JP2007243649A - 頭部装着式映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頭部装着式映像表示装置において、映像の鑑賞を休止し外界の情景を観察したい場合、装着している頭部装着式映像表示装置を外すことなく装着したままの状態で、容易に外界の情景を、通常の眼鏡と同じ様に鮮明に観察することができる頭部装着式映像表示装置を提供する。
【解決手段】装着時に頭部または顔面により支持されるフレームと、
装着時に装着者の眼球の近傍に位置し、該眼球に対向するように配置され、且つ映像を表示する表示ユニットと、を有する頭部装着式映像表示装置において、表示ユニットを、眼球に対向させて使用状態にする位置と、フレームの側頭部側に沿って収納状態にする位置と、を移動自在に支持する可動機構部を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、映像表示装置に関し、特に頭部装着式映像表示装置に関する。

従来、観察者の頭部や顔面に着脱自在に装着され、小型のＣＲＴや液晶表示素子等の映像表示素子から得られる映像（画像）を、接眼光学系によって観察者の眼球に直接投影させることで、恰も該映像が空中に拡大投影されているかの様な虚像の観察を可能にした頭部装着式映像表示装置、すなわちＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。

ＨＭＤは、映画やビデオ等のコンテンツ映像の観賞用や、産業機器若しくは医療機器等の遠隔操作用としての表示装置として利用され、その用途は多岐に渡り、これまでも種々開発されてきた。

例えば、眼球の前面にハーフミラーと凹面状の全反射ミラー、またはハーフミラーとを配置して、電子像をこれらのミラー面で反射させて眼球に導くものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１８８７７７号公報

特許文献１に開示されているＨＭＤは、例えば、ビデオ、テレビ等の映像を直接的に左右の眼球に投影させて、大画面の迫力ある映像を自由に楽しむことができるものである。しかしながら、特許文献１に開示されているＨＭＤにおいて、眼球の前面に凹面状の全反射ミラーを配置した所謂遮蔽タイプのＨＭＤは、これを使用している観察者、つまり、頭部にＨＭＤを装着して映像を鑑賞中の観察者にとっては、左右の眼球部が共に覆われていて、外界の状況が視界から完全に遮蔽されてしまうことになる。この為、映像の鑑賞を休止して外界の情景を観察したい場合には、装着しているＨＭＤを外さなければならず、操作性に大きく影響を及ぼす恐れがある。また、特許文献１に開示されているＨＭＤにおいて、眼球の前面に凹面状のハーフミラーを配置した所謂シースルータイプのＨＭＤは、装着しているＨＭＤを外すことなく、いつも外界の情景を観察することができが、凹面状のハーフミラーや他の光学系による光量低下等の影響により、外界の情景を鮮明に観察することが困難であるといった問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、映像の鑑賞を休止し外界の情景を観察したい場合、装着しているＨＭＤを外すことなく装着したままの状態で、容易に外界の情景を、通常の眼鏡と同じ様に鮮明に観察することができるＨＭＤを提供することを目的とする。

上記目的は、下記の１乃至５のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．装着時に頭部または顔面により支持されるフレームと、
装着時に装着者の眼球の近傍に位置し、該眼球に対向するように配置され、且つ映像を表示する表示ユニットと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
前記表示ユニットを、眼球に対向させて使用状態にする位置と、側頭部側に位置する前記フレームの側面に沿って収納状態にする位置、との間を移動自在に支持する可動機構部を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。

２．前記可動機構部は、前記表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、前記表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、
前記支持部材は、側頭部側に位置する前記フレームの側面に配置され、前記フレームにより側頭部の前後方向に前記フレームの側面に沿って移動自在に支持されることを特徴とする前記１に記載の頭部装着式映像表示装置。

３．前記可動機構部は、前記表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、前記表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、
前記支持部材は、側頭部側に位置する前記フレームの側面に配置され、前記支持部材の側面の一点を軸として、前記フレームにより前記フレームの側面に沿って回動自在に支持されることを特徴とする前記１に記載の頭部装着式映像表示装置。

４．前記可動機構部は、前記表示ユニットを、眼球に対向する位置と、側頭部側に位置する前記フレームの側面と、を移動自在に支持する支持部材を有し、
前記支持部材は、前記フレームの前後方向に対して、所定の角度をなす回転軸を有するものであって、前記フレームにより前記回転軸を中心に回動自在に支持されていることを特徴とする前記１に記載の頭部装着式映像表示装置。

５．前記頭部装着式映像表示装置に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを有し、
前記スイッチは、前記支持部材または前記表示ユニットの移動に伴って、ＯＮまたはＯＦＦされることを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載の頭部装着式映像表示装置。

本発明によれば、装着時に頭部または顔面により支持されるフレームと、装着時に装着者の眼球の近傍に位置し、該眼球に対向するように配置され、且つ映像を表示する表示ユニットと、を有する頭部装着式映像表示装置において、表示ユニットを、眼球に対向させて使用状態にする位置と、側頭部側に位置するフレームの側面に沿って収納状態にする位置、との間をを移動自在に支持する可動機構部を備える様にした。すなわち、可動機構部により、表示ユニットを使用する時には眼前に配置し、使用しない時にはフレームの側面に収納することができる様になる。したがって、映像の鑑賞を休止し外界の情景を観察したい場合、表示ユニットをフレームの側面に収納することにより、装着しているＨＭＤを外すことなく装着したままの状態で、容易に外界の情景を、通常の眼鏡と同じ様に鮮明に観察することができる。また、表示ユニットは、フレームの側面に収納されることにより、外観上も違和感のないすっきりとした構成にすることができる。

また、可動機構部は、表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、支持部材は、側頭部側に位置するフレームの側面に配置され、フレームにより側頭部の前後方向にフレームの側面に沿って移動自在に支持される様にした。すなわち、可動機構部により、表示ユニットを回動させて顔面の前方へ退避させ、支持部材を、フレームの側面に沿って側頭部の後方へ移動させることにより、表示ユニットを、フレームの側面に沿って収納することができる。

また、可動機構部は、表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、支持部材は、側頭部側に位置するフレームの側面に配置され、支持部材の側面の一点を軸として、フレームによりフレームの側面に沿って回動自在に支持される様にした。すなわち、可動機構部により、表示ユニットを回動させて顔面の前方へ退避させ、支持部材を、フレームの側面に沿って側頭部の後方へ回動させることにより、表示ユニットを、フレームの側面に沿って収納することができる。

また、可動機構部は、表示ユニットを、眼球に対向する位置と、側頭部側に位置するフレームの側面と、を移動自在に支持する支持部材を有し、支持部材は、フレームの前後方向に対して、所定の角度をなす回転軸を有するものであって、支持部材は、フレームにより回転軸を中心に回動自在に支持される様にした。したがって、例えば回転軸を、フレームの前後方向に対して、４５度の角度をなす様にすれば、可動機構部により、表示ユニットを、回転軸に直交する面に沿って側頭部の方向に回動させることにより、表示ユニットを、フレームの側面に沿って収納することができる。

また、頭部装着式映像表示装置は、頭部装着式映像表示装置に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを有し、スイッチは、支持部材または表示ユニットの移動に伴って、ＯＮまたはＯＦＦされる様にした。すなわち、例えば、表示ユニットを移動させて収納状態にした場合には、スイッチが自動的にＯＦＦされる様にすることができる。したがって、省エネを図ることができ、また、スイッチを操作することなく、電源がＯＮまたはＯＦＦされる様になるので、操作性を向上させることができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る頭部装着式映像表示装置の代表的な実施形態の１つであるＨＭＤ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）について説明する。

〔実施形態１〕
最初に、ＨＭＤ１の外観を図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明に係るＨＭＤ１を正面斜め右から見た斜視図、図１（ｂ）は、本発明に係るＨＭＤ１を装着した状態の上から見た平面図である。

ＨＭＤ１は、使用者の眼球の近傍に配置されて使用される頭部装着式映像表示装置である。ＨＭＤ１の要部は、図１（ａ）に示す様に、フレーム２，３、透明基板４、表示ユニット５、及び支持部材６等から構成され、図示しないカメラユニットで撮影された画像や、外部Ｉ／Ｆ等から取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像等を、表示ユニット５に表示する。

フレーム２，３は、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、使用者の耳や側頭部に掛止され、ＨＭＤ１の装着者に対する頭部への保持及び装着位置の調整を行う為のものである。また、フレーム２の側面の略中央部には、開口部２ａが設けられ、開口部２ａからフレーム２の後方に向けて長尺状の長穴２ｂが形成されている。また、長穴２ｂには、ＨＭＤ１に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ２０１が設けられ、後述の支持部材６の移動に伴ってＯＦ／ＯＦＦする。

透明基板４は、ガラスや透明樹脂等の透明部材からなる、正面左右方向に比較的長尺で略平板状の透明部材であり、ＨＭＤ１の装着時に使用者の眼前に位置するように、フレーム２，３で支持されている。

また、表示ユニット５は、バックライト５０１、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）５０２、基板５０３、凹面ミラー５０４等から構成される。

ここで、表示ユニット５の構成を、図２を用いて説明する。図２は、本発明に係るＨＭＤ１における表示ユニット５の上面からの断面図であり、主に表示ユニット５の内部構成を示している。

バックライト５０１は、所定波長色を含む白色発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、後述のＬＣＤ５０２で生成された映像を照明する光源である。

ＬＣＤ５０２は、例えば透過型の液晶表示パネルであり、表示ユニット５の光軸Ｌ外に配置されている。ＬＣＤ５０２は、図示しないカメラユニットで生成された画像信号や、外部Ｉ／Ｆから取り込まれた例えばビデオやテレビ等のコンテンツ画像信号等に基づき映像を生成するものである。

基板５０３は、ガラスや透明樹脂等からなる略板状の透明部材であり、基板５の左側の所定領域は、コーティング処理が施され全反射ミラー５０３ａを形成している。また、基板５の右側の光軸Ｌを含む所定領域は、透過面５０３ｂを形成している。

凹面ミラー５０４は、基板５０３に形成された全反射ミラー５０３ａによって、凹面ミラー５０４側に反射されたＬＣＤ５０２で生成された電子像を、空中の拡大像として拡大反射し、その拡大像を眼球Ｅへと導く。尚、凹面ミラー５０４は、凹面ハーフミラーとして、シースルータイプにしてもよい。

図１に戻って、支持部材６は、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、フレーム２の側面に配置されている。支持部材６の前端には、上下方向に軸をなす回転軸Ｋ１を有するヒンジ６０１が設けられ、支持部材６は、ヒンジ６０１の回転軸Ｋ１を中心に表示ユニット５を、前後方向に回動自在に支持している。また、支持部材６の後端は、フレーム２の開口部２ａから長穴２ｂに挿通され、支持部材６は、長穴２ｂによりフレーム２の前後方向に移動自在に支持されている。
この様に、支持部材６、及びフレーム２は、本発明に係る頭部装着式映像表示装置における可動機構部として機能するものである。

次に、ＨＭＤ１を装着した時の様子を、図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）に示す様に、フレーム２，３は、それぞれ頭部Ｈの側頭部Ｈａ，Ｈｂに掛止されている。また、表示ユニット５は、左側の眼球Ｅに対向して透明基板４を挟んで、透明基板４の前面に位置している。この様に、ＨＭＤ１を使用している観察者、つまり、頭部にＨＭＤ１を装着して映像を鑑賞中の観察者にとっては、左の眼球Ｅが表示ユニット５に覆われた状態になっている。尚、図１の構成においては、表示ユニット５を透明基板４の正面右側に１台設けたが、透明基板４の正面左右にそれぞれ１台ずつ設ける様にしてもよい。

この様な構成のＨＭＤ１において、本発明は、映像を鑑賞する時に、表示ユニット５を眼球Ｅに対向させて使用状態にする位置と、映像の鑑賞を休止する時に、側頭部Ｈａに位置するフレーム２の側面に沿って収納状態にする位置、との間をを移動自在に支持する可動機構部を設けることにより、映像の鑑賞を休止し外界の情景を観察したい場合、装着しているＨＭＤ１を外すことなく装着したままの状態で、容易に外界の情景を、通常の眼鏡と同じ様に鮮明に観察することができる様にするものである。

ここで、可動機構部により、表示ユニット５を、使用位置から収納位置に移動させる動作を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、表示ユニット５が使用位置に位置する時の様子を示す模式図、図３（ｂ）は、表示ユニット５が使用位置から収納位置への移動過程にある時の様子を示す模式図、図３（ｃ）は、表示ユニット５が収納位置に位置する時の様子を示す模式図である。

表示ユニット５を使用する時は、図３（ａ）に示す様に、表示ユニット５は、前述の様に、眼球に対向して透明基板４の前面に位置している。

この様な状態から表示ユニット５を収納位置に移動させる場合、最初に、表示ユニット５を、支持部材６の前端に設けられたヒンジ６０１の回転軸Ｋ１を中心に、図３（ｂ）に示す様に、矢印Ｗ１方向に回動させて眼前から退避させる。

次に、表示ユニット５を、矢印Ｗ２方向に押すことにより、支持部材６は、図３（ｃ）に示す様に、フレーム２の長穴２ｂに略内包される位置まで移動する。その結果、表示ユニット５は、フレーム２の側面に沿って矢印Ｗ３方向に移動し収納される。また、この時、支持部材６は、長穴２ｂに設けられたスイッチ２０１に接触し、スイッチ２０１は、ＨＭＤ１の電源をＯＦＦする様に作動する。

尚、表示ユニット５を、収納位置から使用位置に移動させる場合は、前述の動作の流れを逆に行えばよい。

この様に、本発明に係るＨＭＤ１では、可動機構部により、表示ユニット５を使用する時には眼前に配置し、使用しない時にはフレーム２の側面に収納することができる様になる。したがって、映像の鑑賞を休止し外界の情景を観察したい場合、表示ユニット５をフレーム２の側面に収納することにより、装着しているＨＭＤ１を外すことなく装着したままの状態で、容易に外界の情景を、通常の眼鏡と同じ様に鮮明に観察することができる。また、表示ユニット５は、フレーム２の側面に収納されることにより、外観上も違和感のないすっきりとした構成にすることができる。また、表示ユニット５が収納された時には、スイッチ２０１が自動的にＯＦＦされる様になるので、省エネを図ることができる。また、スイッチ２０１を操作することなく、電源がＯＮまたはＯＦＦされる様になるので、操作性を向上させることができる。

〔実施形態２〕
次に、本発明に係る頭部装着式映像表示装置の第２の実施形態によるＨＭＤについて説明する。その要部構成は、前述した実施形態１と略同様なので詳細な説明は省略し、第１の実施形態と構成の異なる支持部材８を用いた可動機構部の動作について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、表示ユニット５が使用位置に位置する時の様子を示す模式図。図４（ｂ）は、表示ユニット５が使用位置から収納位置への移動過程にある時の様子を示す模式図。図４（ｃ）は、表示ユニット５が収納位置に位置する時の様子を示す模式図である。

最初に、支持部材８は、図４（ａ）に示す様に、フレーム２の側面に配置されている。

支持部材８の前端には、実施形態１による支持部材６と同様に、上下方向に軸をなす回転軸Ｋ１を有するヒンジ６０１が設けられ、支持部材８は、ヒンジ６０１の回転軸Ｋ１を中心に表示ユニット５を、前後方向に回動自在に支持している。また、支持部材８の後端には、フレーム２の側面に対して略垂直な回転軸Ｋ２を有する回動部８０２が設けられ、支持部材８は、回動部８０２の回転軸Ｋ２を中心に、フレーム２によりフレーム２の側面に沿って回動自在に支持されている。

ここで、可動機構部により、表示ユニット５を、使用位置から収納位置に移動させる動作を説明する。

表示ユニット５を使用する時は、図４（ａ）に示す様に、表示ユニット５は、眼球に対向して透明基板４の前面に位置している。

この様な状態から表示ユニット５を収納位置に移動させる場合、最初に、表示ユニット５を、支持部材８の前端に設けられたヒンジ６０１の回転軸Ｋ１を中心に、図４（ｂ）に示す様に、矢印Ｗ１方向に回動させて眼前から退避させる。

次に、表示ユニット５を、回動部８０２の回転軸Ｋ２を中心に、図４（ｃ）に示す様に、フレーム２の側面に沿って矢印Ｗ５方向に回動させることにより、表示ユニット５は、フレーム２の側面に収納される。

この様に、本実施形態によるＨＭＤ１においては、表示ユニット５を、使用位置と収納位置との間を、簡単な構成で移動自在にすることができる。

〔実施形態３〕
次に、本発明に係る頭部装着式映像表示装置の第３の実施形態によるＨＭＤについて説明する。その要部構成は、前述した実施形態１、または実施形態２と略同様なので詳細な説明は省略し、第１の実施形態、または第２の実施形態と構成の異なる支持部材９を用いた可動機構部の動作について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、表示ユニット５が使用位置に位置する時の様子を示す模式図。図５（ｂ）は、表示ユニット５が収納位置に位置する時の様子を示す模式図である。

最初に、支持部材９は、図５（ａ）に示す様に、フレーム２の前端に配置され、表示ユニット５の側頭部方向の端部を支持している。支持部材９の側面の略中央には、フレーム２の側面に沿って前方方向に対して、略４５度の角度をなす回転軸Ｋ３を有する回動部９０２が設けられ、支持部材９は、回動部９０２の回転軸Ｋ３を中心に、フレーム２により回転軸Ｋ３に直交する面に沿って回動自在に支持されている。

ここで、可動機構部により、表示ユニット５を、使用位置から収納位置に移動させる動作を説明する。

表示ユニット５を使用する時は、図５（ａ）に示す様に、表示ユニット５は、眼球に対向して透明基板４の前面に位置している。

この様な状態から表示ユニット５を収納位置に移動させる場合、表示ユニット５を、回動部９０２の回転軸Ｋ３を中心に、図５（ｂ）に示す様に、回転軸Ｋ３に直交する面に沿って矢印Ｗ７方向に回動させることにより、表示ユニット５は、フレーム２の側面に収納される。

この様に、本実施形態によるＨＭＤ１においては、表示ユニット５を、使用位置と収納位置との間を、より簡単な構成で移動自在にすることができる。また、１回の操作で表示ユニット５を、使用位置と収納位置との間を移動させることができるので、操作性を向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、ＨＭＤ１に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ２０１を、フレーム２の長穴２ｂに設け、支持部材６がスイッチ２０１に接触することにより、ＨＭＤ１の電源をＯＦＦする様にしたが、スイッチ２０１を表示ユニット５の基板５０３上であって、基板５０３が透明基板４と対向する面に設ける様にしてもよい。こうすることにより、表示ユニット５が使用位置に位置した時に、スイッチ２０１が、透明基板４と接触し、ＨＭＤ１の電源をＯＮすることができる様になる。

本発明に係るＨＭＤの一例による外観模式図である。 本発明に係るＨＭＤにおける表示ユニット平面断面図である。 本発明における実施形態１による、可動機構部の動作を示す模式図である。 本発明における実施形態２による、可動機構部の動作を示す模式図である。 本発明における実施形態３による、可動機構部の動作を示す模式図である。

符号の説明

１ ＨＭＤ
２，３ フレーム
２０１ スイッチ
４ 透明基板
５ 表示ユニット
５０１ バックライト
５０２ ＬＣＤ
５０３ 基板
５０４ 凹面ミラー
６，８，９ 支持部材
６０１ ヒンジ
８０２，９０２ 回動部
Ｅ 眼球
Ｈ 頭部
Ｌ 光軸

Claims (5)

1. 装着時に頭部または顔面により支持されるフレームと、
   装着時に装着者の眼球の近傍に位置し、該眼球に対向するように配置され、且つ映像を表示する表示ユニットと、を有する頭部装着式映像表示装置において、
   前記表示ユニットを、眼球に対向させて使用状態にする位置と、側頭部側に位置する前記フレームの側面に沿って収納状態にする位置、との間を移動自在に支持する可動機構部を有することを特徴とする頭部装着式映像表示装置。
2. 前記可動機構部は、前記表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、前記表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、側頭部側に位置する前記フレームの側面に配置され、前記フレームにより側頭部の前後方向に前記フレームの側面に沿って移動自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式映像表示装置。
3. 前記可動機構部は、前記表示ユニットの側頭部方向に位置する端部を軸として、前記表示ユニットを顔面の前後方向に回動自在に支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、側頭部側に位置する前記フレームの側面に配置され、前記支持部材の側面の一点を軸として、前記フレームにより前記フレームの側面に沿って回動自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式映像表示装置。
4. 前記可動機構部は、前記表示ユニットを、眼球に対向する位置と、側頭部側に位置する前記フレームの側面と、を移動自在に支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、前記フレームの前後方向に対して、所定の角度をなす回転軸を有するものであって、前記フレームにより前記回転軸を中心に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式映像表示装置。
5. 前記頭部装着式映像表示装置に供給される電源をＯＮ／ＯＦＦするスイッチを有し、
   前記スイッチは、前記支持部材または前記表示ユニットの移動に伴って、ＯＮまたはＯＦＦされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の頭部装着式映像表示装置。

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