JP3384149B2

JP3384149B2 - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JP3384149B2
Application number: JP29844094A
Authority: JP
Inventors: 裕幸新藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 2003-03-10
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JPH08160342A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示素子で形成し
た画像を虚像拡大する頭部装着型の画像表示装置に関
し、特にその虚像形成光学系の左右移動構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、映像およびデータディスプレイの
携帯性を高める要請に答えるため、頭部装着型の表示装
置が提案されている。その代表的な一例として、ＵＳＰ
Ｎｏ．５，１６２，８２８に記載され、Ｖｉｒｔｕａ
ｌＶｉｓｉｏｎＳＰＯＲＴと銘打って、携帯型の頭
部装着型表示装置が商品化されている。これは主に一般
向け映像表示用のディスプレイであり、１枚の液晶表示
素子で形成した画像をレンズで虚像拡大し、使用者の効
き目で虚像を視認すべく構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この１枚の液晶表示素
子で形成した画像を、左右いずれか片方の眼で視認する
頭部装着型表示装置は、一般的に使用者の効き目で虚像
を視認することを推奨している。そのため、虚像を形成
する光学系が左右いずれか片方に固定されており、右側
もしくは左側専用となっている。従って、固定であるた
め眼幅調整ができず、使用者の眼幅差を吸収することが
難しい。このことは、虚像を視認する上で特に重要であ
る眼についての影響も大きく、眼幅調整ができないため
不自然な視線を強いられたり、あるいは、眼球の回転を
司る筋肉が緊張状態を持続することになり疲労しやす
い。このように、虚像を形成する光学系が、左右いずれ
か片方に固定されている頭部装着型表示装置では、上記
課題を解決するために、眼幅調整機構を追加しなければ
ならず、必然的に重量増、コスト高、複雑な構造が必要
となる。加えて、使用者により効き目は異なるため、こ
れでは汎用性、共用性に乏しい。また、効き目による虚
像視認の正当性は未だ確立されていないため、一般向け
映像表示用ディスプレイとしては、はなはだ不適切であ
る。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、第１に視認眼
の選択が容易であり、汎用性、共用性が高く、疲労の少
ない頭部装着型表示装置を実現すること、第２に視認眼
の選択の際、その操作性、信頼性、視認性の高い頭部装
着型表示装置を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の頭部装着型表示装置では、画像表示素子と
前記画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する
拡大光学手段とを有する虚像形成光学系と、前記画像表
示素子を駆動するための駆動回路と、を備えた装置本体
を、使用者の頭部に装着して画像を前記使用者の眼の左
右いずれかの一方で視認する頭部装着型表示装置であっ
て、前記虚像形成光学系は、前記使用者の略眼幅方向に
移動自在に保持されてなり、前記虚像形成光学系の前記
画像表示素子と前記駆動回路とは、ＦＰＣによって接続
されており、前記虚像形成光学系の移動範囲のほぼ中心
位置に、前記ＦＰＣを前記虚像形成光学系の左右移動に
対して略垂直方向にガイドするガイド部を有することを
特徴とする。

【０００６】

【０００７】また、前記虚像形成光学系に視度調整機構
を設け、視度調整用つまみは、前記虚像形成光学系の左
右両側面に設けることがよい。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】請求項１に記載の頭部装着型表示装置によれ
ば、虚像を視認する眼を使用者によって簡単に選択でき
るため、汎用性、共用性に優れている。また、前記使用
者が個人の判断で虚像を視認する眼を左右のどちらでも
自由に切り換えることが可能である。また、虚像形成光
学系内部の画像表示素子と、前記虚像形成光学系の左右
移動における移動空間外に固定配置した前記画像表示素
子の駆動回路との接続はＦＰＣによりなされているの
で、視認眼の切り換えに伴う虚像形成光学系の移動の際
に生じる前記虚像形成光学系及び装置本体間のケーブル
の対屈曲性能を高めることができ、前記虚像形成光学系
の移動は回路的に信頼性高くかつ機構的にスムーズに行
うことができる。また、高さ方向に狭いケーブル収納ス
ペースでの前記虚像形成光学系の移動が可能となるの
で、装置全体の小型化にもなる。その際、画像表示素子
の駆動回路を使用者の眼幅方向に略平行に平置き配置す
れば、駆動回路の放熱効果も高まり、回路の信頼性の向
上につながる。また、駆動回路の平置きにより回路基板
の実装面積が増大するので、高さ方向の回路収納スペー
スを小さくでき、装置全体の小型化ができる。更に、Ｆ
ＰＣの駆動回路に対する着脱方向を、前記虚像形成光学
系の左右移動方向とするとともに、着脱部と画像表示素
子との間に、ＦＰＣを虚像形成光学系の左右移動方向に
対して略垂直方向にガイドするガイド部を設ければ、着
脱部とＦＰＣにストレスがかかりにくくなるため、ＦＰ
Ｃの抜け防止となり、機構的にスムーズな虚像形成光学
系の左右移動ができ、合わせてコンパクトかつ信頼性高
く虚像形成光学系の移動を行うことができる。なお、前
記使用者の左右の眼前であり、前記虚像形成光学系に対
して前記使用者と反対側の空間に、少なくとも前記虚像
形成光学系の移動領域における虚像形成領域全域に透過
率が１未満のバイザーを配置すれば、使用者にとって虚
像の見かけ上のコントラストが増し、視認性を向上させ
ることが可能である。加えて、視認眼の切り換えの際
に、虚像形成光学系を使用者の視認眼前方に移動した後
に、バイザーの脱着等の操作は全くする必要がなくなる
ため、使用者は非常に簡単に視認眼の切り換え及び眼幅
調整を行うことができる。また、このバイザーを鉛直方
向に対して概ね４５度傾けて配置すれば、バイザー下端
部の前方への飛び出しがなくなるので、装置全体の小型
化ができる。またこのとき、バイザーの使用者側の面に
反射防止処理を施すことにより、バイザーの使用者側の
面へのこれに相対する面の映り込みや周囲光の映り込み
を防止することができる。

【００１３】請求項２に記載の頭部装着型表示装置によ
れば、視度調整機構を有する前記虚像形成光学系の左右
両側に視度調整用つまみが設置されているため、視認眼
の切り換えの際に、虚像形成光学系を左右方向に移動し
た後に、使用者は虚像形成光学系の左右どちら側のつま
みでも操作することができる。これにより、使用者は前
記虚像形成光学系の移動に際し、視度調整を反視認眼側
の手ではなく、視認眼側の手で行うことができるので、
視度調整の操作性が向上する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳
述する。図１〜図８は本発明の実施例を表す模式図であ
る。図１、図５及び図７は正面図、図２及び図６は側面
図、図３は虚像形成光学系の拡大図であり、同時に内部
光学系の配置も表している。また、図４及び図８は虚像
形成光学系とバイザ−、画像表示素子の駆動回路及びパ
−テ−ションの位置関係を示した斜視図である。

【００１７】（実施例１）図１〜図３において装置本体
１は、使用者２の左右いずれかの眼に対応する前方に虚
像形成光学系３を有し、虚像形成光学系３は、装置本体
１に空転保持され使用者２の略眼幅方向に延伸し、ネジ
形状を有する軸４に螺着して装置本体１に保持される。
また、軸４と平行方向に延伸する案内軸５を介して装置
本体と係合され、更に装置本体１はヒンジ部６によって
保持部７に係合される。

【００１８】軸４はその両端にノブ８を有し、ノブ８を
回転させることにより装置本体１に対して空転するた
め、それに螺着する虚像形成光学系３を案内軸５との間
で案内させながら使用者２の略眼幅方向に移動させるこ
とができる。

【００１９】また虚像形成光学系３は、液晶パネル９と
それを後方から照射するためのバックライト１０からな
る画像表示素子１１と、反射ミラー１２、拡大光学手段
であるレンズ１３から構成される。画像表示素子１１に
よって形成され出射した画像光は、反射ミラー１２によ
って光路を変換され、レンズ１３によって使用者２の視
認眼１４内に結像される。このとき、レンズ１３の物体
側焦点よりレンズ１３側に画像表示素子１１の像形成面
を配置し、レンズ１３の像側焦点近傍に視認眼１４を配
置すると、レンズ１３の結像作用により、虚像形成光学
系３の光軸１５の延長線上に、画面情報の拡大虚像１６
を視認することができる。

【００２０】バイザ−１７については使用者２の反視認
眼２７の遮光の役目を負っており、この透過率を１未満
に設定することによって、使用者には虚像の見かけ上の
コントラストが上がったように見えるため、良好な視認
性を得ることができる。

【００２１】図１に示すように、バイザ−１７を使用者
２の左右の眼前であり虚像形成光学系３に対して使用者
２の反対側の空間に、少なくとも前記虚像形成光学系３
の移動領域における虚像形成領域全域にわたって配置す
ることにより、虚像形成光学系３を前記ノブ８を回転さ
せることによって移動した後に、バイザ−１７の脱着等
の操作は全くする必要がなくなるため、使用者２は非常
に簡単に視認眼の変更を行うことができる。従って、汎
用性、共用性に優れており、使用者２が個人の判断で虚
像視認する側を左右のどちらでも自由に切り換えること
が可能である。また、虚像を視認する眼を切り換える際
に、使用者２の眼幅方向に虚像形成光学系３を移動する
ため、眼幅の調節を兼用でき、無理な眼球運動をとらな
いため、使用者２の眼幅との不適合による眼の疲労を解
消できる上に、これら調整機構の構造を簡略化できる。
またその際、虚像形成光学系３内の反射ミラ−１２が鉛
直方向に対して概ね４５度で配置されているため、図４
に示すようにバイザ−１７を鉛直方向に対して概ね４５
度傾けて配置することにより、バイザ−１７の下端部の
前方への飛び出しがなくなるので装置本体１の小型化が
できる。またこのとき、バイザ−１７の使用者２側の面
Ａ１８に反射防止処理を施すことにより、バイザ−１７
の使用者２側の面Ａ１８へのこれに相対するパ−テ−シ
ョン１９の面Ｂ２０の映り込みや周辺光の映り込みを防
止することができるため、視認性が更に向上する。な
お、パ−テ−ション１９は、その上部に配置された前記
駆動回路２１の保護を目的として配置されている。

【００２２】図１〜図３において、前記画像表示素子１
１はラック部を備えた枠体２３内部に固定され、更にそ
の前方には前記ラック部とかみ合う歯車２４が配置され
ている。また、前記歯車２４の左右両側には、各々視度
調整用つまみ２５がネジ２６によって固定されている。
本構成において、視度調整は前記視度調整用つまみ２５
を前記歯車２４とのネジ２６による固定部を中心にして
弧を描くように回転させることにより、画像表示素子１
１を鉛直方向に上下させて行う。これにより画像表示素
子１１とレンズ１３の相対距離が変化して視度調整が可
能となる。本構成によれば、前記虚像形成光学系３の左
右両側に視度調整用つまみ２５が設置されていて、一方
の視度調整用つまみ２５の操作に他方の視度調整用つま
み２５が連動するため、使用者２は、虚像形成光学系３
の左右どちら側の視度調整用つまみ２５でも操作するこ
とができる。これにより、使用者２は反視認眼２７側の
手を使って顔前で視度調整用つまみ２５を操作するとい
った煩わしい作業をする必要がなくなり、視認眼１４側
の手で使用者２の視認眼１４側側方より前記視度調整用
つまみ２５を操作できるので、視度調整の操作性が向上
する。また、図５及び図６に示すように、バイザ−１７
を使用者２の前方で開閉式とすることにより、使用者２
は視度調整用つまみ２５をバイザ−１７を前方に開けた
状態で操作することが可能となるため、更に操作性は向
上される。

【００２３】図３に示すように、画像表示素子１１と、
虚像形成光学系３の左右移動における移動空間外に固定
配置された前記画像表示素子１１の駆動回路２１との接
続はＦＰＣ２２によりなされており、ノブ８を回転させ
ることによる虚像形成光学系３の移動に際して、前記虚
像形成光学系３及び前記画像表示素子１１の駆動回路２
１間のケ−ブルの対屈曲性能を高めることができ、前記
虚像形成光学系３の移動は、回路的に信頼性高くかつ機
構的にスム−ズに行うことができる。また、高さ方向に
狭いケ−ブル収納スペ−スでの前記虚像形成光学系３の
移動が可能となるので、装置本体１の小型化にもなる。

【００２４】図４において、画像表示素子１１の駆動回
路２１には回路基板上面に回路素子が、下面にＦＰＣコ
ネクタ２９が実装されており、前記駆動回路２１と虚像
形成光学系３との接続は、パーテーション１９上に設け
られたガイド穴２８を通して前記ＦＰＣ２２によりなさ
れている。

【００２５】図３及び図４に示すように、前記駆動回路
２１は前記虚像形成光学系３の左右移動における移動空
間外に、前記使用者２の眼幅方向に略平行に平置きする
ことがよく、これによって前記駆動回路２１の放熱効果
も高まり、回路の信頼性の向上につながる。また、前記
駆動回路２１の平置きにより回路部品の実装面積が増大
するので、高さ方向の回路スペ−スを小さくできる。更
に、前記ＦＰＣ２２の前記駆動回路２１に対する着脱方
向を、前記虚像形成光学系３の左右移動方向とするとと
もに、前記ＦＰＣコネクタ２９と前記画像表示素子１１
との間に配置した前記パーテーション１９上に、前記Ｆ
ＰＣ２２を前記虚像形成光学系３の左右移動方向に対し
て略垂直方向にガイドする前記ガイド穴２８を設けたの
で、前記ＦＰＣコネクタ２９と前記ＦＰＣ２２にストレ
スがかかりにくくなるため、前記ＦＰＣ２２の抜け防止
となり、機構的にスム−ズな前記虚像形成光学系３の左
右移動ができ、合わせてコンパクトかつ信頼性高く前記
虚像形成光学系の移動を行うことができる。また、前記
ガイド穴２８は前記パーテーション１９上であり、前記
ＦＰＣ２２を前記虚像形成光学系３の左右移動方向に対
して略垂直方向にガイドする位置にあればよいが、前記
駆動回路２１の、前記使用者２の正中線３０に相当する
箇所に設けることによって、前記ＦＰＣ２２を最短にで
き、むだなたるみを少なくできるため、より機構的にス
ム−ズな前記虚像形成光学系の左右移動が可能となる。

【００２６】（実施例２）図７において装置本体１は、
使用者２の両目の各々に対応する前方に虚像形成光学系
３を有し、虚像形成光学系３は、装置本体１に空転保持
され使用者２の略眼幅方向に延伸し、使用者２の正中線
３０を境に逆回りにネジ形状を有する軸４に螺着して装
置本体に保持される。また、軸４と平行方向に延伸する
案内軸５を介して装置本体と係合され、更に装置本体１
はヒンジ部６によって保持部７に係合される。

【００２７】軸４はその両端にノブ８を有し、ノブ８を
回転させることにより装置本体１に対して空転するた
め、それに螺着する虚像形成光学系３を案内軸５との間
で案内させながら使用者２の略眼幅方向に移動させるこ
とができる。

【００２８】また、虚像形成光学系、視度調整機構につ
いては実施例１と同じなので、説明を省略する。

【００２９】図８に示すように、画像表示素子１１と、
装置本体１に固定配置された前記画像表示素子１１の駆
動回路２１との接続はＦＰＣ２２によりなされており、
ノブ８を回転させることによる虚像形成光学系３の移動
に際して、前記虚像形成光学系３及び前記画像表示素子
１１の駆動回路２１間のケ−ブルの対屈曲性能を高める
ことができ、前記虚像形成光学系３の移動は、回路的に
信頼性高くかつ機構的にスム−ズに行うことができる。
また、高さ方向に狭いケ−ブル収納スペ−スでの前記虚
像形成光学系３の移動が可能となるので、装置本体１の
小型化にもなる。

【００３０】図８において、画像表示素子１１の駆動回
路２１には回路基板上面に回路素子が、下面にＦＰＣコ
ネクタ２９が実装されており、前記駆動回路２１と虚像
形成光学系３との接続は、パーテーション１９上に設け
られたガイド穴２８を通して前記ＦＰＣ２２によりなさ
れている。

【００３１】図８に示すように、前記画像表示素子１１
の駆動回路２１は前記虚像形成光学系３の左右移動にお
ける移動空間外に、前記使用者２の眼幅方向に略平行に
平置きすることがよく、これによって前記駆動回路２１
の放熱効果も高まり、回路の信頼性の向上につながる。
また、前記駆動回路２１の平置きにより回路部品の実装
面積が増大するので、高さ方向の回路スペ−スを小さく
できる。更に、前記ＦＰＣ２２の前記駆動回路２１に対
する着脱方向を、前記虚像形成光学系３の左右移動方向
とするとともに、ＦＰＣコネクタ２９と前記画像表示素
子１１との間に、前記ＦＰＣ２２を前記虚像形成光学系
３の左右移動方向に対して略垂直方向にガイドするガイ
ド穴２８を設けたので、前記ＦＰＣコネクタ２９と前記
ＦＰＣ２２にストレスがかかりにくくなるため、前記Ｆ
ＰＣ２２の抜け防止となり、機構的にスム−ズな前記虚
像形成光学系の左右移動ができ、合わせてコンパクトか
つ信頼性高く前記虚像形成光学系の移動を行うことがで
きる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の頭部装着
型表示装置は、虚像を視認する眼を使用者によって簡単
に選択できるため、汎用性、共用性に優れており、使用
者が個人の判断で虚像視認する眼を左右のどちらでも自
由に切り換えることが可能である。また、虚像を視認す
る眼を切り換える際に、使用者の眼幅方向に虚像形成光
学系を移動するため、眼幅の調節を兼用でき、無理な眼
球運動をとらないため、使用者の眼幅との不適合による
眼の疲労を解消できる上に、これら調整機構の構造を簡
略化できる。

【００３３】また、虚像形成光学系内部の画像表示素子
と、装置本体に固定配置された画像表示素子の駆動回路
の接続はＦＰＣによりなされているので、虚像形成光学
系と駆動回路間のケ−ブルの対屈曲性能を高めることが
できるため、回路的に信頼性高くかつ機構的にスム−ズ
な視認眼の変更及び眼幅調整が可能となり、信頼性、操
作性の高い頭部装着型表示装置を実現できる。また、高
さ方向に狭いケ−ブル収納スペ−スでの前記虚像形成光
学系の移動が可能となるので、装置本体の小型化にもな
る。またその際、前記画像表示素子の駆動回路は、前記
虚像形成光学系の左右移動における移動空間外に、前記
使用者の眼幅方向に略平行に平置き配置することによ
り、前記駆動回路の放熱効果の向上、装置の小型化が可
能となる。更に、前記ＦＰＣの前記駆動回路に対する着
脱方向を、前記虚像形成光学系の左右移動方向とすると
ともに、前記着脱部と前記画像表示素子との間に、前記
ＦＰＣを前記虚像形成光学系の左右移動方向に対して略
垂直方向にガイドするガイド部を設けたので、前記着脱
部と前記ＦＰＣにストレスがかかりにくくなるため、Ｆ
ＰＣの抜け防止となり、機構的にスム−ズな前記虚像形
成光学系の左右移動ができ、合わせてコンパクトかつ信
頼性高く前記虚像形成光学系の移動を行うことができ
る。なお、バイザ−を虚像形成光学系の移動空間外であ
り、少なくとも前記虚像形成光学系の移動領域における
虚像形成領域全域にわたって配置すれば、視認眼の選択
作業が非常に簡単になると同時に、使用者にとって虚像
の見かけ上のコントラストが向上するため、視認性の良
好な頭部装着型表示装置が実現できる。またその際、バ
イザ−を鉛直方向に対して概ね４５度傾けて配置するこ
とによって、コンパクトな頭部装着型表示装置が実現で
きる。更に、バイザ−の使用者側の面に反射防止処理を
施すことにより、バイザ−の使用者側の面へのこれに相
対する面の映り込みや周囲光の映り込みを防止できるた
め、良好な視認性をもった頭部装着型表示装置が実現で
きる。

【００３４】更に、視度調整機構を有する虚像形成光学
系の左右両側に視度調整用つまみを設置したので、一方
の視度調整用つまみの操作に他方の視度調整用つまみが
連動するため、視認眼を左右どちらに配置しても、視度
調整機構の操作性の良好な頭部装着型表示装置を実現で
きる。

【００３５】

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を表す模式的正面図。

【図２】本発明の一実施例を表す模式的側面図。

【図３】本発明の一実施例を表す光学系の拡大図。

【図４】本発明の一実施例を表す模式的斜視図。

【図５】本発明の一実施例を表す別の模式的正面図。

【図６】本発明の一実施例を表す別の模式的側面図。

【図７】本発明の他の実施例を表す模式的正面図。

【図８】本発明の他の実施例を表す模式的斜視図。

【符号の説明】

１装置本体２使用者３虚像形成光学系４軸５案内軸６ヒンジ部７保持部８ノブ９液晶パネル１０バックライト１１画像表示素子１２反射ミラ− １３レンズ１４視認眼１５光軸１６虚像１７バイザ− １８面Ａ１９パ−テ−ション２０面Ｂ２１駆動回路２２ＦＰＣ２３枠体２４歯車２５視度調整用つまみ２６ネジ２７反視認眼２８ガイド穴２９ＦＰＣコネクタ３０正中線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示素子と前記画像表示素子によっ
て形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段とを有する
虚像形成光学系と、前記画像表示素子を駆動するための
駆動回路と、を備えた装置本体を、使用者の頭部に装着
して画像を前記使用者の眼の左右いずれかの一方で視認
する頭部装着型表示装置であって、前記虚像形成光学系は、前記使用者の略眼幅方向に移動
自在に保持されてなり、前記虚像形成光学系の前記画像表示素子と前記駆動回路
とは、ＦＰＣによって接続されており、前記虚像形成光学系の移動範囲のほぼ中心位置に、前記
ＦＰＣを前記虚像形成光学系の左右移動に対して略垂直
方向にガイドするガイド部を有することを特徴とする頭
部装着型表示装置。
【請求項２】前記虚像形成光学系は視度調整機構を有
し、前記視度調整機構を操作するための操作部を前記虚
像形成光学系の左右両側面に設けたことを特徴とする、
請求項１に記載の頭部装着型表示装置。