JP2005215100A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 装着者が表示部の姿勢調整を行っているときに、支持部が前進・後退することを防止可能なヘッドマウントディスプレイを提供する。
【解決手段】 表示部６を６Ａの位置とすると、表示部姿勢センサにより待機位置となったことが検出され、制御系に伝えられる。すると制御系は、ディスプレイアーム駆動系に指令を出し、ディスプレイアーム５を後退限位置センサの出力がオンとなるまで、すなわち、第２の位置である後退限まで後退させ、ディスプレイアーム５を収納部４内に収納する。しかし、タッチセンサ７を設け、装着者が表示部６に触れているときは、ディスプレイアーム５の前進・後退を行わないような制御を行っている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、本発明は頭部に装着して映像を観察するヘッドマウントディスプレイに関するものである。

近年、液晶パネル（ＬＣＤ）等の標示デバイス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。

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（特許文献１）、特開平１０−１１１４７０号公報（特許文献２）に記載されるような方式のものが公知となっている。

特開平８−３０５２９８号 特開平１０−１１１４７０号公報

本出願人は、このような公知のヘッドマウントディスプレイ装置とは異なる、全く新しい方式のヘッドマウントディスプレイについて、特願２００２−３７１９９4号として特許出願を行っている。その発明によれば、頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ本体部は、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と、リアアームに取り付けられた左右のヘッドホーン（リアアームとヘッドホーンは保持部に対応する）と、画像を表示する表示部と、先端部に表示部を取り付けたディスプレイアーム（支持部）とを主要部として構成されている。

さらに本出願人は、表示部の姿勢を変えることにより、自動的にディスプレイアームが待避位置に後退するような改良発明を行い特願２００３−２３７４２号として特許出願を行っている。

このようなヘッドマウントディスプレイの１例を図１１に示す。なお、図１１に示すものは前述のとおり、新しい方式で公知のものではなく、前記特許文献１、特許文献２に記載されているような公知のものとは異なっている。図１１は、ヘッドマウントディスプレイを人間が頭部Ｈに装着した状態を示すものである。ヘッドマウントディスプレイ５１のリアアーム５２は弾性を有し、その両端部にはヘッドホーン５３が取り付けられ、人間の頭部Ｈを後頭部から挟み込んで、ヘッドマウントディスプレイ５１を人間の頭部Ｈに固定するようになっている。リアアーム５２とヘッドホーン５３とが保持部を構成している。また、リアアーム５２には、収納部５４が収納部取付部５４ａによって取り付けられている。

そして、収納部５４には、支持部であるディスプレイアーム５５が摺動可能に保持され、矢印に示す方向に後退させることにより収納部５４中に収納されるようになっている。ディスプレイアーム５５の先端には表示部５６が取り付けられている。

表示部５６は、実線で示される位置が画像観察位置であり、この位置で画像が観察される。２点鎖線で示される５６Ａの位置は、待避位置であり、画像を観察しないとき、視野をある程度確保できるような位置とされる。

表示部５６の中には図示しない表示部姿勢センサ（マイクロスイッチのようなもの）が取り付けられており、ディスプレイアーム５５との位置関係に伴ってオン、オフすることにより、表示部５６が画像観察位置にあるか待避位置にあるかが分かるようになっている。

今、表示部５６が実線で示される画像観察位置より矢印のように、２点鎖線で示される待避位置５６Ａに移動させられたとすると、表示部姿勢センサがそれを感知して収納部５４の中にある制御部に信号を伝達し、それにより制御部は、ディスプレイアーム５５駆動装置を駆動して、ディスプレイアーム５５を矢印のように後退させて収納部５４中に収納する。ディスプレイアーム５５が収納部５４中に収納されたときの表示部５６の位置を２点鎖線５６Ｂで示す。

しかしながら一方、表示部５６の位置調整を、装着者が手で行えるようにしておくことが、装着者によって頭部の形状、保持部の装着状態、眼の位置が異なるため好ましい。さらに、ディスプレイアーム５５が後退位置にある場合でも、表示部の姿勢を手で調整することがある。

このような場合に、装着者が表示部５６の位置調整を手で行っているときに、誤って、前記の前進・後退スイッチに触ってしまったり、表示部５６を待避位置にしてしまうことがある。その場合に、上記のような自動の支持部後退機能が働くと、使用者が予知しない表示部５６の移動が起こり好ましくない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、装着者が表示部の姿勢調整を行っているときに、支持部が前進・後退することを防止可能な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。

前記課題を解決するための第１の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が待避位置にあるときは、前記支持部を前記第２の位置に後退させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を後退させる動作を停止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（請求項１）である。

本手段においては、表示部姿勢センサが、表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出し、表示部が待避位置（画像を観察できなくなる位置）にあるときは、支持部を第２の位置（装着者の顔の側面の所定の位置）に後退させる動作を自動で行う。

よって、装着者が、表示部を待機位置にすれば、支持部が自動で後退して表示部が顔面側方に位置するようになる。このように、支持部を後退させることを手で行う必要が無く操作が簡単である。

しかも、タッチセンサが表示部に装着者が接触していることを検出している間は、支持部が後退しないようにしているので、装着者が表示部の姿勢調整を手で行っている場合に、誤って待機位置にしても、支持部が自動的に移動することがないので、予期しない表示部の移動が発生しない。

前記課題を解決するための第２の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が画像観察位置にあるときは、前記支持部を前記第１の位置に前進させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を前進させる動作を停止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（請求項２）である。

本手段においては、表示部が画像観察位置にあるときは、支持部を第１の位置（表示部を装着者の眼前に位置させる位置）に前進させるようにしている。よって、装着者が、表示部を画像観察位置にすれば、支持部が自動で前進して表示部が眼の前に位置するようになり、操作が簡単になる。

しかも、タッチセンサが表示部に装着者が接触していることを検出している間は、支持部が前進しないようにしているので、装着者が表示部の姿勢調整を手で行っている場合に、誤って画像観察位置にしても、支持部が自動的に移動することがないので、予期しない表示部の移動が発生しない。

前記課題を解決するための第３の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第１の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第１の位置に移動させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を前進させる動作を停止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（請求項３）である。

本手段は、前記第２の手段とは、支持部の前進のさせ方が、表示部の姿勢によるのではなく、トリガーとなるセンサの出力又はスイッチによる点が異なっているだけであり、前記第２の手段と同様の作用効果を有する。

前記課題を解決するための第４の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第２の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第２の位置に移動させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を後退させる動作を停止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（請求項４）である。

本手段は、前記第１の手段とは、支持部の後退のさせ方が、表示部の姿勢によるのではなく、トリガーとなるセンサの出力又はスイッチによる点が異なっているだけであり、前記第１の手段と同様の作用効果を有する。

前記課題を解決するための第５の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が待避位置にあるときは、前記支持部を前記第２の位置に後退させるものにおいて、前記支持部が前記第１の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を後退させる動作を停止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（請求項５）である。

本手段においては、支持部の後退のさせ方は前記第１の手段と同じであるが、支持部が第１の位置になってから所定の時間の間は、支持部を後退させる動作を停止するようにしている。

装着者が表示部の姿勢調整を行うのは、支持部が第１の位置となった直後からしばらくの時間の間であることが殆どである。よって、この時間の間、支持部を後退させる動作を停止するようにしてやれば、人間が表示部の姿勢調整を行っているときに誤って待避位置としても、支持部が後退することはなくなる。所定の時間は、通常、人間が表示部の姿勢調整をするのに必要とする時間より少し長めとし、適宜決定できる。又、この時間を設定により可変とするようにしてもよい。

前記課題を解決するための第６の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が画像観察位置にあるときは、前記支持部を前記第１の位置に前進させるものにおいて、前記支持部が前記第２の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を前進させる動作を停止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（請求項６）である。

本手段においては、支持部の前進のさせ方は前記第２の手段と同じであるが、支持部が第２の位置になってから所定の時間の間は、支持部を前進させる動作を停止するようにしている。よって、前記第５の手段と同様の作用効果を奏する。

前記課題を解決するための第７の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第１の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第１の位置に移動させるものにおいて、前記支持部が前記第２の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を前進させる動作を停止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（請求項７）である。

本手段は、前記第６の手段とは、支持部の前進のさせ方が、表示部の姿勢によるのではなく、トリガーとなるセンサの出力又はスイッチによる点が異なっているだけであり、前記第６の手段と同様の作用効果を有する。

前記課題を解決するための第８の手段は、頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第２の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第２の位置に移動させるものにおいて、前記支持部が前記第１の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を前進、後退させる動作を停止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（請求項８）である。

本手段は、前記第５の手段とは、支持部の後退のさせ方が、表示部の姿勢によるのではなく、トリガーとなるセンサの出力又はスイッチによる点が異なっているだけであり、前記第７の手段と同様の作用効果を有する。

前記課題を解決するための第９の手段は、前記第１から第８の手段のいずれかであって、前記表示部に近接センサが設けられ、当該近接センサが表示部が物体に近接したことを検知したとき、前記支持部の前進・後退の動作を停止する機能を有することを特徴とするもの（請求項９）である。

支持部を前進・後退させるときは、表示部が装着者の顔に当たらないような軌道を描いて前進・後退を行うようにすることが好ましい。しかし、装着者が眼鏡をかけていたような場合や、表示部の姿勢によっては、表示部が装着者の顔に当たる可能性がある。

本手段においては、表示部に近接センサを設け、表示部が物体の近傍に位置するようになったら、支持部の前進・後退を停止するようにしているので、表示部が装着者の顔や眼鏡に当たる可能性を低く抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、装着者が表示部の姿勢調整を行っているときに、支持部が前進・後退することを防止可能なヘッドマウントディスプレイを提供することができる。

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の実施の形態の例を示す概要図であり、ヘッドマウントディスプレイを人間が頭部Ｈに装着した状態を示すものである。ヘッドマウントディスプレイ１のリアアーム２は弾性を有し、その両端部にはヘッドホーン３が取り付けられ、人間の頭部Ｈを後頭部から挟み込んで、ヘッドマウントディスプレイ１を人間の頭部Ｈに固定するようになっている。リアアーム２とヘッドホーン３とが保持部を構成している。また、リアアーム２には、収納部４が収納部取付部４ａによって取り付けられている。

そして、収納部４には、支持部であるディスプレイアーム５が摺動可能に保持され、矢印に示す方向に後退させることにより収納部４中に収納されるようになっている。ディスプレイアーム５の先端には表示部６が取り付けられている。

表示部６は、実線で示される位置が画像観察位置であり、この位置で画像が観察される。２点鎖線で示される６Ａの位置は、待避位置であり、画像を観察しないとき、視野をある程度確保できるような位置とされる。

表示部６の中には図示しない表示部姿勢センサ（マイクロスイッチのようなもの）が取り付けられており、ディスプレイアーム５との位置関係に伴ってオン、オフすることにより、表示部６が画像観察位置にあるか待避位置にあるかが分かるようになっている。又、表示部６には、後に説明するタッチセンサ７が取り付けられている。

図２に、図１に示すヘッドマウントディスプレイ１の制御系の概要図を示す。なお、以下の説明においては、本欄のうち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。表示部６の中には画像形成装置（例えば２次元カラーＬＣＤ）８が設けられ、形成された画像を光学系９により装着者の眼に投影する。表示部６の中には前述のタッチセンサ７の他、前述の表示部姿勢センサ１０が設けられている。

収納部４の中にはディスプレイアーム駆動系１１が設けられると共に、ディスプレイアーム５が第１の位置である前進限位置にあることを検出する前進限位置センサ（例えば近接スイッチ）１２、ディスプレイアーム５が第２の位置である後退限位置にあることを検出する後退限位置センサ（例えば近接スイッチ）１３が設けられている。各センサからの入力は制御系１４に入力される。又、収納部４内には画像処理系１５が設けられており、画像形成装置８を制御している。制御系１４と画像処理系１５は外部コントローラ１６に接続されている。

図１において、表示部６を６Ａの位置とすると、表示部姿勢センサ１０により待機位置となったことが検出され、制御系１４に伝えられる。すると制御系１４は、ディスプレイアーム駆動系１１に指令を出し、ディスプレイアーム５を後退限位置センサ１３の出力がオンとなるまで、すなわち、第２の位置である後退限まで後退させ、ディスプレイアーム５を収納部４内に収納する。そのときの表示部６の位置を図１に６Ｂで示す。

ディスプレイアーム５を収納部４内に収納した状態で、表示部６を６Ｂで示す姿勢から、画像観察位置の姿勢とすると、表示部姿勢センサ１０がそれを検知し、制御系１４に伝える。それにより、制御系１４は、ディスプレイアーム駆動系１１に指令を出し、ディスプレイアーム５を、前進限位置センサ１２がオンとなる位置、すなわち第１の位置である前進限まで前進させる。これにより、ディスプレイアーム５が前進し、図１で実線で示すように、表示部６が装着者の眼の前に来るようになる。

以上説明したように、この実施の形態では、人間が表示部６の姿勢を手で変えることにより、自動的にディスプレイアーム５が前進・後退する。一方、ディスプレイアーム５と表示部６の間は自在継ぎ手で結合され、表示部６のディスプレイアーム５に対する姿勢を装着者が手で変えることができるようになっている。これは、装着者の顔の形や装着状態によって、観察に最適な表示部６の姿勢が異なるために、表示部６の姿勢を最適に調整可能としたものである。
ディスプレイアーム５を自動的に前進・後退させるには、押しボタンスイッチを設けてもよい。

装着者が表示部６の姿勢を変えるために手で調整を行っているときに、たまたま、表示部６が待避状態になった場合、又は、前述の押しボタンスイッチが押されていた場合、前述のシーケンスが働いて、ディスプレイアーム５が後退してしまう可能性がある。この移動は、装着者にとって予期しない移動であり、トラブルのもとになることも考えられる。

よって、本実施の形態では、タッチセンサ７を設け、装着者が表示部６に触れているときは、ディスプレイアーム５の前進・後退を行わないような制御を行っている。通常、表示部６を装着者が操作するときには指で摘んで操作するので、タッチセンサ７としては、圧力センサを使用することができる。又、表示部６の筐体表面を導電性材料で作っておき、そこから配線を、ディスプレイアーム５、収納部４を通してヘッドホーン３に設けた電極板につないでおき、人体が表示部６に触れたとき、この経路を流れる微少電流を検出したり、この経路で形成される静電容量の変化を検出したりしてもよい。

以上のように、この実施の形態では、装着者が表示部６に触れているときは、ディスプレイアーム５の前進・後退を行わないような制御を行っているので、ディスプレイアーム５が装着者の予期しない動きをすることが無く、トラブルが発生することを未然に防止することができる。

又、このようにタッチセンサ７を設けることなく、タイマにより、ディスプレイアーム５の前進・後退を行わないようにすることもできる。すなわち、装着者が表示部６に触れる場合のほとんどは、ディスプレイアーム５が前進限となり、表示部６が眼の前に位置した直後か、ディスプレイアーム５が後退限となった直後である。よって、ディスプレイアーム５が前進限となったことを前進限位置センサ１２で検出し、それから所定の時間内は、ディスプレイアーム５を後退させないようにする。又、ディスプレイアーム５が後退限となったことを後退限位置センサ１３で検出し、それから所定の時間内は、ディスプレイアーム５を前進させないようにする。

図３〜図６は、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を装着した状態を上方から見た状態を示す図である。図３は、表示部６が待避位置にある状態で、前記第１の位置と第２の位置の中間を移動している状態を示す図である。第１の位置と第２の位置を、ディスプレイアーム５がスムースに移動するためには、ディスプレイアーム５が円弧状となっており、円弧に沿って移動するようにしておくことが好ましい。図３に示す状態においては、表示部６が待避位置にあるために、頭部Ｈから十分離れた位置を移動し、たとえ装着者が眼鏡をかけていても、それに当たるようなことがない。

図４は、前記第２の位置において、表示部６を画像観察位置にした場合を示す図である。なお、２点鎖線で示されているのは、表示部６が待避位置にあるときの図である。前記第２の位置においては、画像を観察するわけではないので、必ずしも表示部６を画像観察位置にすることを可能にする必要はないが、なるべくディスプレイアーム５と頭部Ｈとの間隔を十分大きく取り、第２の位置においても、表示部６を自由に動かせるようにしておくことが好ましい。このようにすると、第２の位置において表示部６が画像観察位置になったことを検知して、自動的にディスプレイアーム５を前進させ第１の位置にすることができる。又、表示部６を画像観察位置に折り畳むことにより、第２の位置においての外観が小さくなり、かつ、表示部６のレンズ汚れ等を防ぐことができる。なお、後に説明するように、ディスプレイアーム５と頭部Ｈとの間隔を十分大きくとる為には、収納部４の内部外周側にディスプレイアーム５が位置するようにし、かつ、収納部４の厚みをなるべく薄くすることにより、ディスプレイアーム５を頭部Ｈより遠ざけることが好ましい。

図５は、装着者が眼鏡１７をかけている状態を示す図である。図４に示すように、表示部６を画像観察位置にしたままディスプレイアーム５を前後させても、表示部６が頭部Ｈに当たることはないが、装着者が眼鏡をかけているときは、表示部６を画像観察位置にしたままディスプレイアーム５を前後させると、図５に示すように、表示部６が眼鏡に当たる可能性がある。

このような可能性を避けるためには、図６に示すように、表示部６を画像観察位置６Ｃから待避位置６Ｄに移動させてからディスプレイアーム５を前進させるようにしてもよいが、そうすると、ディスプレイアーム５を自動的に前進させるために、特別のスイッチを設けるというような手段が必要となる。又、表示部６が待避位置に無いときは、ディスプレイアーム５が前進しないようなインターロックをかけることも考えられる。しかし、これらのような手段は、眼鏡をかけていない装着者にとっては無駄な手段である。

よって、表示部６に近接センサを設け、この近接センサが表示部６が何かに近づいたときには、ディスプレイアーム５の前進・後退を停止するようにすることが好ましい。近接センサとしては、赤外線を放射し、その反射光が検出されたときに物体が近くにあることを検出するものや、静電容量式の近接センサを使用することができる。

図７は、本発明の実施の形態における収納部４の内部の例を示す図であり、図８はその要部拡大図である。収納部４の中には、ディスプレイアーム５駆動用のモータ１８とウオーム機構１９が設けられ、かつ、収納部４の外側には操作ボタン２０が設けられている。ウオーム機構１９は、モータ１８の回転軸に直結されたスクリュー１９ａとディスプレイアーム５に密着してその摩擦力によりディスプレイアーム５を駆動する円盤２１に直結されたウオームギア１９ｂからなる。

このように、ウオーム機構１９を介してモータ１８により円盤２１を回転させ、それによりディスプレイアーム５を駆動することにより、モータ１８の長い方向を図に示すように収納部４の長手方向とすることができ、駆動力の強いモータを収納部４内に収納効率良く収納することができる。よって、収納部４の大きさを小さくすることができ、装着者の装着感、外観違和感を無くすことができる。

又、ディスプレイアーム５は、収納部４内部の外側（頭部Ｈと反対側）に位置するようにしており、その内側に駆動機構を設けている。これにより、ディスプレイアーム５を頭部Ｈから離すことができる。収納部４の外側の曲率半径に相当する大きさは、ディスプレイアーム５の外側の曲率半径に相当する大きさに収納部４の外周部の肉厚と、収納部４とディスプレイアーム５の間のクリアランスを加えた大きさとなる。よって、収納部４の外周部の肉厚を薄くすれば、その分、ディスプレイアーム５を外側に位置させることができ、小型化を図りながら頭部Ｈとディスプレイアーム５との間隔を大きくとることができる。

操作ボタン２０を収納部４の外側側面に設けているのは、ヘッドマウントディスプレイ１を左右共用とした場合、上下面にあると、左眼用、右眼用として使用した場合に一方で操作性が悪くなるためである。収納部４の外側に設けることにより、左眼用、右眼用として使用した場合に、同じ操作性を持たせることができる。

図９は、ディスプレイアーム５の断面を示す図である。ディスプレイアーム５の中には、表示部６への電気配線を収納部４から導くためのフラットケーブル２２が収納されるが（フラットケーブルの代わりにプリント配線が使用される場合もある）、このフラットケーブル２２が複数になる場合がある。そのような場合、ケーブル導通孔５ａの幅が広くなると、フラットケーブル２２が座屈する可能性があるので、この例においては、ケーブル導通孔５ａの幅を十分狭くしてケーブル導通孔５ａを複数設け、一つのケーブル導通孔５ａに対して１つのフラットケーブル２２を収納している。これにより、フラットケーブル２２の座屈を防止することができる。

図１０は、表示部６の外観図である。表示部６には、画像表示が行われる画像表示部６ａとその外枠部６ｂがあるが、本実施の形態においては、外枠部６ｂに反射率の低い材料や、反射率の低い塗料を使用している。よって、周囲からの迷光が、外枠部６ｂにより反射されて装着者の眼に入り、画像の視認性を悪化させることを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態の例を示す概要図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイの制御系の概要図である。 表示部が待避位置にある状態で、第１の位置と第２の位置の中間を移動している状態を示す図である。 第２の位置において、表示部を画像観察位置にした場合を示す図である。である。 装着者が眼鏡をかけている状態を示す図である。 表示部を画像観察位置から待避位置に移動させてからディスプレイアームを前進させるようにした状態を示す図である。 本発明の実施の形態における収納部の内部の例を示す図である。 図７の要部拡大図である。 ディスプレイアームの断面を示す図である。 表示部６の外観図である。 先願発明のヘッドマウントディスプレイの概要を示す図である。

符号の説明

１…ヘッドマウントディスプレイ、２…リアアーム、３…ヘッドホーン、４…収納部、４ａ…収納部取付部、５…ディスプレイアーム、５ａ…ケーブル導通孔、６…表示部、６ａ…画像表示部、６ｂ…外枠部、７…タッチセンサ、８…画像形成装置、１０…表示部姿勢センサ、１１…ディスプレイアーム駆動系、１２…前進限位置センサ、１３…後退限位置センサ、１４…制御系、１５…画像処理系、１６…外部コントローラ、１７…眼鏡、１８…モータ、１９…ウオーム機構、１９ａ…スクリュー、１９ｂ…ウオームギア、２０…操作ボタン、２１…円盤、２２…フラットケーブル、Ｈ…頭部

Claims (9)

1. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が待避位置にあるときは、前記支持部を前記第２の位置に後退させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を後退させる動作を停止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。
2. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が画像観察位置にあるときは、前記支持部を前記第１の位置に前進させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を前進させる動作を停止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。
3. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第１の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第１の位置に移動させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を前進させる動作を停止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。
4. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第２の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第２の位置に移動させるものにおいて、前記表示部に装着者が接触していることを検出するタッチセンサを有し、当該タッチセンサが前記表示部に装着者が接触していることを検出している間は、前記支持部を後退させる動作を停止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。
5. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が待避位置にあるときは、前記支持部を前記第２の位置に後退させるものにおいて、前記支持部が前記第１の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を後退させる動作を停止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。
6. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記表示部が画像観察位置にあるか待避位置にあるかを検出する表示部姿勢センサを有し、前記表示部が画像観察位置にあるときは、前記支持部を前記第１の位置に前進させるものにおいて、前記支持部が前記第２の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を前進させる動作を停止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. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第１の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第１の位置に移動させるものにおいて、前記支持部が前記第２の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を前進させる動作を停止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。
8. 頭部に装着するための保持部と、画像表示のための表示部と、前記表示部と前記保持部とを連結する支持部とを有するヘッドマウントディスプレイであって、前記表示部は前記支持部の先端部に、画像観察位置と待避位置との間を回動可能なように保持され、かつ、前記支持部は、前記表示部が装着者の眼前の位置にある第１の位置と、前記表示部が装着者の顔の側面にある第２の位置との間を進退が可能なように構成されており、前記支持部を、前記第２の位置に移動させるトリガーとなるセンサ又はスイッチを有し、当該センサ又はスイッチの出力が検出されたときに、前記支持部を前記第２の位置に移動させるものにおいて、前記支持部が前記第１の位置になってから所定の時間の間は、前記支持部を後退させる動作を停止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。
9. 前記表示部に近接センサが設けられ、当該近接センサが表示部が物体に近接したことを検知したとき、前記支持部の前進・後退の動作を停止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。
   

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