JP2004233781A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】表示部を使用しないとき、表示部を視界外に待避させ、視界を確保することができるようにされているヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】（ａ）はディスプレイアーム３を伸ばした図であり、表示部４は、左眼の前に位置している。又、図示していないが、ディスプレイアーム３の先端部と表示部４とは、表示部４が回動可能となるように接続されている。（ａ）に示すような位置から、表示部４を視野外に待避させたいときは、４を回動して３の先端部と平行に近くなるような位置とし、その後、ディスプレイアーム３のパンタグラフ構造を縮めることにより、（ｂ）に示すように、表示部４は、頭部の側方に位置するようになり、視野外に待避される。
【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。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。その例として、特開平８−３０５２９８号に記載されるような方式のものが公知となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３０５２９８号
【発明が解決しようとする課題】
片眼タイプのヘッドマウントディスプレイにおいては、表示部を使用しないとき、表示部を視界外に待避させ、視界を確保することができるようにされていることが好ましい。しかしながら、従来の片眼タイプのヘッドマウントディスプレイにおいては、このような機能を有するものは知られていなかった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、表示部を使用しないとき、表示部を視界外に待避させ、視界を確保することができるようにされ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。
【０００６】
【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、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）が、頭部に装着するためのリアアームと、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記リアアームとを連結するディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが伸縮可能とされていることを特徴とするもの（請求項１）である。
【０００７】
本手段においては、ディスプレイアームが伸縮可能とされているので、表示部を使用するときは、ディスプレイアームを伸ばして表示部を眼前に位置させ、表示部を使用しないときは、ディスプレイアームを縮めて表示部を顔面の側方に待避させることができる。よって、スペースを必要とせず、簡単な構造で、表示部を使用しないとき、表示部を視界外に待避させ、視界を確保可能とすることができる。
【０００８】
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ディスプレイアームが、パンタグラフ構造により伸縮可能とされていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【０００９】
本手段においては、ディスプレイアームが、パンタグラフ構造により伸縮可能とされているので、比較的スペースを必要とせずに、伸縮が可能である。
【００１０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって前記ディスプレイアームが、テレスコープ構造により、伸縮可能とされていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１１】
本手段は、釣り竿や自動車用アンテナに見られるように、多重の筒状体の組み合わせによるテレスコープ構造により、ディスプレイアームの伸縮構造を実現しているので、比較的スペースを必要とせずに、伸縮が可能である。
【００１２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段であって前記ディスプレイアームが、折り畳み構造により伸縮可能とされていることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１３】
本手段においては、折り畳み構造により、ディスプレイアームの伸縮構造を実現しているので、比較的スペースを必要とせずに、伸縮が可能である。
【００１４】
前記課題を解決するための第５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、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）が、頭部に装着するためのリアアームと、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記リアアームとを連結するディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアーム中に引き込まれて収納され、かつ、前記ディスプレイアームは、合わさって円筒を構成する複数の部材からなっており、前記複数の部材は、前記リアアームの外側では伸縮可能な弾性部材により外側から押圧されることにより円筒形を形成しており、前記リアアームの内側では、外側から拘束されていないことを特徴とするもの（請求項５）である。
【００１５】
本手段においては、ディスプレイアームがリアアームから出ている部分では、弾性部材により外側から押圧されているので、複数の部材は集まって筒状体を形成し、その剛性により表示部を支えている。しかし、リアアームの中に引き込まれると、外側からの押圧力が無くなるので、複数の部材はバラバラになり、各部材の剛性は弱くなるので、リアアームの形状に倣って収納される。よって、リアアームの形状を比較的自由に決定することができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第６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、前記表示部が、前記ディスプレイアームとの結合部分で、回動可能に結合されていることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００１７】
本手段においては、ディスプレイアームを縮めるに先立って、表示部を回動させて顔面の前面から待避させ、その上でディスプレイアームを縮めるようにしている。よって、ディスプレイアームを縮める際に、表示部が顔面に接触する可能性を無くすることができる。
【００１８】
【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、本発明の第１の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）を頭部に装着した様子を示す概要図である。ヘッドマウントディスプレイ本体部１は、頭部の後部に装着されて、頭部を挟み込むような弾性を有するリアアーム２と、リアアーム２に取り付けられ、パンタグラフ状で伸縮が可能であるディスプレイアーム３と、ディスプレイアーム３の先端部に取り付けられ、画像の表示を行う表示部４と、リアアーム２に取り付けられた左右のヘッドホーン５を主要部として構成されている。
【００１９】
図１（ａ）はディスプレイアーム３を伸ばした図であり、表示部４は、左眼の前に位置している。又、図示していないが、ディスプレイアーム３の先端部と表示部４とは、表示部４が回動可能となるように接続されている。（ａ）に示すような位置から、表示部４を視野外に待避させたいときは、表示部４を回動してディスプレイアーム３の先端部と平行に近くなるような位置とし、その後、ディスプレイアーム３のパンタグラフ構造を縮めることにより、（ｂ）に示すように、表示部４は、頭部の側方に位置するようになり、視野外に待避される。
【００２０】
この構造では、ディスプレイアーム３を格納するために特別な構造を必要とせず、かつ、パンタグラフ構造という非常に簡単な構造で、ディスプレイアーム３を伸縮させて、表示部４を眼前に配置したり、視野外に待避させたりすることができる。なお、ディスプレイアーム３は、直線状でなく、伸びた状態で、ある程度頭部の形状に沿うような形で円弧又は楕円に近いような形状となるようにすることが好ましい。パンタグラフ構造を採ることにより、ある程度この形状を自由に選ぶことができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。装着の様子は図１に示した実施の形態と同じである。なお、以下の図面において前出の図面に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。又、図２に示す実施の形態は、ディスプレイアーム３の構成を除いて図１に示した実施の形態と同じであるので、図１と異なる部分について説明する。
【００２２】
図２において、３は、３つの部材３ａ、３ｂ、３ｃから成り立っており、部材３ｃはリアアーム２に取り付けられている。そして、部材３ｃの中に部材３ｂが摺動可能に設けられ、部材３ｂの中に部材３ａが摺動可能に設けられている。部材３ａには表示部４が取り付けられているが、表示部４が部材３ａに対して回動可能となっているのは、図１に示した例と同じである。この構造においては、ディスプレイアーム３は、テレスコープ構造を有する部材３ａ、部材３ｂ、部材３ｃを相互に摺動させることにより、伸縮が可能になっている。
【００２３】
図２はディスプレイアーム３を伸ばした図であり、表示部４は、左眼の前に位置している。図に示すような位置から、表示部４を視野外に待避させたいときは、表示部４を回動して部材３ａの先端部と平行に近くなるような位置とし、その後、部材３ａ、部材３ｂ、部材３ｃを相互に摺動させてディスプレイアーム３を縮めることにより、表示部４は、頭部の側方に位置するようになり、視野外に待避される。
【００２４】
この構造では、ディスプレイアーム３を格納するために特別な構造を必要とせず、かつ、テレスコープ構造という非常に簡単な構造で、ディスプレイアーム３を伸縮させて、表示部４を眼前に配置したり、視野外に待避させたりすることができる。なお、この構造では、部材３ａ、部材３ｂ、部材３ｃが相互にスライド可能であるためには、これらが直線状か、同一の半径を有する円弧の形状をしている必要がある。
【００２５】
図３は、本発明の第３の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。装着の様子は図１に示した実施の形態と同じである。なお、この実施の形態は、図１に示した実施の形態とは、ディスプレイアーム３の構造及びディスプレイアーム３がリアアーム２でなくヘッドホーン５に取り付けられている点のみが異なっているので、異なっている部分について説明する。
【００２６】
ディスプレイアーム３は、部材３ｄ〜３ｇからなり、これらの部材は互いに蝶番６で結合されている。そして、部材３ｇはヘッドホーン５に固定され、部材３ｄの先端部には表示部４が蝶番６で固定されている。
【００２７】
（ａ）は、ディスプレイアーム３を伸ばした状態を示すものであり、表示部４は、眼前に位置している。（ａ）のような位置から、表示部４を視野外に待避させたいときは、表示部４を９０°回動して部材３ｄに当接するようにして、その後、各蝶番６の位置でディスプレイアーム３を折り畳む。すると、ディスプレイアーム３は（ｂ）のように折り畳まれ、表示部４は、視野外に待避できる。このような構成において、（ａ）のような位置を安定に保つためには、各部材３ｄ〜３ｇ及び表示部４にストッパを設け、これらが蝶番６を中心に回動しないようにすることが好ましい。
【００２８】
図４は、本発明の第４の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。装着の様子は図１に示した実施の形態と同じである。
【００２９】
（ａ）は、ディスプレイアーム３を伸ばした状態を示すものであり、表示部４は、眼前に位置している。ここで、ディスプレイアーム３は、（ｃ）に示すように、複数の単位部材８からなり、リアアーム２の外に出た状態では単位部材８が組み合わされて（ｃ）に示すような円筒を構成するようにされている。単位部材８がこのような円筒を形成するためには、外側から押圧する力が必要であり、それを伸縮可能な弾性体７が付与している。すなわち、弾性体７は、それ自身が蛇腹構造で伸縮可能であると共に、円筒形となったディスプレイアーム３を外側から押圧し、ちょうど桶のたがのようにしてディスプレイアーム３の円筒形状を保っている。ただし、（ｃ）では、弾性体７の図示を省略している。
【００３０】
（ａ）の状態から表示部４を視野外に待避させたいときは、ディスプレイアーム３の先端部に回動可能に保持されている表示部４を回動してディスプレイアーム３の先端部（ディスプレイアーム３の長手方向）と平行にし、ディスプレイアーム３をリアアーム２の中に押し込んで収納する。リアアーム２の内部には、ディスプレイアーム３の直径よりも大きく、かつ弾性体７が浸入できない内径を有する穴が形成されており、単位部材８がリアアーム２の内部に入ると、弾性体７による外側からの押圧力が無くなるため、単位部材８がばらけた状態となる。すると、円筒形であったときのディスプレイアーム３が全体として持っていた剛性が失われ、細い単位部材８のみの剛性となる。よって、単位部材８は、リアアーム２の形状の沿って変形し、リアアーム２内に収納される。このようにして（ｂ）に示すように、表示部４は、視野外に待避した状態となる。この実施の形態においては、単位部材８が弾性体７で覆われているため、人間が機構に触れた場合の安全性も確保できる。
【００３１】
この実施の形態で注目すべき点は、（ａ）における引き出されたディスプレイアーム３の曲率半径とリアアーム２の曲率半径が大きく違うことである。すなわち、ディスプレイアーム３の曲率半径はなるべく顔面横側に沿うように大きくされているが、リアアーム２の曲率半径は後頭部に沿うように小さくされている。もし、ディスプレイアーム３が剛体であると、このように曲率半径の違うリアアーム２の中に収納することができない。しかし、前述のように、ディスプレイアーム３はリアアーム２の中ではバラバラになり、個々の単位部材８が収納されることになるので、リアアーム２のような小さな曲率半径を有する部分の中にも収納が可能である。なお、以上に説明したように、ディスプレイアーム３は、引き出された状態では、円筒状となり、しかも顔面の側面に沿った大きな曲率半径を有した円弧又は楕円の一部となるような形状とされている。ただし、滑らかであれば、別の形状としてもよい。
【００３２】
なお、以上の実施の形態においては、リアアーム内にディスプレイアームを収納する例を示したが、収納部をリアアームと別機構として設けた場合においても、以上の実施の形態が適用できることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示部を使用しないとき、表示部を視界外に待避させ、視界を確保することができるようにされ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】本発明の第１の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子を示す概要図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態であるヘッドマウントディスプレイの、ヘッドマウントディスプレイ本体部を頭部に装着した様子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
３ａ〜３ｇ…部材
４…表示部
５…ヘッドホーン
６…蝶番
７…弾性体
８…単位部材

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、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）が、頭部に装着するためのリアアームと、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記リアアームとを連結するディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが伸縮可能とさ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。
2. 前記ディスプレイアームが、パンタグラフ構造により伸縮可能とされてい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. 前記ディスプレイアームが、テレスコープ構造により、伸縮可能とされてい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。
4. 前記ディスプレイアームが、折り畳み構造により伸縮可能とされてい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。
5. 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、頭部に装着される部分（ヘッドマウントディスプレイ本体部）が、頭部に装着するためのリアアームと、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記リアアームとを連結するディスプレイアームとを有し、前記ディスプレイアームが前記リアアーム中に引き込まれて収納され、かつ、前記ディスプレイアームは、合わさって円筒を構成する複数の部材からなっており、前記複数の部材は、前記リアアームの外側では伸縮可能な弾性部材により外側から押圧されることにより円筒形を形成しており、前記リアアームの内側では、外側から拘束されていないことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記表示部が、前記ディスプレイアームとの結合部分で、回動可能に結合されてい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項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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