JP2004233775A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ無意味に視野を遮ることのない表示部を有するヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】表示デバイス１の像を、眼球２の網膜に結像する接眼光学系は、第１接眼レンズ３と第２接眼レンズ４とから構成されている。第１接眼レンズ３の第１面５、すなわち眼球２に一番近い面の、上下縁面と瞳６とを結んだ接線７と、接眼レンズ３、４の端部の間には、楔状の空間が存在する。この空間にケース８を設け、ケース８と接眼レンズ３、４とを接着剤で接着している。ケース８の外縁は、接線７の外側に出ないようにされている。よって、ケース８が不必要に視野を遮ることが無い。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は頭部に装着して映像を観測するヘッドマウントディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネル（ＬＣＤ）等のディスプレイ上に表示された映像を、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眼鏡タイプの映像表示装置が種々提案され、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれている。
【０００３】
この映像表示装置は、多くの場合、頭に巻いた形で頭部に装着する構成とされ、両眼に対応する位置に映像表示系を形成した両眼タイプと左右眼の一方の眼に対応する位置に映像表示系を形成した片眼タイプとがある。このうち、両眼タイプのものは、主として映像を楽しむための目的に使用されるが、片眼タイプのものは、例えばウエアラブルパソコン等の表示装置等や、作業者に指示を表示する表示装置としての使用方法が期待されている。
【０００４】
片眼タイプのヘッドマウントディスプレイは、左眼と右眼のどちらでも使用できるようにしておくことが好ましい。このようなことができる最も簡単な方式のヘッドマウントディスプレイは、装着時に上下左右方向を反転させて装着するだけで、本体に何も手を加えずに左眼用と右眼用の両用として使用できる方式のものである。
【０００５】
【先行文献１】特開平１１−１３６５９８号公報
【先行文献２】特開平１１−１７４９９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドマウントディスプレイは、その使用の際に使用者の視界を遮ってしまうため、安全性を確保するためには、その表示部の外寸が小さいことが望まれる。しかし、表示部の接眼光学系の開口径は表示する映像の見かけ視界を決める大きなファクタであり、小さくすることができない。そのため使用者の視界を確保するには、接眼光学系の第一面より外に外装部材が見えないことが理想である。しかし、従来は次の以下に述べるように、光学系を外装と固定するためのカシメ部材が必要であり上記のことは達成されていなかった。
【０００７】
この例を図６に示す。図６は、表示部３４の詳細を示している。表示部３４の接眼レンズ３５、３６は、ケース３７中にかしめにより取り付けられている。ＬＣＤ等の表示デバイス３８上に形成された画像を、接眼レンズ３６、３５を介して拡大し、眼の網膜状に表示デバイス３８の像を結像する。
【０００８】
図６から明らかなように、眼３９に最も近い接眼光学系の接眼レンズ３５の眼側の面の外周（上下縁）と瞳を結んだ接線４０の外側に、ケース３７の一部分３７ａが存在する。
【０００９】
このような、眼に最も近い接眼光学系の接眼レンズ３５の眼側の面の外周（上下縁）と眼３９の瞳を結んだ接線４０の外側に存在する部分３７ａのような部材は、ヘッドマウントディスプレイの本来の機能とは関係のない部分であり、視野を妨げるものである。よって、本来ならばない方が好ましい。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、できるだけ無意味に視野を遮ることのない表示部を有するヘッドマウントディスプレイを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系を覆う外装の全部が、前記接眼光学系の第１面（眼側）の上下縁面と瞳とを結ぶ接線より、略内側に存在することを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１２】
本手段においては、接眼光学系の第１面（眼側）の上下縁面と瞳とを結ぶ接線（実際には折線により構成される包絡面となる）より略外側（上下方向）には、接眼光学系を覆う外装部材が存在しない。よって、接眼光学系の第１面（眼側）の上下縁面と瞳とで結ばれる接線より略外側（上下方向）の部分には、視野を遮るものを無くすことができる。
【００１３】
なお、「略内側」とは、厳密に内側でなくても製作誤差の範囲内で内側とみなせる範囲を意味し、これは他の手段（請求項）でも同じである。
【００１４】
前記課題を解決するための第２の手段は頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系を覆う外装の全部が、前記接眼光学系の第１面（眼側）の左右縁面と瞳とを結ぶ接線より、略内側に存在することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１５】
本手段においては、接眼光学系の第１面（眼側）の左右縁面と瞳とを結ぶ接線（実際には折線により構成される包絡面となる）より略外側（左右方向）には、接眼光学系を覆う外装部材が存在しない。よって、接眼光学系の第１面（眼側）の左右縁面と瞳とで結ばれる接線より略外側（左右方向）の部分には、視野を遮るものを無くすことができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記外装と前記接眼光学系の眼側第１群のレンズ系が、当該接眼光学系の眼側第１群のレンズ系の非眼側の面において接合されていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１７】
接眼光学系の第１面（眼側）の上下縁面と瞳とを結ぶ接線、又は左右縁面と瞳とを結ぶ接線と、接眼光学系の眼側第１群のレンズ系の外周との間には、楔状の空間が存在する。よって、この空間を利用して、外装と前記接眼光学系の眼側第１群のレンズ系とを接着等により接合すれば、外装に接眼光学系を取り付けることができ、かつ、前記第１の手段、第２の手段であるもの、又はこの両方の手段であるものが実現できる。
【００１８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、接眼光学系の第一面を持つレンズと外装の一部が、一体形成されていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１９】
本手段においては、接眼光学系の第一面を持つレンズと外装の一部が、一体形成されているので、接眼光学系の第一面を持つレンズを外装に接合する必要が無くなり、製造が容易になる。
【００２０】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分に形成された外装材が、ヘッドマウントディスプレイが顔面に当たったときの緩衝部材を有することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２１】
接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分は、ヘッドマウントディスプレイの本来の機能には寄与しない部分である。よって、この部分（前記第１の手段に関するものにおいては接眼光学系の側方部分、前記第２の手段に関するものについては接眼光学系の上下部分）に、ヘッドマウントディスプレイが顔面に当たったときの緩衝部材を設けることにより、ヘッドマウントディスプレイの機能を害することなく、安全性を高めることができる。
【００２２】
前記課題を解決するための第６の手段は、頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分に形成された外装材が、透過性のある材料で形成された部分を有することを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２３】
接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分にある外装部材は、ヘッドマウントディスプレイの本来の機能には寄与しない部分であり、視界を遮って有害な部分である。よって、この部分を透過性のある材料で形成することにより、視界が遮られるのを防止することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。以下の図においては、視線の上下方向について着目して説明を行うが、視線の左右方向についても同様のことが言える。視線の上下方向、左右方向について、いずれも以下の実施の形態に述べるような方式とすることが望ましいが、いずれか一方にのみ以下の実施の形態に示すような構造を適用するようにしてもよい。
【００２５】
本発明の実施の形態である映像表示装置の例を図５に示す。ヘッドマウントディスプレイ本体部３１は、リアアーム３２、ディスプレイアーム３３、表示部３４、ヘッドホーン３５を主要部として構成されている。
【００２６】
表示部３４はディスプレイアーム３３の先端部に取り付けられており、帯状となったディスプレイアーム３３の後部は、リアアーム３２中の中空部に収納され、装着者の頭部の形状に合わせて伸縮可能なようになっている。ヘッドホーン３５はリアアーム３２に固定されている。
【００２７】
図は、左眼の前に表示部３４が来るようにヘッドマウントディスプレイ本体部３１を装着した場合を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ本体部３１はリアアーム３２により頭部に固定されている。そして、そこからディスプレイアーム３３を引き出して、左眼又は右眼の位置に合わせて使用する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態の第１の例であるヘッドマウントディスプレイの表示部３４の接眼レンズを中心にした部分の概要を説明するための図である。
【００２９】
図において、表示デバイス１の像を、眼球２の網膜に結像する接眼光学系は、第１接眼レンズ３と第２接眼レンズ４とから構成されている。第１接眼レンズ３の第１面５、すなわち眼球２に一番近い面の、上下縁面と瞳６とを結んだ接線７と、接眼レンズ３、４の端部の間には、楔状の空間が存在する。この空間にケース８を設け、ケース８と接眼レンズ３、４とを接着剤で接着している。ケース８の外縁は、接線７の外側に出ないようにされている。よって、ケース８が不必要に視野を遮ることが無い。
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの表示部の概要を示す図である。なお、以下の図においては、本欄において、前出の図に示された構成要素には同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【００３１】
図２（ａ）に示す表示部においては、ケースの後方部９が、第２接眼レンズ３に接着されており、それにケースの前方部１０が接着又は他の取り付け方法により取り付けられている。このようにすれば、ケース８が接線７の外側に出ることを無くすることができ、ケース８が視野を遮ることを防止することができる。
【００３２】
図２（ｂ）は、ケースの後方部９が、第１接眼レンズ３に接着されるようにした例であり、（ａ）と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第３の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの表示部の概要を示す図である。この例においては、第１接眼レンズ３、第２接眼レンズ４は、ケースの後方部９に接着によって固定されている。そして、接線７より外側に飛び出している透明部分１１が存在する。前述のように、接線７より外側の部分は視野を遮るものであるが、本実施の形態においては、少なくともこの部分を透明又は半透明にすることにより、視野が遮られるのを防止している。
【００３４】
その他の点は、図２に示す例と同じである。なお、ケースの後方部９全体を透明部材として、透明部分１１と一体成形するようにしてもよい。また、透明部分１１の端部に、弾力性のある干渉部材を設けることで、ヘッドマウントディスプレイの表示部が眼部周辺に当たった場合の衝撃をやわらげることができる。
【００３５】
図４は、本発明の第４の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの表示部の概要を示す図である。この実施の形態においても、ケース８が接線７の外側に飛び出していない点は、図２に示した例と同じであるが、ケースの後方部９と第１接眼レンズ３が一体成形されている。そして、第２接眼レンズ４は、このケースの後方部９に接着されている。このようにすることにより、第１接眼レンズ３をケース８に取り付ける必要が無くなり、製造が容易となる。また、後方部９が折線７の外側に飛び出しても、透明体であるので、視野を妨げる可能性が小さくなる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、できるだけ無意味に視野を遮ることのない表示部を有するヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例であるヘッドマウントディスプレイの表示部の、接眼レンズを中心にした部分の概要を説明するための図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの、表示部の概要を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの、表示部の概要を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の例であるヘッドマウントディスプレイの、表示部の概要を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの例の概要を示す図である。
【図６】従来のヘッドマウントディスプレイの表示部の例を示す図である。
【符号の説明】
１…表示デバイス、２…眼球、３…第１接眼レンズ、４…第２接眼レンズ、５…第１面、７…接線、８…ケース、９…ケースの後方部、１０…ケースの前方部、１１…透明部分

Claims (6)

1. 頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系を覆う外装の全部が、前記接眼光学系の第１面（眼側）の上下縁面と瞳とを結ぶ接線より、略内側に存在することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系を覆う外装の全部が、前記接眼光学系の第１面（眼側）の左右縁面と瞳とを結ぶ接線より、略内側に存在することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記外装と前記接眼光学系の眼側第１群のレンズ系が、当該接眼光学系の眼側第１群のレンズ系の非眼側の面において接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 接眼光学系の第一面を持つレンズと外装の一部が、一体形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分に形成された外装材が、ヘッドマウントディスプレイが顔面に当たったときの緩衝部材を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 頭部に装着された接眼光学系を用いて表示デバイスの虚像を観測するヘッドマウントディスプレイであって、前記接眼光学系の第１面（眼側）の縁面と瞳とで結ばれる接線より外側の部分に形成された外装材が、透過性のある材料で形成された部分を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

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