JP4587191B2

JP4587191B2 - 頭部搭載型表示装置

Info

Publication number: JP4587191B2
Application number: JP24922299A
Authority: JP
Inventors: 雅信鯨田
Original assignee: 雅信鯨田
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP2000284216A

Description

【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】
本発明は、頭部搭載型（ゴーグル型、ヘルメット型、眼鏡型などの様々な形態を含む）の表示装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、頭部搭載型表示装置が提案され、一部に市販されている。例えば、図５は、特開昭５８−１２１４６５号公報（出願人：第二精工舎。引用文献として本明細書に取り入れる）に開示された頭部搭載型表示装置である。また、図６は特開平１−１３３４７９号公報（出願人：ソニー。引用文献として本明細書に取り入れる）に開示された頭部搭載型表示装置である。なお、「頭部搭載」のための方法としては、図５や図６のようにゴーグル型の表示装置をバンド（ベルト)で頭部に保持するゴーグル型やヘルメット型、さらには、眼鏡のフレームに似たフレームでユーザーの耳に掛けて使用する眼鏡型などが実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の頭部搭載型表示装置は、例えば小型の液晶表示装置（ＬＣＤ）などを搭載し、そのＬＣＤからの画像をプリズムやレンズなどを含む光学系を介してユーザーの両眼の前方に形成する（このとき形成する画像は、一つ又は二つ以上）ようにしているだけなので、ユーザーに、表示画像に対する強い没入感や臨場感を生じさせることはできなかった。
本発明は、このような従来技術の課題に着目してなされたものであって、ユーザーに表示画像に対する強い没入感や臨場感を与えることができる頭部搭載型表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（定義）本発明において、「頭部搭載型」という用語は、単に頭部にバンドやベルトで固定する場合だけでなく、眼鏡のフレームのように耳に掛ける場合や顔面にテープ等で付着させる場合など様々な形態・方法を含む用語として使用している（つまり、本明細書での「頭部搭載型」の「頭部」とは、狭い意味での「人間の頭の部分（額から上の部分）」だけでなく、顔の全体及びその周囲をも含むものである）。
【０００６】
第１本願の特許請求の範囲に記載された発明は次のとおりである。
１ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する２つの表示部であって、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とする、それぞれが略ドーム状に形成された２つの表示部」を備え、前記の略ドーム状の表示部の内側の面から画像を表示させることにより、前記ユーザーの両眼の各眼の視野の全て又は大部分に、それぞれ、画像を表示させるようにした、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
２ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する２つの表示部であって、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とする、それぞれが略ドーム状に形成された２つの表示部」を備えた、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
３ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とし、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向するように配置され、それぞれが略ドーム状に形成された２つの表示部」を備えた、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
４上記１，２又は３において、前記表示部は、一つ又は複数の「断面が湾曲した曲面状に形成された表示パネル」により形成されている、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
第２「本願の特許請求の範囲に記載された発明」そのものではないが、本明細書は次のような発明も開示・提案している。
１．ユーザーの頭部に備え付けて使用する頭部搭載型携帯型表示装置において、ユーザーの左右の一方の眼の前又はユーザーの左右の双方の眼の前を表示手段で覆うことにより、ユーザーの左右の一方の眼の視野のほぼ全て又はユーザーの左右双方の眼の視野のほぼ全てに、画像を表示させるようにした、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
２．上記１において、前記表示手段は、複数枚の表示パネルを多面体の形状に組み合わせて、ユーザーの眼（ユーザーの両眼の一方又は双方。以下同じ）に対向する部分を開口部とする多面体の画像表示部を構成し、その多面体の画像表示部の内側の面から画像を表示させることにより、ユーザーの前記眼の前の視野のほぼ全てに、画像を表示させるようにしたものである、頭部搭載型表示装置。
３．上記１において、前記表示手段は、一つ又は複数の表示パネルを使用して、ユーザーの眼（ユーザーの両眼の一方又は双方。以下同じ）に対向する部分を開口部とする略ドーム形状の画像表示部を構成し、その略ドーム形状の画像表示部の内側の面から画像を表示させることにより、ユーザーの前記眼の前の視野のほぼ全てに、画像を表示させるようにしたものである、頭部搭載型表示装置。
４．上記の１，２，又は３において、前記のユーザーの視野のほぼ全体を覆う表示手段は、ユーザーの視野の前方に位置する部分は、ユーザーから見てその前方を示す画像を表示し、ユーザーの視野の上方に位置する部分は、ユーザーから見てその上方を示す画像を表示し、ユーザーの視野の下方に位置する部分は、ユーザーから見てその下方を示す画像を表示し、ユーザーの視野の右方に位置する部分は、ユーザーから見てその右方を示す画像を表示し、且つ、ユーザーの視野の左方に位置する部分は、ユーザーから見てその左方を示す画像を表示するものである、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１（ａ）は、前記の従来例の図４や図５に示すのと同じような頭部搭載型枠体（ゴーグル型枠体、ヘルメット型枠体など）の中に備えられる画像表示部であって、頭部搭載型枠体を使用するユーザーの両眼の前の位置にそれぞれ配置される画像表示部１ａ，１ｂを示す概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
図１（ａ）において、これらの画像表示部１ａ，１ｂは、それぞれ、５枚の表示パネル３により立方体状（一つの面だけが開口部となっている）に形成されている。そして、この５枚の表示パネル３により形成された立方体（多面体・６面体）は、ユーザーの目に対向し且つユーザーの目に近い側の面のみ開口され、それ以外の５つの面は、全て、前記５枚の表示パネル３により覆われたようになっている。また、前記の５枚の各表示パネル３は、前記立方体（多面体）の内側の面（図１及び図２の符号３Ａａ，３Ｂａ，３Ｃａを参照）からそれぞれ画像を表示するように構成されている。図１において、５は前記のユーザーの眼に対向し且つユーザーの目に近い側の面の開口部を示している。ユーザーは、この開口部５から、前記立方体の内面（計５つの面）に表示される画像を鑑賞する。
したがって、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、ユーザーが本実施形態による表示装置を頭部（顔面を含む）に装着したとき、ユーザーの眼４の周囲（上下左右及び前方）のほぼ全て、すなわちユーザーの眼４の視野のほぼ全てが、前記５枚の表示パネル３で表示される画像によって覆われるようになる。よって、ユーザーは、自分の視野内において、その前方のみならずその上下左右のどこに視点を動かしても、画像が表示されているので、画像を鑑賞する際に、表示画像に対する深い没入感・臨場感を得られるようになる。
【０００８】
特に、例えば、本実施形態１によりある映画の場面を表示させるとき、ユーザーの眼４の前方に位置する表示パネル３Ａ（図１（ｂ）参照）からはその場面の前方正面の映像（例えば、本実施形態１より映画を表示させているとき、「その映画の主人公の正面の画像を含む画像」）を表示させ、ユーザーの眼４の上方に位置する表示パネル３Ｂ（図１（ｂ）参照）からは前記場面の上方の景色（例えば「前記映画の主人公の上側にある上空の景色」）を表示させ、ユーザーの眼４の下方に位置する表示パネル３Ｃ（同参照）からは前記場面の下方の景色（例えば「前記映画の主人公の足元にある道路の地面の景色」）を表示させ、ユーザーの眼４の右側に位置する表示パネルからは前記場面の右側の景色（例えば、「前記映画の主人公の右側に存在する人物や建物の画像を含む画像」）を表示させ、ユーザーの眼４の左側に位置する表示パネルからは前記場面の左側の景色（例えば、「前記映画の主人公の左側に存在する人物や建物の画像を含む画像」）を表示させるというように、前記５枚の各表示パネルからそれぞれ表示される画像を、ユーザーの眼を中心にして互いに連動させる（特に「ユーザーの眼を中心にして各画像を互いに空間的に連動させる」）ようにすれば、ユーザーの眼４からは、上下左右及び前方の何処を見ても「上下左右及び前方の視野の全体が空間的に統一された一つの画像」が現出するので、ユーザーは、画像を鑑賞する際に、深い没入感・臨場感が得られることになる。
【０００９】
なお、この実施形態１に関連する技術として、現在、東京大学工学部の廣瀬通考助教授らにより研究が進められている「ＣＡＢＩＮ（キャビン）」と呼ばれる装置について説明しておく（なお以下の説明は、平成１０年１１月２１日午後９時からのＮＨＫ教育テレビ番組「情報潮流」の中で紹介されていた内容の抜粋である）。前記「ＣＡＢＩＮ」は、複数の人間が入れる立方体の部屋である。この部屋は、立方体形状で、その中の５面に画像を表示するスクリーンが備えられている。すなわち、この部屋の中に入った人間の背後を除く残りの５面（前記人間の前、右、左、下、及び上の計５面）に、それぞれ画像を表示するための大きなスクリーンが壁一面に備えられている。そして、これらの計５つのスクリーンは、それぞれ計５台のコンピュータにより制御されながら、互いに空間的に連動する各画像をそれぞれ表示する。よって、このＣＡＢＩＮという部屋の中では、人間の背後を除く上下左右及び前方の計２７０度以上の広視野角の画像が、内部の人間に提供される。つまり、この部屋の中では、「人間に見える上下左右及び前方の視野のほぼ全て」が、５つの巨大なスクリーンで上下左右及び前方から覆われて「一つの空間的に統一された画像」が表示されるようになっている。
つまり、この「ＣＡＢＩＮ」においては、前記５台のコンピュータによって、前記５つの面のスクリーンからそれぞれ表示される画像は、互いに「空間的に連動した画像」が表示されるようになっている。すなわち、ユーザーから見て、その前方の面からは「前方の画像」が表示され、ユーザーの右側の面からは「右方向の画像」が表示され、ユーザーの左側の面からは「左方向の画像」が表示され、ユーザーの上側の面（天井の面）からは「上方向の画像（例えば、「空や雲」）が表示され、ユーザーの下側の面からは「下方向の画像（例えば、「道路の地面」）が表示される。このように、前記の５つの面から表示される各画像は、「互いに空間的に統一された画像」となっている。前記のテレビ番組では、「自分が空を飛んでいるかのような画像」が表示されていた。すなわち、上方の面からは「空」の画像が表示され、下方の面からは「下界（地面とその上をうごめく人や車や地面の上に存在する建物など）の様子」が縮小されて表示されており、内部に居る人間にとっては、「まるで鳥のように空を飛んでいるような感覚・没入感」を得られるという効果を現出させていた。このように、一つの大きな部屋の中に人間を入れて、その人間の視野のほぼ全体に上下左右及び前方から「互いに空間的に統一・連動した画像」を表示させる技術は、既に開発されている。しかし、このような「大掛かりな装置」（複数の人間が入れるような大きな部屋と大きなスクリーンを必要とする装置）を各家庭や個人に提供することは、製造コストや設置スペースなどの面から現実的ではない。しかしながら、本発明による「小型」の頭部搭載型表示装置を使用すれば、前記の「ＣＡＢＩＮ」と同様の効果（映像鑑賞の際などに深い没入感を与える）を、各個人や家庭が極めて低い費用と少ないスペースを用意するだけで、各家庭や個人に提供することができるようになる。
【００１０】
実施形態２．
次に、本発明の実施形態２を図２を参照して説明する。図２（ａ）は実施形態２に備えられている画像表示部であって、ユーザーの両眼の前にそれぞれ配置される二つの画像表示部１１ａ，１１ｂを示す概略図、図２（ｂ）は前記画像表示部１１ａの正面図（ユーザーの眼の位置から見た図）、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
実施形態２では、ユーザーに画像を提供するための画像表示部１１ａ，１１ｂを構成するため、実施形態１と同じく５枚の表示パネルを使用して多面体に形成しているが、実施形態２では、この多面体の形状が、実施形態１におけるとは異なっている。すなわち、実施形態２では、４枚の台形状の表示パネル１２と一枚のやや小さい正方形の表示パネル１３（図２（ｂ）参照）との計５枚の表示パネルにより、ユーザー側の一つの面のみが開口部１５となっている多面体が形成される。なお、前記の「開口部１５」となる部分は、ユーザーの眼が対向し且つユーザーに近い方の部分である。ユーザーは、この開口部１５から、前記多面体の内側の計５つの面に表示される画像を鑑賞する。
よって、ユーザーがこの実施形態２を装着したときは、図２（ｃ）に示すように、前記の計５枚の表示パネルにより略「桶」状（断面が台形状）の多面体に形成された画像表示部１１ａ，１１ｂにより、ユーザーの両眼の前方の視野のほぼ全体（上下左右及び前方のほぼ全て）に、画像が表示されることになる。よって、この実施形態２によっても、ユーザーが画像を鑑賞するときなどに、前記実施形態１と同じかそれ以上の没入感・臨場感が得られるようになる。
【００１１】
実施形態３．
次に、本発明の実施形態３を図３を参照して説明する。図３（ａ）は実施形態３に備えられる画像表示部であって、ユーザーの両眼の前にそれぞれ配置される二つの画像表示部２１ａ，２１ｂを示す概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図である。
実施形態３では、ユーザーに画像を提供するための画像表示部２１ａ，２１ｂを構成するため、断面が湾曲した曲面状に形成された表示パネルを用いて、それを略ドーム状に形成している。この略ドーム状の表示パネル２２ａ，２２ｂを形成する場合、一枚の湾曲した表示パネルを使用してもよいし、複数枚の湾曲した表示パネルを組み合わせて互いに接合して略ドーム状に形成するようにしてもよい。
実施形態３では、この略ドーム状の表示パネル２２ａ，２２ｂの内側の面から、それぞれ、ユーザーの眼前に向けて、画像が表示される。また、略ドーム状の表示パネル２２ａ，２２ｂの各開口部２３ａ，２３ｂは、それぞれ、ユーザーの眼が対向させられる部分である。
ユーザーがこの実施形態３を装着したときは、図３（ｂ）に示すように、前記の略ドーム状の表示パネル２２ａ，２２ｂをそれぞれ含む各画像表示部２１ａ，２１ｂにより、ユーザーの両眼の前方の視野のほぼ全体（ユーザーの両眼の上下左右の視野のほぼ全て）に、それぞれ広視野角の画像が表示されることになる。
よって、この実施形態３によっても、実施形態１と同じかそれ以上の没入感を与えられるようになる。
【００１２】
実施形態４．
次に図４は本発明の実施形態４を示すものである。前記の実施形態１〜３は、いずれも、ユーザーの両眼の前方に配置する画像表示部を２つ用意し、それらの２つの画像表示部をそれぞれユーザーの左右の各眼のそれぞれに対応させて使用している。すなわち、実施形態１においては、２つの画像表示部１ａ，１ｂを、ユーザーの左右の各眼のそれぞれに対向する位置に、それぞれ配置させている。
実施形態２でも、２つの画像表示部１１ａ，１１ｂをユーザーの左右の各眼のそれぞれに配置させている。実施形態４でも同様である。
これらの実施形態１〜３と異なって、この実施形態４では、１つの横長の画像表示部３１を用意し、ユーザーの左右両眼の周囲（上下左右及び前方）を同時にこの一つの画像表示部３１で覆うようにしている。すなわち、この一つの画像表示部３１は、略直方体状に形成されている。この画像表示部３１は、３枚の略長方形状の表示パネル３１ａと、２枚の略正方形状の表示パネル３１ｂとの計５枚の表示パネル３１ａ，３１ｂから構成されている。また、この画像表示部３１は、ユーザーの両眼に対向する面で且つユーザーの両眼に近い面が開口部３５となっている。この実施形態４によっても、実施形態１から３までと同様の効果を奏することができる。
【００１３】
なお、以上の各実施形態の記載に拘わらず、本発明では、様々な変更が可能である。例えば、前記各本実施形態では、ユーザーの両眼の左右の双方の眼にそれぞれ画像表示部を配置するようにしているが、本発明では、一つの画像表示部（ユーザーの視野のほぼ全てを覆うような広視野角の画像を表示するための手段）をユーザーの眼の左右のいずれか一方の眼に対してのみ配置するようにしてもよい。また、本発明では、ユーザーの両眼の左右の各眼にそれぞれ前記の各画像表示部を配置すると共に各画像表示部からの画像をそれぞれ「右目用画像」「左目用画像」として表示することにより、ユーザーに立体画像を提供するようにしてもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、頭部搭載型の画像表示部を、ユーザーの双方の各眼にそれぞれ、その各眼の前の視野の全て又は大部分に画像が表示できるように構成しているので、ユーザーに対して、表示画像に対する深い没入感や強い臨場感を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、頭部搭載型表示装置の中に備えられる画像表示部であって、頭部搭載型表示装置を使用するユーザーの両眼の前の位置にそれぞれ配置される画像表示部１ａ，１ｂを示す概略図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】図２（ａ）は実施形態２に備えられる画像表示部であって、ユーザーの両眼の前にそれぞれ配置する二つの画像表示部１１ａ，１１ｂを示す概略図、図２（ｂ）は前記表示部１１ａの正面図（ユーザーの眼の位置から見た図）、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３】図３（ａ）は実施形態３に備えられる画像表示部であって、ユーザーの両眼の前にそれぞれ配置する二つの画像表示部１１ａ，１１ｂを示す概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図４】本発明の実施形態４を示す斜視図である。
【図５】従来の頭部搭載型表示装置の一例を示す図である。
【図６】従来の頭部搭載型表示装置の他の例を示す図である。

Claims

ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、
「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する２つの表示部であって、それぞれが、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とする略ドーム状に形成されている、２つの表示部」を備え、
前記の略ドーム状の表示部の内側の面から画像を表示させることにより、前記ユーザーの両眼の各眼の視野の全て又は大部分に、それぞれ、画像を表示させるようにした、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、
「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する２つの表示部であって、それぞれが、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とする略ドーム状に形成されている、２つの表示部」を備えた、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
ユーザーの頭部に配置して使用する頭部搭載型表示装置において、
「ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向する部分を開口部とする略ドーム状に形成されており、ユーザーの両眼の各眼にそれぞれ対向するように配置されている、２つの表示部」を備えた、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。
請求項１，２又は３において、前記表示部は、一つ又は複数の「断面が湾曲した曲面状に形成された表示パネル」により構成されている、ことを特徴とする頭部搭載型表示装置。