうと
すると表示ユニットが大きくなってしまうという問題が
あった。例えば、この従来方式の場合、小型軽量な表示
ユニットのままでは本格的なPC画面の精細さ(たとえば8
00×600のカラーSVGA)の表示で細部を視認するのは困難
である。
眼の状況)に合せて表示ユニットを左右入れ替えて使用
しなければならないため、安定した保持を確保しつつ左
右を入替える機構が必要であった。さらに、装着者の顔
面形状(眼窩の窪み具合や額の傾斜具合)は個人差が大
きく、眼球と表示ユニットの間隔を最適な視認位置に合
せるには、表示ユニットを前後に調整する機構も必要で
あった。
に認識可能な視野角を確保でき、かつ、左右眼での使用
を自由に選択して表示画像を視認できるとともに、表示
画像の最適視認位置を容易に調整できる頭部装着型表示
装置を提供することを目的とする。
決するため、上下反転してもほぼ同じ保持力を発揮する
形状であって、少なくとも両側頭部と前頭部に近接する
頭部保持用ホルダと、該頭部保持用ホルダの前頭部側の
左右いずれかの眼上位置に配した表示ユニットとを有す
る頭部装着型表示装置である。
とは、ホルダを上下反転して少なくとも両側頭部と前頭
部に保持させたとき、使用者に違和感を与えない程度に
同じ保持力を有する場合をいい、物理的に同一の保持力
までも要求しない。ホルダの形状としては、例えばヘッ
ドバンドやヘアバンドのようなU字の形状、あるいはリ
ング形状が挙げられるが、これらに限定されず少なくと
も両側頭部と前頭部に接するものならば何でも良い。近
接部位も両側頭部と前頭部に限らず、頭頂部に近接して
も良い。その場合には、ホルダの形状としては例えばキ
ャップ形状が用いられる。また、ホルダは左右対称とは
限らず、ほぼ同じ保持力を発生させるためには、ホルダ
の前頭部、両側頭部の形状を変形させても、重量を左右
非対称にしてもよい。なお、「近接」とは、両側頭部と前
頭部にホルダが直接接触する場合のみならず、例えば後
述する頭部保護部材などの中間材質を介して間接接触す
る場合をも含む意味である。また、ホルダは単一の部材
で構成しても、両側頭部と前頭部に近接する部材を分割
し、両部材の間がヒンジ構造を有するものでも良い。
両側頭部から後頭部の一部に頭部保護部材を設けてもよ
い。頭部保護部材は、いわゆるパッドなどの緩衝材が該
当し、その材質は、ウレタンスポンジ、エラストマー、
ゴム等の弾性力のあるものならば何でもよい。この頭部
保護部材は、頭部保持用ホルダと一体に構成しても別部
材として構成してもよい。
り出す表示器と、表示器から出射された表示光を反射す
る反射面を有した反射光学部材とからなる。表示器は、
例えば液晶表示器、プラズマディスプレイ、小型CRT
を用いることができるが、これらに限定されない。な
お、液晶表示器は、透過型、反射型のいずれでもよく、
光源は面光源、点光源いずれでもよく、例えばLED、
ハロゲン球、冷陰極管などを用いることができる。反射
光学部材は、全反射ミラー、ハーフミラー、プリズムな
どを組み合わせて構成することができる。なお、表示ユ
ニット内に外部の信号源から信号を受けて表示器を駆動
するための回路基板などの駆動手段を備えても、又は表
示ユニットとは切り離して備えてもよい。
部側の左右いずれかの眼上位置に取り付ける。これによ
り、表示器ユニットは眉毛付近から吊下げることにな
り、少ない視野障害で安定した保持を確保しつつ表示器
ユニットを眼球に近づけ、小さい表示器ユニットのまま
適切な視野角を確保することができる。ここで、「眼上
位置」とは、表示ユニットからの出射光が使用者の視線
水平方向から0〜±45度の上下方向になる位置であ
る。また、左右方向は、視線垂直方向から0〜±60度
になる位置である。この表示ユニットは頭部保持用ホル
ダを上下のいずれの方向にも保持可能になっている。
付けは、表示ユニットを簡易に着脱できる方式のものが
好ましく、例えば頭部保持用ホルダに表示ユニット保持
用ガイドを設け、表示ユニットを該ガイドにスライド可
能にしたものが挙げられる。ただし、この構成に限定さ
れず、ねじなどで取り付けてもよい。さらに、表示ユニ
ットを着脱可能にするのではなく、頭部保持用ホルダに
表示ユニット保持用ガイドを設け、表示ユニットをガイ
ドの突き出し方向を軸に回転可能にしてもよい。また、
表示ユニットがガイドの先端近くに来た場合、表示ユニ
ットの上下を反転できるようにガイド部に切り欠きを設
ける等の構造で表示ユニットの左右を入替えるようにし
てもよい。
場、組立工場等の作業内容表示、英会話などの教育用情
報表示、観光地の名所、旧跡、水族館、植物園、ショー
ルーム等の展示物などに応用できる。
示装置の一例を示す。図中1は前頭部に近接する前フレ
ームで、前フレーム1の両側には側頭部に近接する側フ
レーム2a、2bがヒンジ3a、3bで取り付けられて
いる。ヒンジ3a、3bはほぼ図示の状態まで開くと突
起が当たりこれ以上は開かない。このヒンジ3a、3b
の回転軸の軸方向は、頭部装着時の上下方向に向いてい
る。なお、この前フレーム1及び側フレーム2a、2b
が本発明の頭部保持用ホルダに該当する。
2bには、頭部保護部材たるパッド4c、4a、4bが
取り付けられており、パッド4cは、頭部装着時には眉
毛を含む額部に接する。パッド4c、4a、4bの材質
は、ウレタンスポンジ、エラストマー、ゴム等の弾性力
のあるものならば何でもよい。
かの眼上位置(本実施例では左眼の上)には表示ユニット
5が取り付けられる。6は、表示ユニット5内部に信号
を送るためのケーブルである。なお、表示ユニット5の
取り付け方法及びその内部構造については後述する。表
示ユニット5を前フレーム1に取り付ける時、前フレー
ム1は左右非対称となり、側フレーム2a、2bが同一
形状の場合、両側頭部後方を押さえる保持力が左右アン
バランスとなる。したがって、頭部形状の個人差を考慮
すると、上下反転使用時に保持力の差が発生することに
なる。この対策として、本実施例では、側フレーム2
a、2bの断面形状を異なる方式を採用するが、前フレ
ーム1を左右対称形にしてもよい。図示の場合、側フレ
ーム2bの剛性を、側フレーム2aより低くする必要が
あるため、側フレーム2bの断面積は、側フレーム2a
より小さくしている。なお、より頭部装着時のフィット
感を向上させるためには、前フレーム1の曲率をR=60〜
90mm、側フレーム2a、2bのパッド4a、4b取付部
付近の曲率をR=70〜120mmとし、フレーム全体を楕円に
近い形状にすることが好ましい。
部を図2に示す。図2中図1と同じのものには同じ番号
が付して有る。表示ユニット5は、その開口部5aをガ
イド1aに挿入し、前フレーム1と結合する形態となっ
ている。表示ユニット5はガイド1aを利用し、前後ス
ライド可能となっている。図示していないが、表示ユニ
ット5内部及びガイド1aに前後スライド時の抜け防止
機構を設けてもよいし、抜け防止機構をスイッチ等でON
/OFFできる構造でもよい。
表示ユニット5の光学系は、ビームスプリッタ機能を持
つコンバイナ11及びハーフミラー12、偏光機能を持
つビームスプリッタ13、光源14、偏光板15、反射
型液晶素子16で構成される。光源14から射出される
光(二点鎖線部)は、偏光板15を透過し、S偏光成分の
光が抽出され、ビームスプリッタ13に入射する。ビー
ムスプリッタ13はS偏光成分の光を高反射し、P偏光
成分の光を高透過する反射透過面13aを有する。ビー
ムスプリッタ13に入射したS偏光成分の光が反射透過
面13aで反射され、反射型液晶素子16に入射する。
入射したS偏光成分の光は、反射型液晶素子16からP
偏光成分の画像表示光として出射される。反射型液晶素
子16から出射されたP偏光成分の光は反射透過面13
aを透過し、ハーフミラー12で反射後、コンバイナ1
1で反射され、ハーフミラー12を透過し、使用者の眼
に画像表示光として入射する。なお、図示していない
が、表示ユニット5の内部には、ケーブル6により外部
の信号源から送られてきた反射型液晶素子16及び光源
14を駆動するための駆動回路も収容されている。
部に前フレーム1のパッド4cが接し、側フレーム2
a、2bのパッド4a、4bが使用者の側頭部に接する
ように装着すると、表示ユニット5は使用者の眉毛付近
から吊下げた状態になり、少ない視野障害で安定した保
持を確保しつつ表示ユニット5を眼球に近づけ、小さい
表示ユニットのまま適切な視野角を確保することができ
る。また、表示ユニット5をガイド1aから外し、表示
ユニット5を上下反転させ、ガイド1aに再装着し、フ
レーム全体を反転させることで、左右眼使用時の切換が
可能になる。
ニット5の前方から出ているが、ガイド1a内部及び前
フレーム1内部に空間を設け、ケーブル6を内部配線す
る構造でもよい。また、パッド4a、4bは側フレーム
2a、2bと一体の物であってもよく、パッド以外にも
側フレーム2a、2bへのゴム塗装やゴムカバーで覆う
形態でも良い。更に、ガイド1aは前フレーム1と一体
構造でなくても良く、回転可能な構造で前フレーム1に
取付けられている構造でも良い。この場合、表示器ユニ
ット5を上下反転させる際にこの回転構造を有効に利用
できる。また、頭部保持用ホルダの両側頭部後方の保持
力を確保するため、側フレーム2a、2b間を後頭部で
接続するサポータを用いてもよい。更に、前フレーム1
又は側フレーム2a、2bには、イヤホンを保持するホ
ルダを設けてもよい。光学系も図3の構成のものに限定
されず、表示素子からの出射光を1枚のコンバイナで反
射させる方式でもよい。
ベルであるにもかかわらず小形軽量で装着も容易であ
り、かつ左右を自由に選択して表示を視認できるととも
に、表示の最適視認位置を容易に調整できる頭部装着型
表示装置を実現することができる。
図
Claims (6)
- 【請求項1】 上下反転してもほぼ同じ保持力を発揮す
る形状であって、少なくとも両側頭部と前頭部に近接す
る頭部保持用ホルダと、該頭部保持用ホルダの前頭部側
の左右いずれかの眼上位置に配した表示ユニットとを有
する頭部装着型表示装置。 - 【請求項2】 表示ユニットを頭部保持用ホルダの上下
のいずれの方向にも保持可能とした請求項1記載の頭部
装着型表示装置。 - 【請求項3】頭部保持用ホルダに表示ユニット保持用ガ
イドを設け、表示ユニットを該ガイドにスライド可能に
したことを特徴とする請求項1又は2記載の頭部装着型
表示装置。 - 【請求項4】頭部保持用ホルダに表示ユニット保持用ガ
イドを設け、表示ユニットをガイドの突き出し方向を軸
に回転可能にしたことを特徴とした請求項1又は2記載
の頭部装着型表示装置。 - 【請求項5】 頭部保持用ホルダの両側頭部と前頭部に
近接する部材は分割されたものであり、両部材の間がヒ
ンジ構造を有していることを特徴とした請求項1記載の
頭部装着型表示装置。 - 【請求項6】頭部保持用ホルダの前頭部付近又は/及び
両側頭部から後頭部の一部に頭部保護部材が具備されて
いることを特徴とした請求項1から5記載の頭部装着型
表示装置。
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1999
- 1999-08-31 JP JP24636199A patent/JP4341114B2/ja not_active Expired - Fee Related
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