JP2004233776A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】操作部材の操作性を良くしたヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】（ａ）は、左眼の前に表示部４が来るようにヘッドマウントディスプレイ本体部１を装着した場合を示す。ヘッドマウントディスプレイ本体部１はリアアーム２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３を引き出して、左眼の位置に合わせて使用する。図においては、操作ボタン６は、ヘッドホーン５に取り付けられており、表示部４が移動しても移動しない。図においては３つの操作ボタン６が設けられているが、これらの形状は各々異なっている。よって、これらの操作ボタン６の操作を手７で行うとき、どの操作ボタン６に触っているかを直接視認することはできないが、操作ボタン６に触ったときの触覚で区別をすることができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顔面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と提案され、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、頭に巻いた形で顔面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。いずれの場合も、表示画面の切り替え等、画像表示を操作する操作ボタン等の操作部材が必要とされる。
【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】
【特許文献１】特開平１１−１３６５９８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４９９１号公報
【発明が解決しようとする課題】
このようなヘッドマウントディスプレイにおいて、表示装置等を操作するためのコントローラには、通常、多数のボタン等の操作部材が取り付けられており、その操作部材を押すなどの行為により操作を行う。しかしながら、ヘッドマウントディスプレイの場合、使用者の視線を遮って映像を表示するため、コントローラにボタンなどがどこにあるか分かりにくいという問題があった。
【０００６】
前記特許文献２ではボタンの配置を、コントローラを構成する異なる面に配置することで、ボタンの位置を目視確認することを不要として、この問題を解決している。しかし、この場合あまり多くのボタンは配置できず、またヘッドマウントディスプレイ本体とは別のコントローラ上に配置している。そのためコントローラとディスプレイ本体をケーブルなどで接続する必要があった。
【０００７】
又、前記特許文献１では、両眼に映像を投影するヘッドマウントディスプレイの操作スイッチを、ヘッドマウントディスプレイ本体に取り付けている。しかし、単眼用のヘッドマウントディスプレイの場合、映像を投影する眼を入れ替えることがあるため、入れ替えによって操作感があまり変わらないように操作スイッチを構成する必要がある。又、特に、装着時に上下左右方向を反転させて装着することにより使用する眼を入れ替える方式のヘッドマウントディスプレイにおいては上下左右方向を反転させても、操作部材の相対的位置が変わらないことが好ましく、又、その相対的位置関係が表示装置に映し出されるようにしておくことが好ましい。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、操作部材の操作性を良くしたヘッドマウントディスプレイ、操作部材の状態が表示部に表示可能となってい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。
【０００９】
【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、映像を片眼に投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、使用する眼に応じて反転して頭部に装着する方式のヘッドマウントディスプレイであって、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材が、頭部に装着される部分に取り付けられており、前記操作部材のうち少なくとも一つは、他の前記操作部材と形状又は寸法の少なくとも一方が異なっていることを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１０】
本手段においては、操作部材をヘッドマウントディスプレイのうち頭に装着される部分（「ヘッドマウントディスプレイ本体部」と言うことがある）に取り付けている。この部分に操作部材を取り付けた場合、使用時に使用者が操作部材を直接視認することができない。よって、これらの操作部材のうち少なくとも一つは、他の前記操作部材と形状又は寸法の少なくとも一方が異なるようにされている。
【００１１】
実際には、全ての操作部材は、その形状と寸法が同じものが無いようにしておくことが好ましい。このようにすれば、操作者は、操作部材の位置を探ることなく、触覚で操作部材の種別を判別することができ、操作性が良い操作ボタンとすることができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記操作部材の少なくとも１つが上下対称の形状を有しているか、同じ機能を発現させるための複数の前記操作部材が上下対称に設けられているかの少なくとも一方を満足することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１３】
本手段のヘッドマウントディスプレイ本体部は、左眼用として使用するときと右眼用として使用するときで上下左右が反転する。よって、操作部材を上下対称の形状にしておくか、同じ機能を発現させる複数の操作部材を上下対称になるように設けておくかのいずれかを行うことにより、操作部材の形状や又は配置が、左眼用として使用するときと右眼用として使用するときで変化せず、操作性の良いものとなる。
【００１４】
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、前記表示部が前記固定部に対して移動可能に設けられており、前記操作部材は前記固定部に設けられていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１５】
ヘッドマウントディスプレイにおいては、装着者の頭部の形状に合わせるため、固定部に対して表示部が移動可能とされているものがある。このような場合において、本手段においては、操作部材が固定部に設けられているので、表示部を移動させても操作部材の位置が変わらず、操作性の良いものとなる。
【００１６】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、頭部に装着される部分に音声出力部を有し、前記操作部材が前記音声出力部に設けられていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１７】
音声出力部は、人間の耳部に装着されるので、音声出力部に操作部材を設けておけば、人間が操作部材の位置を感覚的に認識し易く、操作性の良いものとなる。
【００１８】
前記課題を解決するための第５の手段は、映像を眼に投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、前記表示部が前記固定部に対して移動可能とされており、その移動により使用する眼の前方に前記表示部を位置させることが可能なヘッドマウントディスプレイであって、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材、又はそれを含む複数の操作部材が前記表示部に取り付けられていることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１９】
本手段においては、操作部材が表示部に取り付けられているので、人間が操作部材の位置を感覚的に認識し易く、操作性の良いものとなる。
【００２０】
前記課題を解決するための第６の手段は、映像を投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材、又はそれを含む複数の操作部材が頭部に装着される部分に取り付けられており、前記表示部に前記操作部材を表示する機能を有することを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２１】
本手段においては、操作部材がヘッドマウントディスプレイ本体に取り付けられているので、その配置等を視認しにくい。よって、その操作部材の配置を表示部に表示するようにしている。これにより、操作部材の配置を忘れたような場合でも、容易にその配置を把握することができる。
【００２２】
前記課題を解決するための第７の手段は前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、前記表示部に前記操作部材の配置を表示する機能を有することを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２３】
請求項１から請求項５のうち、左眼用として使用する場合と右眼用として使用する場合に上下左右を反転させて使用するものにおいては、操作部材の上下が反転する。よって、これに応じて表示方法を上下反転させて表示するようにすれば、特に、操作部材の位置を認識することが容易となる。
【００２４】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第６の手段又は第７の手段であって、前記操作部材の形状、又は前記操作部材が複数ある場合における相互の大小関係の少なくとも一方を表示する機能を有することを特徴とするもの（請求項８）である。
【００２５】
操作部材の配置の表示を行う場合に、操作部材の形状、又は相互の大小関係の少なくとも一方を、共に表示することにより、個々の操作部材の区別がつきやすくなり、その位置がより明確になる。
【００２６】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第６の手段から第８の手段のいずれかであって、前記操作部材が接触センサを有し、接触されている前記操作部材が他と識別可能な方法で表示されることを特徴とするもの（請求項９）である。
【００２７】
操作部材を操作するとき、指で触ることにより操作を行うが、各操作部材にタッチセンサを設けておき、指が触っている操作部材の表示を、他の操作部材の表示と区別する（例えば、色や明るさを変えたり、点滅させたりする）ようにすれば、どの操作部材を操作しようとしているのかを、間接的に目視確認することができ、操作が容易となる。
【００２８】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、接触されている前記操作部材があるときのみ、操作部材の配置が表示されることを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００２９】
本手段においては、接触されている前記操作部材があるときのみ、操作部材の配置が表示されるので、操作を行わないときには、表示画面を広く使うことができる。
【００３０】
前記課題を解決するための第１１の手段は、前記第９の手段であって、前記識別可能な方法が、接触されている前記操作部材のみを表示する方法であることを特徴とするもの（請求項１１）である。
【００３１】
本手段においては、接触されている操作部材のみを表示することにより、表示装置内での操作部材表示面積を少なくすることができる。
【００３２】
【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。図１は、ヘッドマウントディスプレイ本体部の概要を示す図である。ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、リアアーム２、ディスプレイアーム３、表示部４、ヘッドホーン５を主要部として構成されている。
【００３３】
表示部４はディスプレイアーム３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３の後部は、リアアーム２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５はリアアーム２に固定されている。
【００３４】
この方式のヘッドマウントディスプレイ本体部１においては、ディスプレイアーム３はリアアーム２の片側にしか収納されておらず、表示部４を左眼の前に配置する場合には図１に示されたような姿勢で使用し、表示部４を右眼の前に配置する場合は、図１に示された姿勢から１８０°回転させ、上下左右を反対にした姿勢で使用する。
【００３５】
このようなヘッドマウントディスプレイ本体部１に、表示部４に表示される画像を操作する操作部材である操作ボタン６を取り付けたものの第１の例の概要図を、図２に示す。以下の図においては、前出の図において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。図２（ａ）は、左眼の前に表示部４が来るようにヘッドマウントディスプレイ本体部１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１はリアアーム２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３を引き出して、左眼の位置に合わせて使用する。
【００３６】
図においては、操作ボタン６は、ヘッドホーン５に取り付けられており、表示部４が移動しても移動しない。図においては３つの操作ボタン６が設けられているが、これらの形状は各々異なっている。よって、これらの操作ボタン６の操作を手７で行うとき、どの操作ボタン６に触っているかを直接視認することはできないが、操作ボタン６に触ったときの触覚で区別をすることができる。
【００３７】
図２（ｂ）は、右眼の前に表示部４が来るようにヘッドマウントディスプレイ本体部１を装着した場合を示す図である。この場合、ディスプレイアーム３は右側に移動し、リアアーム２から引き出されることにより、表示部４を右眼の前に位置させることができる。この状態で、左耳部にあったヘッドホーン５は右耳部に移動し、右耳部にあったヘッドホーン５は左耳部に移動するが、新しく左耳部を覆うことになったヘッドホーン５にも、操作ボタン６’が取り付けられている。
【００３８】
そして、その配置や形状は、（ａ）において左耳部のヘッドホーン５に取り付けられていたものと同じであり、その機能も同じである。よって、装着者は、（ａ）の場合も（ｂ）の場合も全く同じ動作により操作ボタン６，６’を操作することができる。
【００３９】
このような操作ボタン６、６’の役割としては、映像のオン・オフ、映像の種類の切り換え、音声のボリュームの調整、電源のオン・オフ等がある。又、ディスプレイアーム３のリアアーム２からの引き出し、引き込みを電動で行うものにおいては、その操作スイッチの役割を果たさせることもできる。
【００４０】
一方、ディスプレイアーム３に、表示部４に表示される画像を操作する操作部材である操作ボタン６を取り付けたヘッドマウントディスプレイ本体部１の第２の例の概要図を、図３に示す。図３は、ディスプレイアーム３に操作ボタン６を取り付けたものである。図３（ａ）は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を、左眼位置に表示部４が来るように装着した場合の様子を示している。この実施の形態においては、ディスプレイアーム３に操作ボタン６が取り付けられている。
【００４１】
図においては３つの操作ボタン６が設けられているが、これらの形状は各々異なっている。よって、これらの操作ボタン６の操作を手で行うとき、どの操作ボタン６に触っているかを直接視認することができないが、操作ボタン６に触ったときの触覚で区別をすることができる。
【００４２】
図３（ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を、右眼位置に表示部４が来るように装着した場合の様子を示している。この場合、ディスプレイアーム３が右側に移動するのに伴って、操作ボタン６も顔面の右側に移動する。よって、操作ボタン６の操作が右手を使用して行われるようになる。しかし、操作ボタン６の前後の配列の関係は変わらないので、位置関係は把握しやすく、かつ、前述のように操作ボタン６の形状が各々異なっているので、触覚により容易に操作ボタン６の判別を付けることができる。
【００４３】
なお、図３の例においては、操作ボタン６の形状は、○、□、☆型としている。○と□は上下対称であるが、☆は上下対称でない。よって、これを上下対称な形、例えば正六角形に変えれば、図３（ａ）の場合も、（ｂ）の場合も、操作ボタン６の形状は、上下については同じとなる。
【００４４】
なお、これらの操作ボタン６は、形状を変えて触覚により区別可能としたが、これ以外も、例えば、相互に寸法を変えておくことによっても、触覚により判別可能なようにすることができる。
【００４５】
ところで、これら操作ボタン６の配列は、前後関係は同一に保たれるが、これを顔面の中心を中心とした左右関係の配列としてみた場合に、左右関係が反転するので、慣れない装着者がまごつく場合がある。このようなことを防ぐために、操作ボタン６の配列を表示部４に表示することが好ましい。この例を図４に示す。
【００４６】
図４（ａ）は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を、左眼位置に表示部４が来るように装着した場合の様子を示している。この場合、操作ボタン６は、顔面の中心から見て左側にあり、操作ボタン表示９は、顔面の中心側から、○、□、☆のように並んでいる。よって、表示部４の表示画面８においては、その左側に、中央部より○、□、☆のように並べて表示する。
【００４７】
なお、各操作ボタン６の相互間に大小関係がある場合には、表示部４の表示画面８の表示が、その大小関係を反映するようにすることにより、一層操作ボタンの配置が分かりやすくなる。
【００４８】
ところで、図４（ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ本体部１を、右眼位置に表示部４が来るように装着した場合の様子を示している。この場合、操作ボタン６は、顔面の中心から見て右側にあり、操作ボタン表示９は、顔面の中心側から○、□、☆のように並んでいる。よって、表示部４の表示画面８においては、その右側に、中央部より○、□、☆のように並べて表示する。
【００４９】
ヘッドマウントディスプレイ本体部１が図４（ａ）のような位置にあるのか図４（ｂ）のような位置にあるのかを検出する方法の一例として、ヘッドマウントディスプレイ本体部１に重力センサを取り付けておき、重力の働く方向を識別することによって、両者を判別することができる。さらに、ディスプレーアームが関節構造を有し、表示部４を上下方向に移動できるものがある。このようなものについては、関節部の折れ曲がりの方向により、両者を区別することができる。
【００５０】
又、各操作ボタン６にタッチセンサ（圧力センサ、押しボタンスイッチ等でも可）、を付けておき、手７で触っているボタンの画像を他の画像と区別できるように（色や輝度を変える、点滅表示をさせる等）してもよい。すると、操作しようとしている操作ボタン６が表示部４の表示画面上において確認できるようになるので、操作ミスを起こすことが少なくなる。
【００５１】
また、操作ボタンや、操作ボタンを固定している部分に、指が接触している位置を検出できる接触センサを用いれば、操作ボタンに対する指の相対的な位置を検出できる。検出された指の位置を画面上に表示すれば、さらに操作ミスを防ぐことができる。
【００５２】
又、これらの操作ボタン６の表示は、普段は表示されていない方が、他の画像を見るためには好ましい。よって、タッチセンサにより手７で触っている操作ボタン６があるときのみ、全体の操作ボタン６の画像、又は手７で触っている操作ボタン６の画像のみを表示するようにしてもよい。
【００５３】
又、図示を省略するが、これら操作ボタン６をディスプレイアーム３でなく、リアアーム２に取り付けるようにしてもよい。操作ボタン６の操作位置が後側になるので多少操作性は落ちるが、リアアーム２は固定部であるので、その位置が固定される効果がある。
【００５４】
図５は、操作ボタン６を、表示部４の裏面に取り付けた例を示す図である。操作ボタン６は表示部４の裏面に２個取り付けられ○と□の形をしている。（ａ）が左眼位置に表示部４が来るように装着した場合、（ｂ）が右眼位置に表示部４が来るように装着した場合を示す図である。図に示すように、操作ボタン６は○と□であるので、いずれの場合も形は変わらないが、左右位置が反転している。よって、もし、図４に示すように、操作ボタン６の配置を画像表示する場合には、左右を反転することが極めて必要である。
【００５５】
なお、以上説明した例においては、左眼用に着用する場合と、右眼用に着用する場合とで、表示画面が１８０°回転する。よって、どちらの使用方法であるかによって、画像表示を１８０°回転させて表示する必要がある。これは、前述のように、例えば、重力センサにより、左眼用に着用しているのか、右眼用に着用しているのかを判定し、それに応じて画像処理装置によって切り替えを行うことによって実現できる。
【００５６】
図６は、今まで説明した方式のヘッドマウントディスプレイ本体部と異なった方式のヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。ヘッドマウントディスプレイ１は、リアアーム２により頭部に固定され、リアアーム２にはディスプレイアーム３が取り付けられているが、このディスプレイアーム３は、リアアーム２の左右に渡って掛け渡されている。
【００５７】
そして、ディスプレイアーム３の顔面部分には、表示部４が左右にスライド可能に設けられている。この表示部４を左右にスライドさせることによって、どちらの眼で使用するのかを決定する。このようにスライドさせるのではなく、左右の眼に相当する固定の位置に、付け替えが可能とされるようにしてもよい。この表示部４の裏面に操作ボタン６が設けられている。この操作ボタン６の機能は今まで説明したものと同じであるが、この場合には、左眼で使用する場合と右眼で使用する場合とで画像を反転する必要はない。しかし、操作ボタン６の像を表示画面に表示する場合には、左眼で使用する場合と右眼で使用する場合とで表示位置を換えるようにすることが好ましい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、操作部材の操作性を良くしたヘッドマウントディスプレイ、操作部材の状態が表示部に表示可能となってい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】ヘッドマウントディスプレイ本体部の概要を示す図である。
【図２】図１に示すヘッドマウントディスプレイ本体部１に、操作ボタンを取り付けたものの第１の例を示す概要図である。
【図３】ディスプレイアームに操作ボタンを取り付けた例を示す概要図である。
【図４】表示器の画面に操作ボタンの配列を表示するようにした例を示す概要図である。
【図５】操作ボタンを、表示部の裏面に取り付けた例を示す図である。
【図６】別の方式のヘッドマウントディスプレイ本体部を示す概要図である。
【符号の説明】
１…ヘッドマウントディスプレイ本体部、２…リアアーム、３…ディスプレイアーム、４…表示部、５…ヘッドホーン、６、６’…操作ボタン、７…手、８…表示部、９…操作ボタン表示

Claims (11)

1. 映像を片眼に投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、使用する眼に応じて反転して頭部に装着する方式のヘッドマウントディスプレイであって、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材が、頭部に装着される部分に取り付けられており、前記操作部材のうち少なくとも一つは、他の前記操作部材と形状又は寸法の少なくとも一方が異なっていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記操作部材のうち少なくとも１つが上下対称の形状を有しているか、同じ機能を発現する複数の前記操作部材が上下対称に設けられているかの少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記表示部が前記固定部に対して移動可能に設けられており、前記操作部材は前記固定部に設けら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. 頭部に装着される部分に音声出力部を有し、前記操作部材が前記音声出力部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３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。
5. 映像を眼に投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、前記表示部が前記固定部に対して移動可能とされており、その移動により使用する眼の前方に前記表示部を位置させることが可能なヘッドマウントディスプレイであって、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材、又はそれを含む複数の操作部材が前記表示部に取り付けられていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
6. 映像を投影する表示部と、前記表示部を使用者の頭部に固定する固定部とを有し、少なくとも前記表示部に表示される画像を操作するための一つ以上の操作部材、又はそれを含む複数の操作部材が頭部に装着される部分に取り付けられており、前記表示部に前記操作部材を表示する機能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。
7. 前記表示部に前記操作部材の配置を表示する機能を有することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項の記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 前記操作部材の形状、又は前記操作部材が複数ある場合における相互の大小関係の少なくとも一方を表示する機能を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 前記操作部材が接触センサを有し、接触されている前記操作部材が他と識別可能な方法で表示されることを特徴とする請求項６から請求項８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。
10. 接触されている前記操作部材があるときのみ、操作部材の配置が表示されることを特徴とする請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイ。
11. 前記識別可能な方法が、接触されている前記操作部材のみを表示する方法であることを特徴とする請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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