JP2008165116A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きくて複雑な調整機構を用いることなく、縦長画像と横長画像の両方に対応することができるディスプレイ装置を得ることを目的とする。
【解決手段】虚像投影部である平面ミラー３及び凸レンズ４の光軸と小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、小型ＬＣＤ１を収納している画像表示部収納ケース８ａを回転させる回転機構８ｃを備える。これにより、大きくて複雑な調整機構（ディスプレイ装置の全体を回転させる調整機構）を用いることなく、縦長画像と横長画像の両方に対応することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、動画像や静止画像を視覚に虚像として拡大投影するディスプレイ装置に関し、特に、頭部などの身体に装着して虚像投影部を目前に配置し、縦長画像と横長画像の表示を切り替える機能を有するディスプレイ装置に関するものである。

例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＤＶＤなど、画像情報を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に表示するモバイル機器は、小型軽量化が求められている。
一方、より多くの画像情報を見易く表示させる必要性から、より大きな画像表示が好まれている。
したがって、ＬＣＤの表示面を直接視認するディスプレイ装置では、モバイル機器の小型軽量化に相反するものとなっている。

これに対して、例えば、頭部に装着するヘッドマウントディスプレイやウェアラブルディスプレイなど、小型のＬＣＤ画像を光学的に拡大して虚像を生成し、その虚像を視覚に投影することにより、大画面の画像を表示することができるディスプレイ装置をモバイル機器に接続して使用すれば、モバイル機器に実装されている液晶ディスプレイを無くして小型軽量化を図ることができる。

液晶ディスプレイやＣＲＴ等による画像表示が必要な機器には、これらのモバイル機器以外にも据置型のパーソナルコンピュータや医療用モニターなど、幅広い用途向けの機器があり、表示する画像には、１６：９や４：３のアスペクト比を持つ縦長画像あるいは横長画像の２種類がある。
例えば、ＤＶＤ画像やノート型のパーソナルコンピュータの画面は横長の画像である一方、携帯電話、携帯型情報端末や医療用モニターなどは縦長の画像も多く使われる。
また、据置型のパーソナルコンピュータでは、横長の液晶ディスプレイを９０度回転させて縦長のスタイルで使用することを可能にするピボット機能を搭載している大型ディスプレイも普及している。画像を縦長にすることで、複数の記事の編集や比較、長文の一覧表示などをより見易くすることができる。

図４は以下の特許文献１に開示されている従来のディスプレイ装置を上方向から見ている説明図であり、（ａ）はディスプレイ装置の内部の部品配置を示す構成図、（ｂ）はディスプレイ装置の外観図である。
バックライト付きの小型ＬＣＤ１は、小型プリント配線基板２に接続されており、この小型プリント配線基板２を通じて画像信号等を出力するパーソナルコンピュータ等の外部機器と電気的に接続されている。

ＬＣＤ１によって表示された画像は、折り返しミラー３で反射された後、凸レンズ４によって光学的に拡大され、虚像６としてユーザの目の視覚７に投影される。５は反射防止コートが施されている保護ウインドである。
折り返しミラー３、凸レンズ４及び保護ウインド５などの光学部品は、光学ユニットケース８に一体的に収納されており、図２に示すようなヘッドバンド１１に接続されている支柱１０とボールジョイント９によって接続されている。

例えば、虚像６はアスペクト比４：３の矩形画像であり、紙面上が画像の長辺方向、紙面に垂直な方向が画像の短辺方向となっており、図２に示すユーザが横長の画像を見る構成になっている。
また、光学ユニットケース８とユーザの目の視覚７との位置調整は、調整機構１２による粗調整と、ボールジョイント９による微調整によって行われ、ユーザの見易い位置に調整することができる。
調整機構１２による粗調整は、ヘッドバンド１１に対して支柱１０を長手方向にスライドさせる調整と、ヘッドバンド１１に対して支柱１０を回転させる調整である。
また、ボールジョイント９による微調整は、支柱１０に対して光学ユニットケース８を回転させて角度を調整するものである。

特許第３７２１９７４号公報（段落番号［００２１］、図１）

従来のディスプレイ装置は以上のように構成されているので、例えば、バックライト付きの小型ＬＣＤ１が横長の画像を表示するように構成されている場合、外部機器から縦長の画像の画像信号を受けると、縦長画像の一部が表示されなくなることがあり、このような場合に、縦長画像の全部を表示するには、縦長画像の全体を縮小しなければならず、表示が見難くなるなどの課題があった。
なお、光学ユニットケース８の全体を９０度回転させるようにすれば、虚像６を縦長スタイルに変更することは可能であるが、光学ユニットケース８の全体を回転させることができるようにするには、大きくて複雑な調整機構が必要になる課題がある。また、ユーザの視界の上側あるいは下側が遮られることがあり、このような場合には、ディスプレイ外の視野の視認性が変化するとともに、ディスプレイ装置を装着しているユーザの外観がデザイン面で大きく変わってしまう課題もある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、大きくて複雑な調整機構を用いることなく、縦長画像と横長画像の両方に対応することができるディスプレイ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るディスプレイ装置は、虚像投影部の光軸と画像表示部により表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、画像表示部を回転させる回転機構を備えるようにしたものである。

この発明によれば、虚像投影部の光軸と画像表示部により表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、画像表示部を回転させる回転機構を備えるように構成したので、大きくて複雑な調整機構を用いることなく、縦長画像と横長画像の両方に対応することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置を上方向から見ている説明図であり、（ａ）は横長画像の虚像を視覚に投影している際のディスプレイ装置の内部の部品配置を示す構成図、（ｂ）は横長画像の虚像を視覚に投影している際のディスプレイ装置の外観図である。
また、（ｃ）は縦長画像の虚像を視覚に投影している際のディスプレイ装置の内部の部品配置を示す構成図、（ｄ）は縦長画像の虚像を視覚に投影している際のディスプレイ装置の外観図である。

図において、バックライト付きの小型ＬＣＤ１は小型プリント配線基板２と接続されており、横長の画像又は縦長の画像を表示する画像表示部１ａを有している。
小型プリント配線基板２は画像信号等を出力する外部機器と電気的に接続されており、外部機器から出力された画像信号にしたがって横長の画像又は縦長の画像を小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａに表示する。

円形状の平面ミラー３は光軸に対して回転対称な反射面であり、光軸が小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示される画像の中心と一致する位置に設置されている。円形状の平面ミラー３は小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示された画像の光路を凸レンズ４に向けて折り返す光学部品である。
円形状の凸レンズ４は光軸に対して回転対称な収斂面であり、光軸が平面ミラー３の光軸と一致する位置に設置されている。円形状の凸レンズ４は小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示された画像を光学的に拡大して虚像６を生成し、虚像６をユーザの目の視覚７に投影する光学部品である。
なお、平面ミラー３及び凸レンズ４から虚像投影部が構成されている。

保護ウインド５は虚像投影部収納ケース８ｂに設けられ、外部から入射する不要光が反射して、画像が見難くなるのを防止する反射防止コートが施されている。
画像表示部収納ケース８ａは小型ＬＣＤ１や小型プリント配線基板２を収納しているケースである。
虚像投影部収納ケース８ｂは平面ミラー３、凸レンズ４及び保護ウインド５を収納しているケースである。
回転機構８ｃは画像表示部収納ケース８ａと虚像投影部収納ケース８ｂを凹凸勘合によって接続しており、平面ミラー３及び凸レンズ４の光軸と小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、画像表示部収納ケース８ａを回転させる機構である。

ボールジョイント９は一端が画像表示部収納ケース８ａと回転自在に嵌合され、他端が支柱１０と回転自在に嵌合されており、支柱１０に対して画像表示部収納ケース８ａを回転させて角度を調整する微調整機構である。
なお、画像表示部収納ケース８ａは円柱状の外観をしているので、勘合しているボールジョイント９に対して画像表示部収納ケース８ａを回転させても外観上の変化は見られない。また、画像表示部収納ケース８ａに対してボールジョイント９を回転させても外観上の変化は見られない。

図２はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置を頭部に装備している様子を示す模式図である。
図において、支柱１０はボールジョイント９の他端と接続されており、また、調整機構１２を介してヘッドバンド１１と接続されている。
調整機構１２はヘッドバンド１１に対して支柱１０を長手方向にスライドさせる調整と、ヘッドバンド１１に対して支柱１０を回転させる調整を行う粗調整機構である。
アナログＲＧＢインタフェースケーブル１３は外部機器であるパーソナルコンピュータと接続されている画像信号線である。

次に動作について説明する。
ディスプレイ装置は、アナログＲＧＢインタフェースケーブル１３によってパーソナルコンピュータと接続されており、通常は、パーソナルコンピュータからアスペクト比４：３の横長画像の画像信号が出力されるが、ユーザがパーソナルコンピュータに搭載されている表示切替ソフトウェアを操作することで、縦長画像の画像信号に切り替えて出力させるピボット機能を搭載している。

パーソナルコンピュータが、例えば、横長画像の画像信号をアナログＲＧＢインタフェースケーブル１３に出力すると、ディスプレイ装置の小型プリント配線基板２がアナログＲＧＢインタフェースケーブル１３から横長画像の画像信号を取得し、その画像信号にしたがって横長画像を小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａに表示する。
円形状の平面ミラー３は、小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａが横長画像を表示すると、その横長画像の光路を凸レンズ４に向ける光路の折り返しを行う。
円形状の凸レンズ４は、平面ミラー３により光路が折り返された横長画像を受けると、その横長画像を光学的に拡大して虚像６を生成し、虚像６をユーザの目の視覚７に投影する。

ここで、横長画像の虚像６を視覚７に投影している際のディスプレイ装置の内部の部品配置は、図１（ａ）に示す通りであり、図１（ａ）上では、小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａが長辺方向を向いている。
ここで、図３（ａ）（ｂ）は横長画像の画像例を示している。
図３（ａ）はメール文を表示している画像例である。
この画像例では、メールの全文を表示することができず、文章の途中まで表示しており、続きの文章を読むには、ユーザが画面を上方にスクロール操作する必要がある。

図３（ｂ）はＷｅｂ上の関連記事を一覧表示している画像例である。
この画像例では、画面が横長であるために、２件の記事しか表示することができず、ユーザがより多くの記事や画像を比較するには、同様に画面を上方へスクロール操作する必要があり、一瞥で比較することができない。
このような場合、図３（ａ）（ｂ）の横長画像を図３（ｃ）（ｄ）の縦長画像に切り替えることができれば、メールの全文を表示することができ（図３（ｃ）を参照）、また、より多くの記事（４件の記事）を表示することができる（図３（ｄ）を参照）。

図３（ａ）（ｂ）の横長画像を図３（ｃ）（ｄ）の縦長画像に切り替える場合、ユーザがパーソナルコンピュータに搭載されている表示切替ソフトウェアを操作して、ピボット機能を働かせることにより、横長画像の画像信号を縦長画像の画像信号に切り替えて出力させるようにする。
また、ユーザが、回転機構８ｃによって虚像投影部収納ケース８ｂと凹凸勘合されている画像表示部収納ケース８ａを９０度回転させるようにする。

ここで、図１（ｃ）は図１（ａ）の状態から、画像表示部収納ケース８ａのみが９０度回転している状態を示しており、小型ＬＣＤ１の向きが９０度回転している。紙面上のＬＣＤ１の画像表示部１ａは短辺方向を向いている。
なお、画像表示部収納ケース８ａは、ボールジョイント９と回転機構８ｃを両端として９０度回転する構造であり、特に、回転機構８ｃの回転では、小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示される画像の中心と、虚像投影部である平面ミラー３及び凸レンズ４の光軸とを共通の回転軸としているので、ユーザの視覚７に拡大投影された虚像６についても、虚像６の中心を軸として回転する。

上記のようにして、パーソナルコンピュータが縦長画像の画像信号をアナログＲＧＢインタフェースケーブル１３に出力すると、ディスプレイ装置の小型プリント配線基板２がアナログＲＧＢインタフェースケーブル１３から縦長画像の画像信号を取得し、その画像信号にしたがって縦長画像を小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａに表示する。
円形状の平面ミラー３は、小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａが縦長画像を表示すると、その縦長画像の光路を凸レンズ４に向ける光路の折り返しを行う。
円形状の凸レンズ４は、平面ミラー３により光路が折り返された縦長画像を受けると、その縦長画像を光学的に拡大して虚像６を生成し、虚像６をユーザの目の視覚７に投影する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、虚像投影部である平面ミラー３及び凸レンズ４の光軸と小型ＬＣＤ１の画像表示部１ａにより表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、小型ＬＣＤ１を収納している画像表示部収納ケース８ａを回転させる回転機構８ｃを備えるように構成したので、大きくて複雑な調整機構（ディスプレイ装置の全体を回転させる調整機構）を用いることなく、縦長画像と横長画像の両方に対応することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、光軸に対して回転対称な円形状の平面ミラー３と、光軸に対して回転対称な円形状の凸レンズ４とから虚像投影部を構成しているので、小型ＬＣＤ１を収納している画像表示部収納ケース８ａを回転させても、虚像投影部の光学系が画像に与える変化がなく、安定した虚像６を視覚７に投影することができる効果を奏する。
また、ユーザのディスプレイ外の視野の視認性に変化がなく、ディスプレイ装置を装着しているユーザの外観にデザイン面での変化を与えない効果も奏する。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、小型ＬＣＤ１を収納している画像表示部収納ケース８ａの回転角度が９０度であるものについて示したが、画像表示部収納ケース８ａの回転角度は、任意に調整可能にすることで、ユーザが虚像６を観察する見方の自由度を高めるようにしてもよい。
また、画像表示部収納ケース８ａの回転を止めるストッパを設けることにより、画像表示部収納ケース８ａの回転角度を９０度に制限するようにして、横長画像と縦長画像間の切り替えを確実に行えるようにしてもよい。

（ａ）はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置（横長画像の投影時）の内部の部品配置を示す構成図、（ｂ）はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置（横長画像の投影時）の外観図、（ｃ）はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置（縦長画像の投影時）の内部の部品配置を示す構成図、（ｄ）はこの発明の実施の形態１によるディスプレイ装置（縦長画像の投影時）の外観図である。 この発明の実施の形態１によるディスプレイ装置を頭部に装備している様子を示す模式図である。 （ａ）（ｂ）は横長画像の画像例を示す説明図、（ｃ）（ｄ）は縦長画像の画像例を示す説明図である。 （ａ）は従来のディスプレイ装置の内部の部品配置を示す構成図、（ｂ）は従来のディスプレイ装置の外観図である。

符号の説明

１ 小型ＬＣＤ、１ａ 画像表示部、２ 小型プリント配線基板、３ 平面ミラー（虚像投影部）、４ 凸レンズ（虚像投影部）、５ 保護ウインド、６ 虚像、７ 視覚、８ａ 画像表示部収納ケース、８ｂ 虚像投影部収納ケース、８ｃ 回転機構、９ ボールジョイント、１０ 支柱、１１ ヘッドバンド、１２ 調整機構、１３ アナログＲＧＢインタフェースケーブル。

Claims (3)

1. 横長の画像又は縦長の画像を表示する画像表示部と、光軸が上記画像表示部により表示される画像の中心と一致する位置に設置されており、上記画像表示部により表示された画像を光学的に拡大して虚像を生成し、上記虚像を視覚に投影する虚像投影部と、上記虚像投影部の光軸と上記画像表示部により表示される画像の中心が一致している状態を保持したまま、上記画像表示部を回転させる回転機構とを備えたディスプレイ装置。
2. 回転機構による画像表示部の回転角度が９０度であることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
3. 光軸に対して回転対称な反射面と、光軸に対して回転対称な収斂面とから虚像投影部が構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のディスプレイ装置。

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