JP2957071B2

JP2957071B2 - 頭部搭載型ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2957071B2
Application number: JP31195893A
Authority: JP
Inventors: 邦男小島; ウィリアムファーマー
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2014-10-04
Also published as: JPH07168118A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、頭部に搭載して用いる
ゴーグル若しくは眼鏡型のディスプレイ装置に関し、よ
り詳細には、異なるアプリケーションに対して様々な視
野角と倍率の設定を可能とする頭部搭載型ディスプレイ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスプレイ装置の一つの形態と
して頭部に搭載して用いるゴーグル若しくは眼鏡型のデ
ィスプレイ装置が注目を集めている。このような、頭部
搭載型ディスプレイ装置は、一般に、映像を表示するた
めのディスプレイ、接眼レンズシステム及びこれらを保
持する眼鏡型若しくはゴーグル型の頭部搭載器具から構
成される。

【０００３】従来の頭部搭載型ディスプレイ装置におい
ては、異なるアプリケーションに対して、個々に応じた
視野角を持つ、別個の頭部搭載型ディスプレイを用いな
ければならなかった。異なるアプリケーションの例とし
て３つの主要な用途、すなわち個人用のテレビ、映画館
としての用途、コンピューターグラフィクスのディスプ
レイとしての用途、そして仮想現実システムのディスプ
レイとしての用途がある。

【０００４】テレビモニターとして用いる場合は、ディ
スプレイのインタラクティビティ（入力に対する応答
性）が無いため、被験者が映された映像の全体を把握す
るためには、視線をディスプレイ全体に対して動かさね
ばならず、視野角が広がる程、視線の移動量が増して、
目の疲労を伴う恐れが増大する。このため視野角の上限
は限定されている。

【０００５】一方、仮想現実システムにおいては、ヘッ
ドトラッキング（被験者の頭部の動きに合わせてディス
プレイの映像を対応させること）ができるため、視野に
入ってきた対象物に興味を持った場合、頭を動かすこと
によって対象物をディスプレイの中心に合わせることが
できる。つまり視線の動きを頭の動きによって補うこと
ができるため広い視野角で使用することができる。

【０００６】コンピューターグラフィクスのディスプレ
イの場合は、テレビと仮想現実システムの中間に位置し
ている。仮想現実システムの広い視野角による没入感
は、ここでは一般的には必要ではなく、ヘッドトラッキ
ングの利用は場合によって異なる。また、コンピュータ
ーグラフィクスのデザイナーは自分で視野角を調整する
ことができるため、テレビモニターの場合のような目の
疲労の恐れはない。

【０００７】従来の仮想現実システム用の頭部搭載型デ
ィスプレイの視野角は、８０度から１４０度であり、最
近開発されたテレビモニター用の頭部搭載型ディスプレ
イの視野角は、ふつう３０度程度である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の頭部搭載型ディスプレイ装置は、一定の視野角による
限られた用途にしか用いることができず、異なるアプリ
ケーションに対しては、個々に応じた視野角を持つ、別
個の頭部搭載型ディスプレイ装置を用いなけらばならな
かった。

【０００９】そこで、本発明は、一つで複数の応用に適
切に用いることが可能な頭部搭載型ディスプレイ装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、画像を表示するためのディスプレイと、異なる視
野角を持つ複数の接眼レンズシステム群と、前記ディス
プレイ及び、前記複数の接眼レンズシステム群のうちの
一つ若しくは二つを頭部に固定するための頭部搭載器具
とからなり、前記接眼レンズシステム群は、頭部搭載器
具にこれらをセットしたときに、目から接眼レンズシス
テムの最初のレンズ表面までの距離及び、接眼レンズユ
ニットの最初のレンズ表面からディスプレイ画面までの
距離が一定となるように、それぞれ同一形状のパッケー
ジに納められており、また前記頭部搭載器具がパッケー
ジ化された前記接眼レンズシステムの交換が可能なよう
に構成されたことを特徴とする頭部搭載型ディスプレイ
装置によって達成される。

【００１１】ここで、前記ディスプレイに自己発光型デ
ィスプレイを用いてもよいし、照明手段と、ライトバル
ブとから構成してもよい。

【００１２】また、左右の目に対応する別々の接眼レン
ズシステムを用いてもよいし、左右の目に対応する接眼
レンズシステムを一体に接合してもよい。また、前記頭
部搭載器具が、パッケージ化された前記接眼レンズシス
テムを上方から差し込み、収納するためのレンズ差し込
み部を有してもよい。

【００１３】また、前記接眼レンズシステムを前記頭部
搭載器具に固定するための手段を更に有してもよい。

【００１４】

【作用】異なる視野角を持つ接眼レンズシステム群は、
それぞれ同一形状のパッケージに納められているため、
いずれの接眼レンズシステムを頭部搭載器具にセットし
ても、目から接眼レンズシステムの最初のレンズ表面ま
での距離及び、接眼レンズユニットの最初のレンズ表面
からディスプレイ画面までの距離が一定となり、接眼レ
ンズシステムを交換することにより一つのディスプレイ
本体によって、複数の異なった視野角が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を図面に基づ
き詳述する。図１は本実施例による頭部搭載型ディスプ
レイ装置の斜視図である。頭部搭載型ディスプレイ装置
は画像を表示するためのディスプレイ１０、該ディスプ
レイ１０を背面から照明する照明手段１１、左右の目に
対応する一対のパッケージ化された接眼レンズシステム
（以下、これを接眼レンズパッケージという）１２、及
びこれらを収納し頭部に固定するためのゴーグル型の頭
部搭載器具１３からなる。頭部搭載器具１３は、本体容
器１４及び該本体容器１４を頭部に固定するためのベル
ト１５からなる。

【００１６】ここで、ディスプレイとしては透過型の液
晶表示装置が用いられるが、自己発光式のディスプレイ
を用いることもできる。この場合、照明手段１１は必要
がない。またディスプレイは１枚に限らず、複数あって
もよい。

【００１７】接眼レンズシステムは、概略直方体状にパ
ッケージ化されており、頭部搭載器具１３の本体容器１
４は、該接眼レンズパッケージを上方から脱着及び収容
できるように、パッケージ形状に対応し、上方（及び手
前側）に開放した一対のレンズ差し込み部が形成されて
いる。接眼レンズパッケージはこのレンズ差し込み部に
収納され、必要ならば図示しない固定手段及び／又は位
置決め手段により固定、位置決めされる。

【００１８】図２はいくつかのレンズによって、適切な
焦点距離を得られるように設計されパッケージ化された
接眼レンズパッケージを示し、図中、２で表されるもの
が接眼レンズ、１で表されるものがレンズパッケージで
ある。レンズパッケージは概略直方体状に形成されてお
り、その内部に複数のレンズ２が固定されている。

【００１９】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ同
一形状のパッケージ４に納められた、異なるレンズ構成
を持つ接眼レンズシステムの横断面図である。パッケー
ジ４へのレンズ３の固定は、目６から接眼レンズシステ
ムの最初のレンズ表面７までの距離５及び、接眼レンズ
システムの最初のレンズ表面７からディスプレイ画面９
までの距離８が一定となるように設計されているため、
これら個々の視野角を持つ接眼レンズシステム群は、お
互いに同一のディスプレイ本体で使用が可能である。

【００２０】図４は、接眼レンズシステムを視野の広い
ものからより狭いものに交換する様子を示す斜視図であ
る。この図に見られるように、個々の接眼レンズシステ
ムは、構成するいくつかのレンズを一つのケースにパッ
ケージし、接眼レンズパッケージ１６とされ、頭部搭載
型ディスプレイの決められた位置から容易に取り外し交
換できる。この接眼レンズパッケージを交換するだけ
で、様々な応用に対する適切な視野角を持った頭部搭載
型ディスプレイに変えることが可能である。

【００２１】図５は、本発明の他の実施例を示す斜視図
である。先に図１から図４に基づき説明した実施例で
は、左目用と右目用の接眼レンズシステムを別々のパッ
ケージとしていたが、本実施例によれば、図４における
左目用１７と右目用１８の別々の接眼レンズシステムを
１つのパッケージ１９に納め交換を容易にしている。こ
れに応じて、本体容器に設けられた一対のレンズ差し込
み部も単一のレンズ差し込み部とされている。これ以外
については、先の実施例と同一であり、ここでは説明を
省略する。

【００２２】図６は、接眼レンズパッケージ２０の、固
定手段の一例を具体的に示した頭部搭載型ディスプレイ
装置の斜視図である。固定手段は、固定部品２２、解除
ボタン２１及びバネ２３からなる。固定部品２２は、支
軸２２１及び接眼レンズパッケージに対向するように設
けられた係止爪２２２を有する板状部材で、支軸２２１
廻りに回動することにより、係止爪２２２に対応する位
置に係止溝２０１が設けられた接眼レンズパッケージの
係止、開放を行うものである。バネ２３は係止爪を接眼
レンズパッケージに対して付勢するものであり、解除ボ
タン２１は該バネ２３に抗して、係止爪２２２を接眼レ
ンズパッケージから離れる方向に移動させるためのもの
である。解除ボタン２１は、本体容器に設けられた開口
１４１に配置され、固定部品２２の係止爪２２２を設け
られたのとは反対の端部に当接するピン２１１を有して
いる。また、本体容器には、固定部品２２の支軸２２１
を回動自在に支持するための支持部１４２が設けられて
いる。

【００２３】図７は、上記固定手段を有する頭部搭載型
ディスプレイの部分断面図である。接眼レンズパッケー
ジ２０は、バネ２４により上方に付勢される一方で、係
止爪２２２によりその位置が固定されている。ここで、
固定解除ボタン２１を押圧すると、ピン２１１が固定部
品に当接し、これをバネ２３に抗して、支軸２２１を中
心に反時計回りに回転させる。すると、係止爪２２２が
係止溝２０１から外れ、バネ２４の力により接眼レンズ
パッケージ２０は上方に押し上げられる。

【００２４】図８は接眼レンズパッケージ２５の、固定
手段の他の例を具体的に示した頭部搭載型ディスプレイ
装置の斜視図である。ここでの固定手段は、本体容器の
上面に回動自在に設けられたスライド爪２６であり、該
スライド爪をレンズ差し込み部の縁を越えて突出させる
ことにより、パッケージの上面を抑え込み、パッケージ
を固定する。

【００２５】図９は、上記固定手段を有する頭部搭載型
ディスプレイの部分断面図である。接眼レンズパッケー
ジ２５は、バネ２７により上方に付勢される一方で、ス
ライド爪２６によりその位置が固定されている。ここ
で、スライド爪２６をスライドさせ、固定を解除する
と、バネ２７の力により接眼レンズパッケージ２５は上
方に押し上げられる。

【００２６】図１０は、具体的な位置決め手段を備えた
頭部搭載型ディスプレイ装置の本体及び接眼レンズパッ
ケージを示す図である。図１０（ａ）はこれらを上面よ
り見た上面図、図１０（ｂ）は本体を側面から見た側断
面図である。

【００２７】本体容器２８のレンズ差し込み部２９、及
び接眼レンズパッケージ３０は、手前側の横幅を奥側の
横幅より短くすることにより、接眼レンズパッケージの
本体に対する前後の位置関係を決定し、更にレンズ差し
込み部２９の奥に設けられた板バネ３１により接眼レン
ズパッケージを手前に押し付けて、ずれを防止するよう
に構成されている。

【００２８】図６から図１０に示した固定手段又は位置
決め手段はの具体例はいずれも図３に基づき説明した本
発明の第１の実施例、即ち、左右の目に対応する別々の
接眼レンズシステムをもつ頭部搭載型ディスプレイ装置
に備えられたものとして図示さているが、図５に基づき
説明した本発明の第２の実施例、即ち、左右の目に対応
する接眼レンズシステムを一体とした頭部搭載型ディス
プレイ装置に適用できることはいうまでもない。

【００２９】図１１は、第１の実施例、若しくは第２の
実施例に従った頭部搭載型ディスプレイ装置を被験者の
頭部に装着した状態を示す説明図である。頭部搭載型デ
ィスプレイ装置はその本体容器３２が、目の正面にくる
ようにベルト３３によって頭部に固定される。接眼レン
ズパッケージ３４はレンズ差し込み部に差し込まれる。
被験者の目には照明手段３５からの光をディスプレイ３
６にて変調した光が接眼レンズパッケージ３４の接眼レ
ンズシステムを介して入射される。ここで、異なる視野
角の接眼レンズパッケージに交換することにより、頭部
搭載型ディスプレイ装置の視野角を可変とすることがで
き、一つの頭部搭載型ディスプレイ装置にて種々の応用
が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
接眼レンズシステム群が、頭部搭載器具にこれらをセッ
トしたときに、目から接眼レンズシステムの最初のレン
ズ表面までの距離及び、接眼レンズユニットの最初のレ
ンズ表面からディスプレイ画面までの距離が一定となる
ように、それぞれ同一形状のパッケージに納められてお
り、また頭部搭載器具がパッケージ化された前記接眼レ
ンズシステムの交換が可能なように構成されているの
で、被験者の用途に応じて接眼レンズシステムを交換す
ることができ、１つのディスプレイ本体で複数の応用に
適切に用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】頭部搭載型ディスプレイ装置の一実施例を示す
斜視図である。

【図２】パッケージ化された接眼レンズシステムの斜視
図である。

【図３】それぞれ異なる視野角を持った２種類の接眼レ
ンズシステムの説明図である。

【図４】レンズパッケージの交換を説明するための頭部
搭載型ディスプレイ装置の斜視図である。

【図５】頭部搭載型ディスプレイ装置の他の実施例を示
す斜視図である。

【図６】具体的な接眼レンズパッケージの固定手段を有
する頭部搭載型ディスプレイ装置を示す斜視図である。

【図７】図６に示す接眼レンズパッケージの固定手段を
有する頭部搭載型ディスプレイ装置の固定手段部分の部
分断面図である。

【図８】具体的な接眼レンズパッケージの固定手段を有
する他の頭部搭載型ディスプレイ装置を示す斜視図であ
る。

【図９】図８に示す接眼レンズパッケージの固定手段を
有する頭部搭載型ディスプレイ装置の固定手段部分の部
分断面図である。

【図１０】具体的な接眼レンズパッケージの位置決め手
段を有する頭部搭載型ディスプレイ装置の本体と接眼レ
ンズパッケージを上面、及び側面から見た所を示す図で
ある。

【図１１】頭部搭載型ディスプレイ装置を装着した状態
を示す図である。

【符号の説明】

１、４、１２、１６、１９、２０、２５、３０、３４
接眼レンズパッケージ２、３接眼レンズ５目から最初のレンズ表面の距離６被験者の目７最初のレンズの表面８最初のレンズ表面からディスプレイ表面までの距離９、１０、３６ディスプレイ１１、３５照明手段１３頭部搭載器具１４、２８、３２本体容器１５、３３ベルト１７左目用接眼レンズシステム１８右目用接眼レンズシステム２１接眼レンズパッケージ固定解除ボタン２２、２６接眼レンズパッケージ固定部品２３、２４、２７バネ３１板バネ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を表示するためのディスプレイと、
異なる視野角を持つ複数の接眼レンズシステム群と、前
記ディスプレイ及び、前記複数の接眼レンズシステム群
のうちの一つ若しくは二つを頭部に固定するための頭部
搭載器具とからなり、前記接眼レンズシステム群は、頭
部搭載器具にこれらをセットしたときに、目から接眼レ
ンズシステムの最初のレンズ表面までの距離及び、接眼
レンズユニットの最初のレンズ表面からディスプレイ画
面までの距離が一定となるように、それぞれ同一形状の
パッケージに納められており、また前記頭部搭載器具が
パッケージ化された前記接眼レンズシステムの交換が可
能なように構成されたことを特徴とする頭部搭載型ディ
スプレイ装置。
【請求項２】請求項１において、前記ディスプレイに
自己発光型ディスプレイを用いたことを特徴とする頭部
搭載型ディスプレイ装置。
【請求項３】請求項１において、前記ディスプレイ
が、照明手段と、ライトバルブとから構成されているこ
とを特徴とする頭部搭載型ディスプレイ。
【請求項４】請求項１において、左右の目に対応する
別々の接眼レンズシステムを用いることを特徴とする頭
部搭載型ディスプレイ装置。
【請求項５】請求項１において、左右の目に対応する
接眼レンズシステムを一体に接合したことを特徴とする
頭部搭載型ディスプレイ装置。
【請求項６】請求項１において、前記頭部搭載器具
が、パッケージ化された前記接眼レンズシステムを上方
から差し込み、収納するためのレンズ差し込み部を有す
ることを特徴とする頭部搭載型ディスプレイ装置。
【請求項７】請求項１において、前記接眼レンズシス
テムを前記頭部搭載器具に固定するための手段を更に有
することを特徴とする頭部搭載型ディスプレイ装置。