JP4378683B2 - ヘッドマウントディスプレイ装置 - Google Patents

Description

この発明はヘッドマウントディスプレイ装置に関する。

近年、液晶（ＬＣＤ）パネル等の表示デバイス上に表示された映像を、接眼レンズやハーフミラー等を有する光学系を介して拡大した虚像として観察する眼鏡タイプの映像表示装置が種種考案され、ヘッドマウントディスプレイ装置と呼ばれている。

これらの映像表示装置の多くは頭を巻くように装着される。映像表示装置には両眼に対応する位置に映像表示系を配置した両眼タイプと一方の眼に対応する位置に映像表示系を配置した片眼タイプとがある。両眼タイプの映像表示装置は主として映像を楽しむために使用される。片眼タイプの映像表示装置は、例えばウエアラブルパソコン等の表示装置や作業者への指示を表示する表示装置等に使用される（特開平８−３０５２９８号公報及び特開平１０−１１１４７０号公報参照）。
特開平８−３０５２９８号公報 特開平１０−１１１４７０号公報

本出願人は上記ヘッドマウントディスプレイ装置と異なる構成のヘッドマウントディスプレイ装置を考案している（特願２０００−３７１９９４号参照）。

このヘッドマウントディスプレイ装置は、後頭部に装着され、頭部を挟み込むような弾性を有するリアアームと、リアアームの両端部に取り付けられたヘッドホーンと、リアアームの一端部に支持され、その先端部に表示部を配置したフロントアームとを備えている。

このようなヘッドマウントディスプレイ装置の一例を図９に示す。なお、図９に示したヘッドマウントディスプレイ装置は前述のとおり、前記特許文献１及び特許文献２とは構成を異にするものである。

図９はヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図である。

このヘッドマウントディスプレイ装置はリアアーム５１０とフロントアーム５２０と映像表示部５３０と収容部５４０とコントローラ５５０とリモートコントローラ５６０とを備えている。

リアアーム５１０は円弧状であり、後頭部に装着される。

リアアーム５１０の両端部にはヘッドホン部５１５，５１６が設けられ、操作者（図示せず）の左右の耳に装着される。リアアーム５１０の両端部がヘッドホン部５１５，５１６を介して側頭部を押圧する。

また、リアアーム５１０の一端部には弓形状のフロントアーム５２０を摺動可能に支持する収容部５４０が取付部材５４１を介して取り付けられている。

フロントアーム５２０の先端部には操作者の目の前方に配置される映像表示部５３０が支持されている。

コントローラ５５０はケーブル５５０ａを介して収容部５４０に接続され、収容部５４０内に収容されているフロントアーム５２０の出し入れを行うモータ（図示せず）等の駆動を制御する。

リモートコントローラ５６０はケーブル５５０ｂを介してコントローラ５５０に接続され、ケーブル５５０ｂを介して信号データをコントローラ５５０へ送る。

図１０は他のヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図であり、図９のヘッドマウントディスプレイ装置と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

このヘッドマウントディスプレイ装置はコントローラ５５１とリモートコントローラ５６１とをワイヤレスとした点で図９のヘッドマウントディスプレイ装置と相違する。

リモートコントローラ５６１は赤外線を出射する送信部（図示せず）を有する。

コントローラ５５１はリモートコントローラ５６１から出射された赤外線を受光する受信部５５２を有する。

図９のヘッドマウントディスプレイ装置には、コントローラ５５０とリモートコントローラ５６０とがケーブル５５０ｂを介して接続されているため、ケーブル５５０ｂをリモートコントローラ５６０の操作の邪魔にならないように引き回したりしなければならず、煩わしいという問題がある。

図１０のヘッドマウントディスプレイ装置には、ワイヤレスであるので、ケーブル５５０ｂを引き回す煩わしさはない。しかし、コントローラ５５１は通常操作者のベルト等に装着したり、ポケットやかばんに収納したりして使用されるので、リモートコントローラ５６１から信号データを送るためにはコントローラ５５１や受信部５５２の位置を確認しなければならない場合があり、使い難いという問題がある。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はヘッドマウントディスプレイ装置のリモートコントローラの操作性を向上させることである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、目の前方に配置される表示手段を備えているヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示手段に入射する、制御信号としての光を受ける受光手段と、頭部に装着される装着手段と、この装着手段に支持され、前記表示手段を目の前方に配置させるための支持手段と、前記装着手段に設けられ、前記支持手段を収容する収容部とを備え、前記受光手段が前記収容部の表示手段側に位置していることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記受光手段は視軸に対して斜め下方を向いていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記受光手段は視軸に対して鼻側にずれた位置にあることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、目の前方に配置される表示手段を備えているヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示手段に入射する、制御信号としての光を受ける受光手段を備え、前記受光手段が前記表示手段の表示面の反対側の面に位置しているとともに、前記受光手段が上下対称な位置にあることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示手段が左右いずれの目の前方に配置されても前記上下対称な位置にある前記受光手段のうちの一方は斜め下方を向くことを特徴とする。

この発明によれば、ヘッドマウントディスプレイ装置のリモートコントローラの操作性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）はその概略図である。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）ではコントローラ及びリモートコントローラの図示は省略されている。

このヘッドマウントディスプレイ装置はリアアーム（装着手段）１０とフロントアーム（支持手段）２０と映像表示部（表示手段）３０と収容部４０とコントローラ５０とワイヤレスリモートコントローラ６０を備えている。

リアアーム１０は円弧状であり、後頭部に装着される。

リアアーム１０の両端部にはヘッドホン部１５，１６が設けられ、操作者（図示せず）の左右の耳に装着される。リアアーム１０の両端部はヘッドホン部１５，１６を介して側頭部を押圧する。

また、リアアーム１０の一端部には弓形状のフロントアーム２０を摺動可能に支持する収容部４０が取付部材４１を介して取り付けられている。収容部４０には後述する表示処理系、支持部駆動系等が収容されている。

フロントアーム２０の先端部には操作者の目の前方に配置される映像表示部３０が設けられている。図１の場合、映像表示部３０は左目の前方に配置される。

映像表示部３０の表示面と反対側の面には赤外線受光部（受光手段）３１が配置され、ワイヤレスリモートコントローラ６０から出力された信号データを受光する。

赤外線受光部３１は視軸に対して斜め下方を向いている。また、赤外線受光部３１は視軸に対して鼻側にずれた位置にある。

コントローラ５０はケーブル５０ａを介して収容部４０に接続され、画像の再生、停止、拡大等の制御信号を出力する。ワイヤレスリモートコントローラ６０から制御信号を出力することもできる。

ワイヤレスリモートコントローラ６０は例えば赤外線発光ダイオードを備える図示しない送信部（発光手段）を有し、キー（操作ボタン）６１〜６５（図６〜１０参照）が押されると、キー６１〜６５に対応した制御信号を出力する。

図３はフロントアーム２０、映像表示部３０及び収容部４０のブロック図である。

映像表示部３０には、操作者の目Ｅに映像を投影するのに必要な集光レンズ、反射鏡、接眼レンズ等の接眼光学系３５と、液晶パネル、蛍光管等の表示デバイス３６と、赤外線受光部３１とが収容されている。

接眼光学系３５が目Ｅと表示デバイス３６との間に配置されているため、例えば目の前方６０ｃｍの位置に１４インチサイズの画面が表示されているかのように操作者に感じさせることができる。

赤外線受光部３１は図示しないがＰＩＮフォトダイオードと受信用ＩＣとを備える。受信用ＩＣは増幅、検波、波形成形及び誤り訂正を行う。

赤外線受光部３１はＰＩＮフォトダイオードで受信したリモコン信号を増幅した後、検波、波形成形し、データの誤りの訂正を行い、信号データとして出力する。

収容部４０には表示処理系４２と赤外線処理系４３と支持部駆動系４４と支持部位置センサ４５と制御系４６とが収容されている。また、収容部４０にはコネクタ４７が設けられ、コントローラ５０からの信号はコネクタ４７を介して収容部４０の表示処理系４２、制御系４６に入力される。

表示処理系４２はコントローラ５０からの信号に基づいて表示デバイス３６を駆動する。また、表示処理系４２は画面輝度の変更、画像歪みの補正等を行う。

赤外線処理系４３はマイコンで構成されるデコーダを備える。赤外線処理系４３に入力された信号データは制御信号にデコードされる。

支持部駆動系４４は図示しないがフロントアーム２０を出し入れするモータとこのモータの駆動を制御するモータ駆動回路とを備える。

支持部位置センサ４５はフロントアーム２０の位置を検出する。

制御系４６は支持部位置センサ４５の出力に基づいて支持部駆動系４４の動作（移動／停止）を制御する。

また、制御系４６は赤外線処理系４３の出力に基づいてコントローラ５０を制御する。

このヘッドマウントディスプレイ装置を装着した操作者は、コントローラ５０やワイヤレスリモートコントローラ６０を用いて例えば図示しない携帯用のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）プレーヤを操作して映像表示部３０に表示された映像を見ることができる。

また、映像を見ないときには、ワイヤレスリモートコントローラ６０を用いて支持部駆動系４４を駆動してフロントアーム２０を収容部４０に収容することができる。

この第１実施形態によれば、映像表示部３０の表示面の反対側の面に位置する赤外線受光部３１が配置されているので、ヘッドマウントディスプレイ装置を装着した操作者がワイヤレスリモートコントローラ６０を用いるとき、赤外線受光部３１の位置を確認する必要がないので、操作性が向上する。

図４（ａ）はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の平面図、図４（ｂ）はその概略図であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態は赤外線受光部１３１を収容部１４０の端部（表示手段側端部）１４０ａに配置した点で第１実施形態と相違する。

フロントアーム２０を摺動可能に支持する収容部１４０は取付部材４１を介してリアアーム１０の一端部に取り付けられている。

フロントアーム２０の先端部には操作者の目Ｅの前方に配置される映像表示部１３０が設けられている。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

なお、赤外線受光部１３１は必ずしも端部１４０ａに配置する必要はない。例えば、収容部１４０の上面に突起部を設け、この突起部に赤外線受光部１３１の受光面が前方を向くように赤外線受光部１３１を設けてもよい。

図５（ａ）はこの発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の平面図、図５（ｂ）はその概略図であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

この実施形態は映像表示部２３０の表示面の反対側の面に一対の赤外線受光部２３１ａ，２３１ｂを上下対象な位置に配置した点で第１実施形態と相違する。

この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、ヘッドマウントディスプレイ装置を反転させて装着したときであっても赤外線受光部２３１ａ，２３１ｂの一方は必ず斜め下方を向くので、映像表示部３０をいずれの目の前方に配置しても使用することができる。この場合、不要光の影響を少しでも低減するために下方を向いた側で受光される信号だけを選択的に用いることが有効である。

次に、ワイヤレスリモートコントローラ６０を説明する。

図６（ａ）はこの発明の第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置のワイヤレスリモートコントローラの正面図、図６（ｂ）はその側面図である。

ワイヤレスリモートコントローラ６０のケース（リモートコントローラケース）Ｃｅ１の上面には操作ボタンである数字入力キー６１ａ〜６１ｆ、停止キー６２、再生キー６３、一時停止キー６４及びモード選択キー６５が配置されている。

数字入力キーの表面には１〜６の算用数字がそれぞれ印刷されている。

停止キー６２、再生キー６３及び一時停止キー６４の近傍にそれぞれ停止、再生及び一時停止の文字が印刷されている。

モード選択キーの上面にはモード選択の文字が印刷されている。

ケースＣｅ１の後端部側面にはキー６１〜６５に対応した信号データを出力する送信部６６が配置されている。送信部６６は赤外線発光ダイオードを有し、例えば３８ｋＨｚ付近の周波数で振幅変調した赤外線を矢印に示すようにケースＣｅ１の上面とほぼ平行にデジタルデータとして断続的に出力する。
このワイヤレスリモートコントローラ６０を例えば右の手の平で水平に持つ。右の手の平で持った場合、ワイヤレスリモートコントローラ６０の上部を僅かに下げるだけで容易に送信部６６を赤外線受光部３１へ向けることができる。

この実施形態によれば、リモートコントローラの操作性を向上させることができる。

図７（ａ）はこの発明の第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置のワイヤレスリモートコントローラの正面図、図７（ｂ）はその側面図であり、第４実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。

このワイヤレスリモートコントローラ１６０は送信部１６６をワイヤレスリモートコントローラ１６０のケース（リモートコントローラケース）Ｃｅ２の上面（数字入力キー６１ａ〜６１ｆが配置されている面）に配置した点で第４実施形態と相違する。

送信部１６６は赤外線発光ダイオードを有し、赤外線を矢印に示すようにケースＣｅ２の上面に対して鋭角にデジタルデータとして断続的に出力する。

この実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果を奏するとともに、ワイヤレスリモートコントローラ１６０を傾ける必要がないので、更に操作性が向上する。

次にコントローラの変形例を説明する。

図８（ａ）はワイヤレスリモートコントローラをコントローラに嵌め込んだ状態を示す正面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の断面を示す概念図である。

コントローラ２５０にはワイヤレスリモートコントローラ６０を嵌合可能な凹部２５１が形成されている。

凹部２５１の側面には送信部６６をコントローラ２５０に嵌合させたとき、送信部６６と対向する位置に受信部２５５が設けられている。

図８に示すようにワイヤレスリモートコントローラ６０をコントローラ２５０の凹部２５１に嵌合させたとき、ワイヤレスリモートコントローラ６０からの信号データは送信部６６から受信部２５５に送られるため、ヘッドマウントディスプレイ装置の動作をコントローラ２５０から制御することができる。

このコントローラ２５０によれば、ワイヤレスリモートコントローラ６０を使用しないとき、コントローラ２５０に嵌合させることができるので、使用に際しワイヤレスリモートコントローラ６０を探す手間を省くことができる。

なお、この発明はリモートコントローラとしてワイヤレスリモートコントローラを用いることを前提として説明したが、リモートコントローラとしてワイヤードリモートコントローラを用いることもできる。例えばヘッドマウントディスプレイ装置に接続されるワイヤードリモートコントローラケーブルが表示部と反対側のリアアームから引き出されているリモートコントローラである。

図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図である。 図２（ａ）はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の平面図である。 図２（ｂ）はその概略図である。 図３はフロントアーム、映像表示部及び収容部のブロック図である。 図４（ａ）はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の平面図である。 図４（ｂ）はその概略図である。 図５（ａ）はこの発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の平面図である。 図５（ｂ）はその概略図である。 図６（ａ）はこの発明の第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置のワイヤレスリモートコントローラの正面図である。 図６（ｂ）はその側面図である。 図７（ａ）はこの発明の第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置のワイヤレスリモートコントローラの正面図である。 図７（ｂ）はその側面図である。 図８（ａ）はワイヤレスリモートコントローラをコントローラに嵌め込んだ状態を示す正面図である。 図８（ｂ）は図８（ａ）の断面を示す概念図である。 図９はヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図である。 図１０は他のヘッドマウントディスプレイ装置の斜視図である。

符号の説明

１０ リアアーム（装着手段）
２０ フロントアーム（支持手段）
３０，１３０，２３０ 映像表示部（表示手段）
３１，１３１，２３１ａ，２３１ｂ 赤外線受光部（受光手段）
６０，１６０ ワイヤレスリモートコントローラ
６１ａ〜６１ｆ 数字入力キー（操作ボタン）
６２ 停止キー
６３ 再生キー
６４ 一時停止キー
６５ モード選択キー
１４０ａ 端部（表示手段側端部）
Ｃｅ１，Ｃｅ２ ケース（リモートコントローラケース）

Claims (5)

1. 目の前方に配置される表示手段を備えているヘッドマウントディスプレイ装置において、
   前記表示手段に入射する、制御信号としての光を受ける受光手段と、
   頭部に装着される装着手段と、
   この装着手段に支持され、前記表示手段を目の前方に配置させるための支持手段と、
   前記装着手段に設けられ、前記支持手段を収容する収容部とを備え、
   前記受光手段が前記収容部の表示手段側に位置していることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
2. 前記受光手段は視軸に対して斜め下方を向いていることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
3. 前記受光手段は視軸に対して鼻側にずれた位置にあることを特徴とする請求項２記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
4. 目の前方に配置される表示手段を備えているヘッドマウントディスプレイ装置において、
   前記表示手段に入射する、制御信号としての光を受ける受光手段を備え、
   前記受光手段が前記表示手段の表示面の反対側の面に位置しているとともに、前記受光手段が上下対称な位置にあることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
5. 前記表示手段が左右いずれの目の前方に配置されても前記上下対称な位置にある前記受光手段のうちの一方は斜め下方を向くことを特徴とする請求項４記載のヘッドマウントディスプレイ装置。

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