JP2013186330A - 頭部装着型表示装置およびカバー - Google Patents

Abstract

【課題】シースルー機能を有する頭部装着型表示装置に取り付け、表示画像の背景の外景光による表示画像の視認性低下と光学素子の出射面で正反射した外景光が前記光学素子に写り込むことによる表示画像の視認性低下を同時に防止するカバーを簡易な構造で前記頭部装着型表示装置にワンタッチで着脱可能とし、かつ、安価に提供する。
【解決手段】外景光による視認性低下を防止するためのカバーが、表示画像の背景の外景光を遮光または減光するフィルター機能を備えた第１部材と光学素子の出射面で反射する外景光を遮光または減光するフィルター機能を備えた第２部材とを備え、前記頭部装着型表示装置にワンタッチで着脱が可能なものとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウエアラブルＰＣ用表示器等、頭部に装着してＰＣ画面やＴＶ画像、あるいは作業等に関連する各種表示を視認することを目的とした頭部装着型表示装置に関する。

頭部装着型表示装置は、表示画像を生成する表示デバイス及び駆動回路、使用者の眼の前に表示画像を虚像として生成する光学素子、それらを保持し、頭部へ装着するハウジングで構成されていることが知られている。

前記頭部装着型表示装置は例えば図８に示すとおり、小型表示デバイス９、光学素子Ａ１０および光学素子Ｂ１１等で構成される。前記小型表示デバイス９は、例えば、画像表示パネル１７、偏光板１５およびビームスプリッタ１６等で構成される。前記小型表示デバイス９で生成された表示画像１２は、光学素子Ａ１０および光学素子Ｂ１１で反射され、光学素子Ａ１０を透過し、使用者の眼８に到達する。この時、使用者は光学素子Ａ１０及び光学素子Ｂ１１で拡大投影された表示画像１２を視認することができる。前記小型表示デバイス９は、透過型ＬＣＤ、反射型ＬＣＤ、自発光型表示素子等が使用される。光学素子Ｂ１１は透過型の素子であり、使用者は、光学素子Ａ１０及び光学素子Ｂ１１を通して眼８に正対する光景を視認することができる。

特許文献４では図７に示すとおり、前記頭部装着型表示装置を使用者の片方の眼８の前に配置して使用されるものが示されている。

特許文献１では、表示画像１２の背景の外景光（以下、外景光Ａ１３（図８））を減衰するためのカバーを頭部装着型表示装置に着脱可能な構造とし、外景光Ａ１３による表示画像１２の視認性低下を防止するものが示されている。

特許文献２では、光学素子の出射面で正反射した外景光（以下、外景光Ｂ１４（図８））の光路上に減光手段を有し、前記光学素子Ａ１０に写り込むことによる表示画像１２の視認性低下を防止するものが開示されている。

特許文献３では、ゴーグル型表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型表示装置）であって、２つの照度センサを用いて、前記ゴーグル型表示装置前方の光景と表示された情報画像とを同時に見る場合に適すべくＥＬパネルの明るさを調整するものが示されている。

特開２００１−１６６７０３号公報 特開２０１０−１６９７４３号公報 特許４８０９９２５号公報 特許４６２６５７３号公報

近年、ウエアラブルＰＣは、産業用途での応用が広まりつつあるが、図８に示すとおり屋外作業では頭部装着型表示装置の表示画像１２の視認性を低下させる様々な外光環境が存在している。例えば、特許文献４に示すシースルー型表示装置では外景光Ａ１３が明る過ぎると表示画像１２の視認性が低下する。

また、光学素子Ａ１０の出射面で反射する外景光Ｂ１４が眼８に入ると表示画像１２の視認性が低下する。

特許文献１では、外景光Ａ１３による表示画像１２の視認性低下を防止する着脱可能な構造のカバーが示されているが、外景光Ｂ１４が、前記光学素子Ａ１０に写り込むことによる表示画像１２の視認性低下を防止する方法については示されていない。

特許文献２では、外景光Ｂ１４が、前記光学素子Ａ１０に写り込むことによる表示画像１２の視認性低下を防止する構造を有する頭部装着型表示装置が示されているが、外景光Ａ１３による表示画像１２の視認性低下を防止する方法については示されていない。

特許文献３では、ゴーグル型表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型表示装置）であって、２つの照度センサを用いて、ゴーグル型表示装置前方の光景と表示された情報画像とを同時に見る場合に適すべくＥＬパネルの明るさを調整するものが示されているが、外景光Ｂ１４が、前記光学素子Ａ１０に写り込むことによる表示画像１２の視認性低下を防止する方法については示されていない。

本発明の課題は、小型表示デバイス９と前記デバイスより作成された表示画像１２を拡大表示する光学素子と前記デバイスと前記光学素子を一体とするハウジング７と保護部材１８とシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置５に取り付け、表示画像１２の背景の外景光（外景光Ａ１３）による表示画像１２の視認性低下と光学素子の出射面で正反射した外景光（外景光Ｂ１４）が前記光学素子Ａ１０に写り込むことによる表示画像１２の視認性低下を同時に防止するカバーを簡易な構造で前記頭部装着型表示装置５にワンタッチで着脱可能とし、かつ、安価に提供することを目的としている。

前記課題を解決するためのカバー１は図３、４に示すとおり、小型表示デバイス９と前記デバイスより作成された表示画像１２を拡大表示する光学素子と前記デバイスおよび前記光学素子を一体にするハウジング７とシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置５に取り付けるカバーであって、表示画像１２の背景の外景光（外景光Ａ１３）を遮光または減光するフィルター機能を備えた第１部材３ａと光学素子Ａ１０の出射面で反射する外景光（外景光Ｂ１４）を遮光または減光するフィルター機能を備えた第２部材３ｂとを備えるとともに前記頭部装着型表示装置５にワンタッチで着脱が可能とする。

前記第１部材３ａまたは前記第２部材３ｂは弾性体であることが好ましい。

前記第２部材３ｂは筒状に突起した形状であることが好ましい。

小型表示デバイス９と前記デバイスより作成された表示画像１２を拡大表示する光学素子と前記デバイスと前記光学素子を一体にするハウジング７と保護部材１８とシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置５と前記第１部材３ａまたは第２部材３ｂが弾性体である前記カバー１とを組み合わせたものであることが好ましい。

前記保護部材１８が弾性体で形成されたものであることが好ましい。

上記説明では理解を容易にするため実施の形態の図を利用したが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明によれば、表示画像１２の背景の外景光（外景光Ａ１３）を遮光するフィルター機能を備えた第１部材３ａと光学素子の出射面で反射する外景光（外景光Ｂ１４）を遮光するフィルター機能を備えた第２部材３ｂとを備えた一体型カバーであることにより、屋外作業時の様々な外光環境において、頭部装着型表示装置５の表示画像１２の視認性低下を防止することができる。

カバー１が前記頭部装着型表示装置５にワンタッチで着脱可能であることにより、外景光Ａ１３および外景光Ｂ１４による表示画像１２の視認性低下がない場合には、直ちに取り外して前記頭部装着型表示装置５のシースルー機能を有効にすることができる。
前記第１部材３ａに外景光Ａ１３を一定量減光しかつ透視を可能とする減光フィルター６を備えた場合には、前記頭部装着型表示装置５のシースルー機能を喪失することなく使用できる。
前記第２部材３ｂに外景光Ｂ１４を一定量減光しかつ透視を可能とする減光フィルター６を備えた場合には、前記第２部材３ｂに非透過性の材料を使用し筒状の突起形状にした場合と比較して、大きく死角を減じることができる。
これにより、例えば、外景光Ａ１３は減光する必要があるが、外景光Ｂ１４は減光する必要がない場合には、前記頭部装着型表示装置５を装着した眼８側の横または下方向の物体を視認することができ、いち早く危険回避行動等を取ることを可能とする。

前記第１部材３ａまたは第２部材３ｂが弾性体であることにより、物が前記頭部装着型表示装置５にぶつかった際の顔面保護や、落下時の機器の保護が可能となる。
また、前記第１部材３ａが弾性体であることにより、一層着脱が容易になる。

前記第２部材３ｂが筒状に突起した形状であることにより、前記頭部装着型表示装置５を装着した眼８を包むように前記カバー１の大きさを最小限にすることができ、装着していない方の眼８の視界を可能な限り広く確保できる。

小型表示デバイス９と前記デバイスより作成された表示画像１２を拡大表示する光学素子と前記デバイスと前記光学素子を一体にするハウジング７と保護部材１８とシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置５と前記第１部材３ａが弾性体である前記カバー１とを組み合わせたことにより、前記カバー１を重力方向に対して上方向に差し込んだ場合、前記保護部材１８と前記カバー１の弾性体が有する弾性および摩擦力により強力に保持し合い、前記カバー１は脱落することがない。

前記保護部材１８を弾性体で形成した場合は、保護部材１８が有する弾性および摩擦力と前記カバー１の弾性体が有する弾性および摩擦力により一層強力に保持し合う。

本発明の実施例であるカバー１を表示画像１２の背景側から見た外観である。 本発明の実施例であるカバー１を眼側開口部４側から見た外観である。 本発明の実施例であるカバー１を取り付けた頭部装着型表示装置５の外観である。 本発明の実施例であるカバー１を取り付けた頭部装着型表示装置５の光学系概要である。 本発明の実施例であるカバー１の第１部材３ａに外景光Ａ１３を減光する減光フィルター６を備えた外観である。 第１部材３ａに外景光Ａ１３を減光する減光フィルター６を備えた本発明の実施例であるカバー１を取り付けた頭部装着型表示装置５の光学系概要である。 特許文献４で開示された頭部装着型表示装置５の外観である。 従来の頭部装着型表示装置５の光学系概要である。

以下、図１、図２、図３、図４、図５、図６を用いて本発明に係るカバー１の詳細を説明する。
図４に本発明の実施例であるカバー１を取り付けた頭部装着型表示装置５の光学系概要の一例を示す。図４に示すとおり外景光Ａ１３を第１部材３ａで遮光し、外景光Ｂ１４を第２部材３ｂによって遮光するカバー１を図１および図２に示す。
図１は、本発明の実施例であるカバー１を表示画像１２の背景側から見た外観である。
図２は、本発明の実施例であるカバー１を眼側開口部４側から見た外観である。

図１に示すとおり、前記カバー１の第１部材３ａに非透過性の材料を使用し、光学素子Ｂ１１に入射する外景光Ａ１３側を覆うことで外景光Ａ１３を遮光できる。
図２に示すとおり、前記カバー１の眼側開口部４に非透過性の材料を使用し筒状の突起形状にした第２部材３ｂを、表示画像１２の光路を遮らない範囲まで狭くすることで外景光Ｂ１４を遮光する。
前記第２部材３ｂは、一部透過性を有する材料を使用して、外景光Ｂ１４を減光するものとしてもよい。

図３に本発明の実施例であるカバー１を取り付けた前記頭部装着型表示装置５の外観を示す。
図３に示すとおり、前記カバー１は、第１部材３ａを前記頭部装着型表示装置５の重力方向に対して上方向に取付開口部２から差し込んで前記頭部装着型表示装置５に摩擦力によりワンタッチで着脱することができる。

前記カバー１の第１部材３ａに弾性体を使用することで、前記頭部装着型表示装置５に対し、弾性と摩擦力により、一層容易にワンタッチで着脱可能となる。前記弾性体は、例えば、シリコンゴム、ネオプレンゴム等弾性を有するものであればよく、かつ、表面が梨地の状態が好ましい。
また、前記カバー１の第２部材３ｂも弾性体を使用することが好ましい。前記弾性体は、例えば、シリコンゴム、ネオプレンゴム等弾性を有するものであればよく、かつ、表面が梨地の状態が好ましい。

図５は、本発明の実施例であるカバー１の第１部材３ａに外景光Ａ１３を減光する減光フィルター６を備えた外観である
図５に示すとおり、減光フィルター６は、例えば、第１部材３ａに窓を穿設し、前記窓の枠部分に設けた溝に板状の減光フィルター６を挿着することが好ましい。しかし、減光フィルター６は、前記窓に張着するなど固定できる方法であれば挿着に限定しない。
減光フィルター６は、外景光Ａ１３を一定量減光しかつ透視を可能とするものであり、例えば、プラスチック板、アクリル、セルロイド、フィルム等で減光することができ、かつ、透視することができればよい。

図６に第１部材３ａに外景光Ａ１３を減光する減光フィルター６を備えた本発明の実施例であるカバー１を取り付けた頭部装着型表示装置５の光学系概要を示す。
図６に示すとおり、減光フィルター６により強度の強い外景光Ａ１３の一部を減光するが、すべてを遮断するものではないため、表示画像１２と併せて背景を視認することができる。すなわち、前記頭部装着型表示装置５のシースルー機能を喪失することはない。

図３に示した前記頭部装着型表示装置５の保護部材１８を、例えば、シリコンゴムやネオプレンゴム等の弾性体の部材を用いて、梨地状等の凹凸を有する非滑性の表面状態に形成した前記頭部装着型表示装置５に、本発明によるカバー１を重力方向に対して上方向に取付開口部２から差し込んで、保護部材１８の弾性体が有する弾性および摩擦力とカバー１の弾性体が有する弾性および摩擦力によりカバー１と前記頭部装着型表示装置５とを強力に保持させる。

１ カバー
２ 取付開口部
３ａ 第１部材
３ｂ 第２部材
４ 眼側開口部
５ 頭部装着型表示装置
６ 減光フィルター
７ ハウジング
８ 眼
９ 小型表示デバイス
１０ 光学素子Ａ
１１ 光学素子Ｂ
１２ 表示画像
１３ 外景光Ａ
１４ 外景光Ｂ
１５ 偏光板
１６ ビームスプリッタ
１７ 画像表示パネル
１８ 保護部材

Claims (5)

1. 小型表示デバイスと前記デバイスより作成された表示画像を拡大表示する光学素子と前記デバイスおよび前記光学素子を一体にするハウジングとシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置に取り付けるカバーであって、表示画像の背景の外景光を遮光または減光するフィルター機能を備えた第１部材と光学素子の出射面で反射する外景光を遮光または減光するフィルター機能を備えた第２部材とを備えるとともに前記頭部装着型表示装置に着脱が可能であることを特徴するカバー。
2. 前記第１部材または前記第２部材が弾性体であることを特徴とする請求項１記載のカバー。
3. 前記第２部材が筒状に突起した形状であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカバー。
4. 小型表示デバイスと前記デバイスより作成された表示画像を拡大表示する光学素子と前記デバイスおよび前記光学素子を一体にするハウジングと保護部材とシースルー機能を備えた頭部装着型表示装置と請求項２記載のカバーとを組み合わせたことを特徴とする頭部装着型表示装置。
5. 前記保護部材が弾性体で形成されたことを特徴とする請求項４記載の頭部装着型表示装置。