JP2002182148A - 画像表示装置および画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 頭部装着型の画像表示装置が重量が大きく顔
面への投影面積が大きいため、長時間の使用による観察
者の負担が大きかったり周囲の人に違和感を与えたりす
る。 【解決手段】 左右一対の表示素子８に表示された画像
をそれぞれプリズム素子２を通して観察者の左右の眼に
導く頭部装着型の画像表示装置１において、表示素子の
周辺をカバー部材３で覆うとともに、このカバー部材に
より覆われる以外の部分についてプリズム素子の外形形
状を用いて装置外観を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドマウントデ
ィスプレイ等と称される画像表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】上記のような画像表示素子には、液晶パ
ネル（ＬＣＤ）等の表示素子に表示された画像を、接眼
レンズやハーフミラー等を有する光学系を介して拡大し
た虚像として観察するものがある。

【０００３】この画像表示装置は、眼鏡と同様に顔面に
装着されるものであり、両眼に対応する位置に画像表示
系を形成した両眼タイプと、左右の眼のうち一方の眼に
対応する位置に画像表示系を形成した片眼タイプとがあ
る。

【０００４】このうち両眼タイプの画像表示装置は、左
右の表示素子に同じ画像を再生させることによって、両
眼でビデオ画像やＴＶ画像等を鑑賞することができる。

【０００５】また両眼視であることを利用して、左右の
表示素子に視差画像を表示し、立体画像を鑑賞すること
も可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像表示装置を長時間にわたって装着して映画な
どの鑑賞を行う場合において、両眼タイプの画像表示装
置を使用すると、短時間では問題にならない装置の重量
が、長時間の使用によって観察者の耳や鼻への大きな負
担となり、快適な使用を妨げるおそれがある。

【０００７】また、短時間の使用では問題にならない程
度の左右の画像表示系の光軸平行度についても、長時間
にわたる鑑賞では、眼の疲れなどの原因になるおそれが
ある。

【０００８】さらにこの種のタイプの携帯型の画像表示
装置は、室内ばかりでなく屋外でも使用できることが特
徴である。このため、画像表示装置が顔面を覆う面積が
あまり多いと、周囲にいる人に厳めしい印象や奇異な印
象を与えて好ましくない。

【０００９】そこで、本願発明の第１の目的は、画像表
示装置をできるだけ小型とし、かつ重量をできるだけ軽
くするとともに、見かけ上、軽快な印象を与えることが
できるようにすることを目的としている。

【００１０】また、本願発明の第２の目的は、左右の光
軸ずれを防ぎ、さらには使用者が不用意に落下させたよ
うな場合において左右の光軸平行度が容易に狂わないよ
うにすることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するため、本願第１の発明では、左右一対の表示素子に
表示された画像をそれぞれプリズム素子を通して観察者
の左右の眼に導く画像表示装置において、上記表示素子
の周辺をカバー部材で覆うとともに、このカバー部材に
より覆われる以外の部分について上記プリズム素子の外
形形状を用いて装置外観を構成している。

【００１２】具体的には、例えば、プリズム素子が、装
置上部に配置された表示素子からの画像光を入射させる
第１の面と、画像光を観察者の眼に向けて射出する第２
の面と、この第２の面に対して観察者の眼側と反対側に
形成されて、第１の面から入射した画像光を第２の面に
向けて反射する第３の面とを少なくとも有して構成され
る場合に、第２の面と第３の面の外形形状を用いて装置
外観を構成する。

【００１３】より具体的には、プリズム素子の外形形状
を（そのまま）装置外観として露出させる。または、プ
リズム素子の外面上にシート材や薄板材を貼り付けたり
塗装等によるコーティング層を形成したりして装置外観
として露出させるとともに、プリズム素子を保護するこ
とができるようにしてもよい。

【００１４】これにより、プリズム素子の外面を覆う外
装部材を不要とすることができ、画像表示装置の重量を
軽減することが可能であるとともに、顔面への投影面積
を小さくすることが可能である。したがって、長時間の
使用に対する観察者の負担が少なくなり、また見かけ上
も三区競らすのような軽快な印象を与えることが可能で
ある。

【００１５】また、プリズム素子の光学有効面外に、光
学面よりも外方に突出する凸部を形成して、光学面に他
の物が直接触れるのを防止し、光学面を保護するように
してもよい。

【００１６】また、上記第１の目的を達成するために、
本願第２の発明では、左右一対の表示素子に表示された
画像をそれぞれプリズム素子を通して観察者の左右の眼
に導く画像表示装置において、プリズム素子は、左眼側
のプリズム部と右眼側のプリズム部とが相互につながる
ように一体形成している。

【００１７】これにより、プリズム素子それ自体を頭部
装着のための装着部材の一部として用いることが可能で
あり、例えばプリズム素子に頭部装着用のテンプル（耳
掛け）や鼻当てを直接取り付けたり一体形成したりする
ことが可能となる。このため、装置の構成を簡略化する
ことができ、画像表示装置の重量を軽減することが可能
であるとともに、顔面への投影面積を小さくすることが
可能である。さらに、見た目にも軽快な印象を与えるこ
とが可能である。

【００１８】また、このプリズム素子にテンプルを設け
る場合に、プリズム素子とテンプルとを左右方向ほぼ中
央部の一点で支持するようにすれば、頭部装着時にテン
プルが弾性変形してもその変形がプリズム素子の左右の
プリズム部の光軸平行度に影響を与えないようにするこ
とができる。

【００１９】さらに、上記第２の目的を達成するため
に、本願第３の発明では、左右一対の表示素子に表示さ
れた画像をそれぞれ左右一対のプリズム素子を通して観
察者の左右の眼に導く画像表示装置において、左右のプ
リズム素子又はこれらプリズム素子を保持するための左
右の保持部材に、互いに当接して両プリズム素子の左右
間隔および（上下方向および前後方向の）相対回転位置
を決めるための当接部を設け、これら左右のプリズム素
子又は保持部材間に、上記当接部を圧接させる付勢力を
発生する付勢部材を取り付けている。

【００２０】これにより、プリズムに外力が作用したと
きには左右のプリズム素子が適宜離れたり相対回転した
りする一方、外力がなくなったときには付勢力によって
当接部同士が当接することによりプリズム素子の左右間
隔および相対回転位置が元に戻る。これにより、外力に
よって両プリズム素子に修復されない光軸平行度にずれ
が生ずるのを回避することが可能となる。

【００２１】しかも、外力が作用しないときには、左右
のプリズム素子又は保持部材が一体化されているので、
上記第２の発明と同様に、プリズム素子それ自体を頭部
装着のための装着部材の一部として用いることが可能で
あり、装置の構成を簡略化することができ、画像表示装
置の重量を軽減することが可能であるとともに、顔面へ
の投影面積を小さくすることが可能である。さらに、見
た目に軽快な印象を与えることが可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
であるヘッドマウントディスプレイ（画像表示装置）の
外観構成を示している。

【００２３】図１において、１はヘッドマウントディス
プレイである。２はプリズム素子であり、３は後述する
表示素子やこれを駆動する表示駆動回路９等の電気回路
を覆うカバーである。

【００２４】４はヘッドマウントディスプレイ１を頭部
に装着するためのテンプル（耳掛け）である。５はケー
ブルであり、表示駆動回路９には、このケーブル５を介
して、表示素子に表示させる画像情報および音声情報
が、不図示のＴＶ、ビデオ、ＤＶＤ、パーソナルコンピ
ュータ、テレビゲーム機等の画像情報供給装置から供給
される。また、駆動回路は、ケーブル５を介して電力供
給も受ける。６はイヤホン、７は観察者である。

【００２５】図２には、プリズム素子２を示している。
このプリズム素子２は、右眼側のプリズム部２Ｒと左眼
側のプリズム部２Ｌとが一体成形されたものである。

【００２６】また、図３には、プリズム素子２における
右眼側のプリズム部２Ｒと左眼側のプリズム部２Ｌの共
通した構成を示している。さらに、図４には、このヘッ
ドマウントディスプレイ１における画像表示系の概略構
成を示している。

【００２７】図４において、８は表示素子としての液晶
ディスプレイパネル（以下、液晶パネルという）であ
り、観察者７の左右の眼のそれぞれに対応して一対設け
られている。

【００２８】表示駆動回路９はバックライト８ａの上方
に配置されており、上記画像情報供給装置から供給され
た画像情報に基づいて液晶パネル８を駆動する。液晶パ
ネル８は、バックライト８ａからの照明光を変調し、画
像光（可視光束）としてプリズム素子２に向けて射出す
る。

【００２９】プリズム素子２は、ガラス材又はプラスチ
ック成形により製造されたものである。このプリズム素
子２は、図３および図４に示すように、入射面としての
上面（第１の面）２ａと、一部に全反射を利用した反射
面および屈折面として作用する接眼面（第２の面）２ｂ
と、反射面として作用する前面（第３の面）とから構成
される。

【００３０】なお、上面２ａは、平面，球面若しくは非
球面等の曲面により構成されている。また、接眼面２ｂ
は、球面又はトーリック面により構成されている。さら
に、前面２ｃは、半透過又は鏡面反射の球面か、平面
か、トーリック非球面又はアジマス角度によって曲率の
異なる回転非対称の非球面等により構成されている。

【００３１】図４に示すように、液晶パネル８からプリ
ズム素子２の入射面２ａに入射した画像光は、接眼面２
ｂで全反射した後、前面２ｃで反射して集光され、接眼
面２ｂを透過して観察者７の眼（瞳）７ａに導かれる。
これにより、液晶パネル８に表示された画像の虚像が、
観察者７の眼前に表示され、観察者７はこの虚像を観察
することができる。

【００３２】さらに、本実施形態においては、第２の面
２ｂと第３の面２ｃが中心軸（眼球の中心軸）Ｌａに対
して偏心しているために偏心収差が発生するので、第２
の面２ｂ又は第３の面２ｃを回転非対称な非球面とし
て、この偏心収差を補正している。

【００３３】このように、本実施形態では、プリズム素
子２を画像表示系に用い、この画像表示系を虚像タイプ
として構成する。これにより、観察者７は液晶パネル８
に表示された画像の虚像を観察する。

【００３４】なお、本実施形態において、前面２ｃを半
透過面とし、外景と液晶パネル８の画像の虚像とを空間
的に重畳させ、所謂シースルーとして双方を同一視野で
同一視度として観察するようにしてもよい。

【００３５】そして、本実施形態では、図１に示すよう
に、液晶パネル８および表示駆動回路９その他の電気回
路はカバー３の内部に収納されており、ケーブル５は、
テンプル４を通してカバー３の内部の表示駆動回路９等
に接続されている。

【００３６】一方、プリズム素子２は上面２ａの周囲が
カバー３で覆われているが、それ以外、すなわち接眼面
２ｂおよび前面２ｃの大部分（つまりは、カバー２で覆
われた液晶パネル８の周辺以外の部分）が露出してお
り、これら接眼面２ｂおよび前面２ｃ（さらには、側
面）の外形形状そのものによってヘッドマウントディス
プレイ１の外観形状が構成されている。

【００３７】このため、プリズム素子２の外面を覆うカ
バー等の外装部材を不要とすることができ、ヘッドマウ
ントディスプレイ１の重量を軽減することができる。ま
た、ヘッドマウントディスプレイ１を装着した観察者７
の顔面へのヘッドマウントディスプレイ１全体の投影面
積を、例えば液晶パネル、表示駆動回路およびプリズム
素子を本体部材によって支持した上で、この本体部材を
外装部材で覆うような場合に比べて小さくすることが可
能である。

【００３８】そして、このヘッドマウントディスプレイ
１は、一見、サングラスのように見えるので、観察者の
周囲の人に軽快な印象を与えることができる。

【００３９】（第２実施形態）図５には、本発明の第２
実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられ
るプリズム素子１０を示している。なお、プリズム素子
１０の形状および光学作用は第１実施形態のプリズム素
子２と同じである。

【００４０】本実施形態では、プリズム素子１０の前面
（第３の面）１０ａに保護シート１１を貼り付けて、前
面１０ａ傷が付くことを防止している。

【００４１】本実施形態においては、ヘッドマウントデ
ィスプレイの外観形状が、プリズム素子１０の前面１０
ａに貼り付けられた保護シート１１により、すなわちプ
リズム素子１０の前面１０ａを用いて、この前面１０ａ
とほぼ同一形状に構成されることになる。

【００４２】したがって、本実施形態においても、第１
実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００４３】（第３実施形態）図６には、本発明の第３
実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられ
るプリズム素子１２を示している。なお、プリズム素子
１２の形状および光学作用は第１実施形態のプリズム素
子２と同じである。

【００４４】本実施形態では、プリズム素子１２の前面
（第３の面）１２ａには、第１実施形態にて説明した液
晶パネル８ａ等を覆うカバー８に相当する部分を一体に
有する薄板状の保護板１３を貼り付けて、前面１２ａ傷
が付くことを防止している。

【００４５】本実施形態においては、ヘッドマウントデ
ィスプレイの前面側の外観形状が、プリズム素子１２の
前面１２ａに貼り付けられた保護板１３により、すなわ
ちプリズム素子１２の前面１２ａを用いて、この前面１
２ａとほぼ同一形状に構成されることになる。

【００４６】したがって、本実施形態においても、第１
実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００４７】（第４実施形態）図８には、本発明の第４
実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられ
るプリズム素子１４を示している。なお、プリズム素子
１４の形状および光学作用は第１実施形態のプリズム素
子２と同じである。

【００４８】本実施形態では、プリズム素子１４の前面
（第３の面）１４ａに、塗装等によって保護コーディン
グ層１５を形成して、前面１４ａ傷が付くことを防止し
ている。

【００４９】本実施形態においては、ヘッドマウントデ
ィスプレイの前面側の外観形状が、プリズム素子１４の
前面１４ａに形成された保護コーディング層１５によ
り、すなわちプリズム素子１４の前面１４ａを用いて、
この前面１４ａとほぼ同一形状に構成されることにな
る。

【００５０】したがって、本実施形態においても、第１
実施形態と同様の効果を得ることができる。

【００５１】（第５実施形態）図８には、本発明の第５
実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられ
るプリズム素子１６を示している。なお、プリズム素子
１６の形状は第１実施形態のプリズム素子２と基本的に
同じであり、プリズム素子１６の光学作用は第１実施形
態のプリズム素子２と全く同じである。

【００５２】本実施形態では、プリズム素子１６の前面
（第３の面）１６ａのうち光学有効部分外（入射面と前
面１６ａとがなす角部および前面１６ａと接眼面とがな
す角部）に、前面１６ａよりも前方（外方）に突出する
凸部１６ｂ，１６ｃを一体形成している。

【００５３】これにより、例えばヘッドマウントディス
プレイを前面側を下にしてテーブルの上に置いたような
場合に、凸部１６ｂ，１６ｃがテーブル面に当たって、
前面１６ａが直接テーブル面に接することがない。この
ため、前面１６ａに傷が付くことを防止できる。

【００５４】そして、本実施形態においては、第１実施
形態と同様に、プリズム素子１６の接眼面および前面１
６ａ（さらには、側面）の外形形状そのものによってヘ
ッドマウントディスプレイの外観形状が構成される。な
お、凸部１６ｂ，１６ｃは前面１６ａの面積のうちごく
小さな面積を占めるだけである。このため、第１実施形
態と同様の効果を得ることができる。

【００５５】（第６実施形態）図９には、本発明の第６
実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられ
るプリズム素子２０を示している。このプリズム素子２
０は、右眼側のプリズム部２０Ｒと左眼側のプリズム部
２０Ｌとが一体成形されたものである。なお、プリズム
素子２０の形状は、以下に説明する部分を除いて第１実
施形態のものと同じであり、プリズム素子２０の光学作
用は第１実施形態のものと全く同じである。

【００５６】図１１に示すように、本実施形態のプリズ
ム素子２０の左右側面には、このプリズム素子２０を頭
部に装着するためのテンプル２６を取り付けるたのブラ
ケット２０ａが一体成形されている。

【００５７】図１０は、図９に示したプリズム素子２０
を上方から見た図である。２０ｂは頭部に装着されるプ
リズム素子２０を観察者の眼に合せて位置決めするため
の鼻当てであり、プリズム素子２０における右眼側のプ
リズム部２０Ｒと左眼側のプリズム部２０Ｌとを連結す
る部分の下側に取り付けられている。

【００５８】なお、図１１に示すように、プリズム素子
２０の上面（第１の面）の上には、カバー２５内に収容
された液晶パネルや表示駆動回路等が載置される。

【００５９】本実施形態では、プリズム素子２０自体
が、テンプルとともに頭部装着用の部材を構成する。こ
のため、ヘッドマウントディスプレイが、プリズム素子
２０と、テンプル（ケーブル．イヤホンを含む）２６
と、カバー２５内に収容された液晶パネルや表示駆動回
路等のみにより構成され、他の部品が不要となる。

【００６０】このため、ヘッドマウントディスプレイの
構成を簡略化することができ、ヘッドマウントディスプ
レイの重量を軽減することができるとともに、観察者の
顔面への投影面積を小さくすることができる。さらに、
余分な部品がない分、見た目に軽快な印象を与えること
ができる。

【００６１】（第７実施形態）図１２には、本発明の第
７実施形態であるヘッドマウントディスプレイを示して
いる。３０はプリズム素子であり、形状は以下に説明す
る部分を除いて第１実施形態のものと同じであり、光学
作用は第１実施形態のものと全く同じである。

【００６２】本実施形態では、プリズム素子３０の左右
側面に、テンプル３０ａを一体成形している。この場
合、テンプル３０ａにある程度の弾性を持たせるため、
プリズム素子３０はプラスチックにより形成するのがよ
い。

【００６３】本実施形態では、テンプルを備えたプリズ
ム素子３０自体が頭部装着用の部材を構成する。このた
め、ヘッドマウントディスプレイが、プリズム素子３０
と、カバー３１内に収容された液晶パネルや表示駆動回
路等のみにより構成され、他の部品が不要となる。

【００６４】このため、ヘッドマウントディスプレイの
構成を簡略化することができ、ヘッドマウントディスプ
レイの重量を軽減することができるとともに、観察者の
顔面への投影面積を小さくすることができる。さらに、
余分な部品がない分、見た目に軽快な印象を与えること
ができる。

【００６５】（第８実施形態）図１３には、本発明の第
７実施形態であるヘッドマウントディスプレイを上方か
ら見た図を示している。

【００６６】この図において、２１はプリズム素子であ
り、２１ｄはプリズム素子２１において左右のプリズム
部２１Ｌ，２１Ｒを有したプリズム本体である。このプ
リズム本体２１ｄの形状および光学作用は第１実施形態
にて説明したプリズム素子とと同じである。

【００６７】２１ｃはプリズム本体２１ｄの接眼側の左
右方向中央に設けられた軸形状の連結部である。

【００６８】また、２１ａはプリズム素子２１を頭部に
装着するためのテンプルであり、左右のテンプル２１ａ
はブリッジ部２１ｂによって連結されている。そして、
このブリッジ部２１ｂの左右方向中央部に連結部２１ｃ
の先端が連結されている。

【００６９】本実施形態では、以上説明した、プリズム
本体２１ｄ、連結部２１ｃ、ブリッジ部２１ｂおよびテ
ンプル２１ａが全てプラスチックにより一体成形されて
いる。

【００７０】なお、プリズム本体２１ｄの上面（第１の
面）の上には、カバー内に収容された液晶パネルや表示
駆動回路等（図示せず）が載置される。

【００７１】上記構成において、テンプル２１ａを頭部
に装着する時に、頭部の大きさによっこのように構成さ
れたヘッドマウントディスプレイを観察者が頭部に装着
する際には、左右のテンプル２１ａが開き、ブリッジ部
２１ｂが変形する。しかし、ブリッジ部２１ｂとプリズ
ム本体２１ｄとは連結軸２１ｃによって一点で連結され
ているので、ブリッジ部２１ｂの変形力がプリズム本体
２１ｄに伝達されない。したがって、プリズム本体２１
ｄの左右のプリズム部２１Ｌ，２１Ｒにおける光軸平行
度がずれることがない。

【００７２】なお、本実施形態では、プリズム本体２１
ｄ、連結部２１ｃ、ブリッジ部２１ｂおよびテンプル２
１ａを全て一体成形した場合について説明したが、これ
らを適宜、別体構成としてもよい。

【００７３】また、テンプル等を備えたプリズム素子２
１自体が頭部装着用の部材を構成するため、ヘッドマウ
ントディスプレイが、プリズム素子２１と、カバー内に
収容された液晶パネルや表示駆動回路等のみにより構成
され、他の部品が不要となる。

【００７４】このため、ヘッドマウントディスプレイの
構成を簡略化することができ、ヘッドマウントディスプ
レイの重量を軽減することができるとともに、観察者の
顔面への投影面積を小さくすることができる。さらに、
余分な部品がない分、見た目に軽快な印象を与えること
ができる。

【００７５】（第９実施形態）図１４には、本発明の第
９実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いら
れるプリズム素子を観察者の眼側から見て示している。

【００７６】この図において、４０，４１は左右のプリ
ズム素子であり、これらプリズム素子４０，４１の外側
面には、テンプルを取り付けるためのブラケット４０
ａ，４１ａが一体成形されている。

【００７７】また、プリズム素子４０の内側面には、位
置決め部（当接部）４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが突出形成
されている。一方、プリズム素子４１の内側面にも、位
置決め部（当接部）４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが突出形成
されている。

【００７８】位置決め部４０ｂ，４０ｃと位置決め部４
１ｂ，４１ｃはそれぞれ、プリズム素子４０，４１の内
側面における接眼面側の上下に形成されており、位置決
め部４０ｄと位置決め部４１ｄは、プリズム素子４０，
４１の内側面における前面側に形成されている。

【００７９】そして、両プリズム素子４０，４１の内側
面間には、バネ（付勢部材）４２が掛け渡されており、
このバネ４２は両プリズム素子４０，４１を互いに寄せ
合う方向に付勢している。これにより、位置決め部４０
ｂ，４０ｃ，４０ｄと位置決め部４１ｂ，４１ｃ，４１
ｄとは互いに圧接する。

【００８０】さらに、位置決め部４０ｂ，４０ｃ，４０
ｄの先端には凸部が、位置決め部４１ｂ，４１ｃ，４１
ｄの先端にはその凸部を受容する凹部が形成されてい
る。このため、位置決め部４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと位
置決め部４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとが上下および前後方
向にずれることがない。

【００８１】これにより、両プリズム素子４０，４１の
左右方向の間隔と、上下方向の相対位置関係と、接眼平
面内での相対回転位置関係と、前後方向の相対位置関係
とが厳密に決められる。

【００８２】また、位置決め部４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ
と位置決め部４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとにより、両プリ
ズム素子４０，４１は接眼側の２箇所と前側の１箇所の
計３箇所で当接していることになり、これにより、両プ
リズム素子４０，４１の水平平面内での相対回転位置も
厳密に決められる。

【００８３】また、４０ｅ，４１ｅは両プリズム素子４
０，４１の内側面の下部に設けられた鼻当てである。

【００８４】なお、両プリズム素子４０，４１の上面
（第１の面）の上には、液晶パネルや表示駆動回路等が
収容されたカバーがそれぞれ載置される。

【００８５】上記構成において、プリズム素子４０，４
１に外力が加わった場合、バネ４２が一旦伸びて上記３
箇所の位置決め部のうちいずれかの位置決め部同士の圧
接が解除され、両プリズム素子４０，４１の恒久的な相
対変位を回避する。そして、外力がなくなった時には、
バネ４２の付勢力によって全ての位置決め部同士が圧接
し、両プリズム素子４０，４１は元の位置関係に正しく
復帰する。

【００８６】したがって、外力が作用することによる両
プリズム素子４０，４１の光軸平行度のずれを防止する
ことができる。

【００８７】しかも、本実施形態でも、テンプル等を備
えたプリズム素子４０，４１自体が頭部装着用の部材を
構成するため、ヘッドマウントディスプレイの構成が簡
略化され、ヘッドマウントディスプレイの重量を軽減す
ることができるとともに、観察者の顔面への投影面積を
小さくすることができる。さらに、余分な部品がない
分、見た目に軽快な印象を与えることができる。

【００８８】なお、本実施形態では、両プリズム素子４
０，４１にテンプルを取り付けるためのブラケットを設
けた場合について説明したが、両プリズム素子にテンプ
ルを一体成形してもよい。

【００８９】また、本実施形態では、プリズム素子４
０，４１に位置決め部、テンプルおよび鼻当てを設けた
場合について説明したが、両プリズム素子をそれぞれ保
持する保持部材を設け、これら保持部材に位置決め部、
テンプルおよび鼻当てを設けるようにしてもよい。

【００９０】また、上記各実施形態では、画像表示系の
表示素子として背後からバックライト照明されるいわゆ
る透過型表示素子を用いた場合について説明したが、本
発明においては、画像表示系の表示素子として画像光の
射出側から照明され、この照明光を反射変調して画像光
を射出するいわゆる反射型表示素子を用いてもよい。ま
た、いわゆる自発光型の表示素子を用いてもよい。

【００９１】さらに、本実施形態では、表示素子として
液晶パネルを使用した場合について説明したが、液晶パ
ネル以下の表示素子を用いてもよい。

【００９２】また、上記各実施形態にて説明した鼻当て
については、プリズム素子に取り付けてもよいし一体成
形してもよい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１の発明に
よれば、プリズム素子の外形形状を用いて装置の外観形
状を構成しているので、プリズム素子の外面を覆う外装
部材を不要とすることができ、画像表示装置の重量を軽
減することができるとともに、観察者の顔面への投影面
積を小さくすることができる。したがって、長時間の使
用に対する観察者の負担が少なく、見かけ上もサングラ
スのような軽快な印象を与えることが可能な画像表示装
置を実現することができる。

【００９４】なお、プリズム素子の外面上にシート材や
薄板材を貼り付けたり塗装等によるコーティング層を形
成したりすれば、またはプリズム素子の光学有効部外に
光学面の外方に突出する凸部を形成すれば、外観形状を
大きく変えることなくプリズム素子を保護することがで
きる。

【００９５】また、本願第２の発明によれば、プリズム
素子を左眼側のプリズム部と右眼側のプリズム部とが相
互につながるように一体形成しているので、プリズム素
子それ自体を頭部装着のための装着部材の一部として用
いることが可能であり、例えばプリズム素子に頭部装着
用のテンプル（耳掛け）や鼻当てを直接取り付けたり一
体形成したりすることができる。このため、装置の構成
を簡略化することができ、画像表示装置の重量を軽減す
ることができるとともに、顔面への投影面積を小さくす
ることができる。したがって、長時間の使用に対する観
察者の負担が少なく、見かけ上も軽快な印象を与えるこ
とが可能な画像表示装置を実現することができる。

【００９６】なお、このプリズム素子にテンプルを設け
る場合に、プリズム素子とテンプルとを左右方向ほぼ中
央部の一点で支持するようにすれば、頭部装着時にテン
プルが弾性変形してもその変形がプリズム素子の左右の
プリズム部の光軸平行度に影響を与えないようにするこ
とができる。

【００９７】さらに、本願第３の発明によれば、左右の
プリズム素子又はこれらプリズム素子を保持するための
左右の保持部材に、互いに当接して両プリズム素子の左
右間隔および（上下方向および前後方向の）相対回転位
置を決めるための当接部を設け、これら左右のプリズム
素子又は保持部材間に、上記当接部を圧接させる付勢力
を発生する付勢部材を取り付けているので、プリズムに
外力が作用したときには左右のプリズム素子が適宜離れ
たり相対回転したりする一方、外力がなくなったときに
は付勢力によって当接部同士が当接することにより両プ
リズム素子の左右の間隔および相対回転位置が元に戻
る。このため、外力によって両プリズム素子に修復され
ない光軸平行度のずれが生ずるのを回避することができ
る。

【００９８】しかも、外力が作用しないときには、左右
のプリズム素子又は保持部材が一体化されているので、
上記第２の発明と同様に、プリズム素子それ自体を頭部
装着のための装着部材の一部として用いることができ
る。したがって、装置の構成を簡略化することができ、
画像表示装置の重量を軽減することが可能であるととも
に、顔面への投影面積を小さくすることができる。この
ため、上記第１および第２の発明と同様の効果を得るこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態のるヘッドマウントディ
スプレイの外観図である。

【図２】上記第１実施形態のヘッドマウントディスプレ
イに用いられるプリズム素子の斜視図である。

【図３】上記プリズム素子の形状を説明する図である。

【図４】上記第１実施形態のヘッドマウントディスプレ
イにおける画像表示系の光学作用の説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態のヘッドマウントディス
プレイに用いられるプリズム素子の断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態のヘッドマウントディス
プレイに用いられるプリズム素子の断面図である。

【図７】本発明の第４実施形態のヘッドマウントディス
プレイに用いられるプリズム素子の断面図である。

【図８】本発明の第５実施形態のヘッドマウントディス
プレイに用いられるプリズム素子の断面図である。

【図９】本発明の第６実施形態のヘッドマウントディス
プレイに用いられるプリズム素子の斜視図である。

【図１０】上記第６実施形態におけるプリズム素子の上
面図である。

【図１１】上記第６実施形態のヘッドマウントディスプ
レイの外観図である。

【図１２】本発明の第７実施形態のヘッドマウントディ
スプレイの外観図である。

【図１３】本発明の第８実施形態のヘッドマウントディ
スプレイの上面図である。

【図１４】本発明の第９実施形態のヘッドマウントディ
スプレイに用いられるプリズム素子を接眼側から見た図
である。

【符号の説明】

１ ヘッドマウントディスプレイ ２，１０，１２，１４，１６，２０，２１，３０，４
０，４１ プリズム素子 ３，２５，３１ カバー ４，２１ａ，２６，３０ａ テンプル ５ ケーブル ６ イヤホン ７ 観察者 ８ 液晶ディスプレイパネル １１ 保護シート １３ 保護板 １５ 保護コーティング層 １６ｂ，１６ｃ 凸部 ２０ａ，４０ａ，４１ａ ブラケット ２０ｂ，４０ｃ，４１ｃ 鼻当て ４０ｂ，４１ｂ 位置決め部 ４２ バネ ８ａ バックライト ９ 表示駆動回路

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右一対の表示素子に表示された画像を
   それぞれプリズム素子を通して観察者の左右の眼に導く
   頭部装着型の画像表示装置において、 前記表示素子の周辺をカバー部材で覆うとともに、この
   カバー部材により覆われる以外の部分について前記プリ
   ズム素子の外形形状を用いて装置外観を構成したことを
   特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 前記プリズム素子は、装置上部に配置さ
   れた前記表示素子からの画像光を入射させる第１の面
   と、画像光を観察者の眼に向けて射出する第２の面と、
   この第２の面に対して観察者の眼側と反対側に形成され
   て、前記第１の面から入射した画像光を前記第２の面に
   向けて反射する第３の面とを少なくとも有して構成さ
   れ、 前記プリズム素子のうち前記第２の面と前記第３の面の
   外形形状を用いて装置外観を構成したことを特徴とする
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記プリズム素子の外形形状が装置外観
   として露出していることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記プリズム素子の外面上に設けられた
   シート材，薄板材又はコーティング層が装置外観として
   露出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記プリズム素子の光学有効面外の部分
   に、光学面よりも外方に突出する凸部を形成したことを
   特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 左右一対の表示素子に表示された画像を
   それぞれプリズム素子を通して観察者の左右の眼に導く
   画像表示装置において、 前記プリズム素子は、左眼側のプリズム部と右眼側のプ
   リズム部とが相互につながるように一体形成されている
   ことを特徴とする画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記プリズム素子に、頭部装着用のテン
   プルが取り付けられ又は一体形成されていることを特徴
   とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 【請求項８】 前記プリズム素子と前記テンプルとが、
   このプリズム素子の左右方向ほぼ中央部の一点で連結さ
   れていることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装
   置。
9. 【請求項９】 前記プリズム素子に、頭部装着用の鼻当
   てが取り付けられ又は一体形成されていることを特徴と
   する請求項６又は７に記載の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 左右一対の表示素子に表示された画像
    をそれぞれ左右一対のプリズム素子を通して観察者の左
    右の眼に導く頭部装着型の画像表示装置において、 前記左右のプリズム素子は、互いに当接して両プリズム
    素子の左右間隔および相対回転位置を決めるための当接
    部を有し、 前記左右のプリズム素子間に、前記当接部を圧接させる
    付勢力を発生する付勢部材を取り付けたことを特徴とす
    る画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記当接部が、前記左右のプリズム素
    子のそれぞれの側に、少なくとも３箇所ずつ設けられて
    いることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記左右のプリズム素子に、頭部装着
    用のテンプルが取り付けられ又は一体形成されているこ
    とを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像表示装
    置。
13. 【請求項１３】 前記左右のプリズム素子に、頭部装着
    用の鼻当てが取り付けられ又は一体形成されていること
    を特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の画
    像表示装置。
14. 【請求項１４】 左右一対の表示素子に表示された画像
    をそれぞれ左右一対のプリズム素子を通して観察者の左
    右の眼に導く頭部装着型の画像表示装置において、 前記左右のプリズム素子をそれぞれ保持するための保持
    部材は、互いに当接して両プリズム素子の左右間隔およ
    び相対回転位置を決めるための当接部を有し、 前記左右の保持部材間に、前記当接部を圧接させる付勢
    力を発生する付勢部材を取り付けたことを特徴とする画
    像表示装置。
15. 【請求項１５】 前記当接部が、前記左右の保持部材の
    それぞれの側に、少なくとも３箇所ずつ設けられている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
16. 【請求項１６】 前記左右の保持部材に、頭部装着用の
    テンプルが取り付けられ又は一体形成されていることを
    特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像表示装置。
17. 【請求項１７】 前記左右の保持部材に、頭部装着用の
    鼻当てが取り付けられ又は一体形成されていることを特
    徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の画像表
    示装置。
18. 【請求項１８】 請求項１から１７のいずれかに記載の
    画像表示装置と、この画像表示装置に画像情報を供給す
    る画像情報供給装置とを有して構成されることを特徴と
    する画像表示システム。