JP5267256B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ユーザの頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイに関する。

近年、ユーザの頭部に装着されるタイプの画像表示装置、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display：HMD）が広く知られている。ヘッドマウントディスプレイは、その携帯性故に、例えばウェアラブルコンピュータなどの分野においての利用が期待されている。

このヘッドマウントディスプレイは、一般的に、ユーザの眼前に配設されユーザに視認させる画像を投影する投影部と、同投影部をユーザの眼前に位置させる支持部材とを備えており、この支持部材を頭部に装着し、投影部に画像を表示したり、また、投影部から画像光を出射して瞳孔に入射させ、網膜に直接結像することで、ユーザに画像を視認させるようにしている。

中でも、ＣＣＤカメラのような撮像部を備えたヘッドマウントディスプレイは、撮像部で撮像した画像（以下、「撮像画像」ともいう。）を、投影部よりユーザの眼に投影することで、ユーザに撮像画像を視認可能としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−０３８３２１号公報

ところが、上記従来の撮像部を備えたヘッドマウントディスプレイは、撮像部の可動範囲が狭く、広い範囲に亘って撮像部の撮像方向を変更することが困難であった。

特に、撮像部の撮像方向を上方（上空）に移動させた場合、撮像部の撮像範囲内にユーザの頭部や顔面が写り込んでしまうという問題もあった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、撮像部の撮像方向をユーザの上方（上空）へ移動させることができ、しかも、撮像範囲内にユーザの頭部などが入ってしまうのを防止できるヘッドマウントディスプレイを提供する。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、画像情報に応じた画像をユーザの眼の網膜に投影する投影部と、当該ユーザの周囲を撮像する撮像部と、を備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、前記投影部を支持する第１の支持体と、前記第１の支持体とは別に設けられ、前記撮像部を支持する第２の支持体と、を備え、前記第１の支持体を前記ユーザの頭部に保持させたまま、前記第２の支持体をユーザの頭部に沿って前記ユーザの前方と頭頂部上方との間で回動可能とし、前記撮像部を前記ユーザの頭頂部上方へ移動可能とした。
また、請求項２に係る発明は、前記第２の支持体はアーチ状の形状を有し、前記ユーザの左右側頭部に配置される回動部間に跨設したことに特徴を有する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第２の支持体の前記回転の中心を前記ユーザの側頭部に位置させたことに特徴を有する。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３いずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記撮像部は、前記ユーザの頭部の中心線上に位置して前記第２の支持体に支持されていることに特徴を有する。

また、請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記ユーザの上方に前記撮像部が位置したときに前記撮像部の駆動を停止する駆動停止手段を備えたことに特徴を有する。

また、請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、撮像画像の情報を伝達するために前記撮像部に接続されたケーブルを、前記第２の支持体内に配設又は外側壁に沿って配設したことに特徴を有する。

また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第２の支持体を前記第１の支持体に着脱可能に連結する連結部を備えたことに特徴を有する。

また、請求項８に係る発明は、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記連結部は、前記第２の支持体を挿通し、当該第２の支持体の端部に設けられた接続端子部と接触する電極端子部を有する挿通部を備え、前記第２の支持体を前記挿通部に挿通し、前記第２の支持体の端部に設けられた接続端子部を前記電極端子部に接触させることで前記撮像部へ動作電力を供給することに特徴を有する。

また、請求項９に係る発明は、請求項８に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記挿通部は、前記第２の支持体の挿通量が所定範囲にあるときに前記接続端子部を前記電極端子部へ接触する構成とし、前記挿通量に応じて前記撮像部の回動半径を調整可能としたことに特徴を有する。

また、請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第２の支持体の前記回転の中心を２つ設け、そのうち１つの中心を前記ユーザの眼球の垂直運動軸と略同軸上になるように配置したことに特徴を有する。

本発明に係るヘッドマウントディスプレイによれば、撮像部の撮像方向をユーザの上方（上空）へ移動させることができ、しかも、撮像範囲内にユーザの頭部などが入ってしまうのを防止できる。

本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの外観を示す説明図である。 本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。 ユーザにより装着された頭部装着具の状態を示す説明図である。 頭部装着具の外観を示した斜視図である。 第２の支持体の内部の状態を示した説明図である。 第２の支持体の着脱の様子を示した説明図である。 連結部における第２の支持体及び挿通部の状態を示した説明図である。 頭部装着具の変形例を示した説明図である。 変形例に係る第２の支持体の形態変化を示した説明図である。

以下、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ１（以下、「ＨＭＤ１」ともいう。）について、図面を参照しながら説明する。

〔ＨＭＤの構成〕
まず、ＨＭＤ１の全体的な構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ＨＭＤ１の外観を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ１は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射するコントロールユニット２と、コントロールユニット２から出射された画像光を伝送する光ファイバケーブル５０（後述）を備えた伝送ケーブル部３と、ユーザの頭部に装着することで、伝送された画像光を走査してユーザの眼に投射し、ユーザに対して画像を表示するための頭部装着具４とを備えている。なお、伝送ケーブル部３は、後述の投影部１０に備えられた水平走査部８０及び垂直走査部９０と後述の光源ユニット１１との間で同期をとるための水平駆動信号６１、垂直駆動信号６２を伝送する駆動信号伝送用ケーブルも有している。

コントロールユニット２は、内蔵した後述のコンテンツ記憶部１４に記憶されたコンテンツ情報に基づいて画像信号を形成し、この画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として伝送ケーブル部３へ出射する。また、コントロールユニット２には、外部入出力端子５が形成されており、外部からの画像信号を入力したり、図示しないパーソナルコンピュータ等との間で画像信号を形成するためのコンテンツ情報などの送受信を可能としている。なお、ここでコンテンツ情報とは、文字を表示させるためのデータ、画像を表示させるためのデータ及び動画を表示させるためのデータのうちの少なくとも１つのデータで構成されるものであり、例えば、パソコン等で使用される文書ファイルや画像ファイル、動画ファイル等である。

頭部装着具４は、伝送ケーブル部３により伝送されてきた画像光を、ユーザが表示画像として視認可能とするために走査する投影部１０と、ユーザの周囲を撮像する撮像部７と、前記投影部１０及び撮像部７とを支持する支持部材６とで構成している。本実施形態に係るＨＭＤ１は、この支持部材６に特徴を有するものであり、具体的な構成については後に詳述する。なお、撮像部７は、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどで構成することができる。

投影部１０は、各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に強度変調された画像光を２次元方向に走査した画像光をユーザの眼Ｙに入射させ、ユーザＰの眼Ｙの網膜上で画像光を２次元方向に走査することにより、ユーザに画像情報に応じた画像を視認させる網膜走査ディスプレイ（Retinal Scanning Display）を構成している。

この投影部１０には、ユーザの眼Ｙと対向する位置にハーフミラー９が設けられている。そのため、外光Ｌａはハーフミラー９を透過してユーザの眼Ｙに入射され、投影部１０から出射される画像光Ｌｂはハーフミラー９で反射してユーザの眼Ｙに入射されて、ユーザは外光Ｌａによる外景に画像光による画像を重ねて視認することができる。

このようにＨＭＤ１は、外光を透過しつつ、画像光をユーザの眼Ｙに投射するシースルー型のＨＭＤとしている。なお、本実施形態ではシースルー型のＨＭＤについて説明するが、必ずしもシースルー型である必要はなく、又光走査型である必要もない。

〔ＨＭＤの電気的構成及び光学的構成〕
次に、図２を参照しながら、ＨＭＤ１の電気的構成及び光学的構成について説明する。図２は、電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。

図２に示すように、ＨＭＤ１は、コントロールユニット２と、ハーフミラー９と、投影部１０とを備え、コントロールユニット２内には、ＨＭＤ１全体の動作を統括制御する制御部３０と、この制御部３０から供給される画像信号Ｓから画像情報を画素単位で読み出し、読み出した画素単位の画像情報に基づいてＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色毎に強度変調されたレーザ光を生成して出射する光源ユニット１１が設けられている。なお、光源ユニット１１をコントロールユニット２内に設けるのではなく、投影部１０内に設けるようにしてもよい。

また、制御部３０には、各種コンテンツ情報を記憶するコンテンツ記憶部１４と、図示しない機器類と接続するための外部入出力端子５と、撮像部７とが接続されている。

（光源ユニット１１）
光源ユニット１１には、画像を合成するための要素となる信号等を発生する画像信号供給回路１３が設けられている。撮像部７から供給される撮像信号に基づく画像データや、外部入出力端子５を介して外部接続した図示しない機器類から供給される画像データや、比較的大容量の記憶領域を有するコンテンツ記憶部１４に予め記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データが制御部３０に入力されると、制御部３０はその画像データに基づいて画像信号Ｓを生成して画像信号供給回路１３に送る。画像信号供給回路１３は、画像信号Ｓに基づいて、表示画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。すなわち、画像信号供給回路１３からは、Ｒ（赤色）画像信号６０ｒ，Ｇ（緑色）画像信号６０ｇ，Ｂ（青色）画像信号６０ｂが生成されて出力される。また、画像信号供給回路１３は、水平走査部８０で使用される水平駆動信号６１と、垂直走査部９０で使用される垂直駆動信号６２とをそれぞれ出力する。なお、コンテンツ記憶部１４は、例えば、ハードディスクの如き磁気的記録媒体や、ＣＤ−Ｒの如き光学的記録媒体や、フラッシュメモリ等とすることができる。

また、光源ユニット１１には、画像信号供給回路１３から画素単位で出力されるＲ画像信号６０ｒ、Ｇ画像信号６０ｇ、Ｂ画像信号６０ｂの各画像信号６０ｒ，６０ｇ，６０ｂに応じてそれぞれ強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射するように、Ｒレーザ６３，Ｇレーザ６４，Ｂレーザ６５をそれぞれ駆動するためのＲレーザドライバ６６，Ｇレーザドライバ６７，Ｂレーザドライバ６８が設けられている。各レーザ６３，６４，６５は、例えば、半導体レーザや高調波発生機構付き固体レーザとして構成することが可能である。なお、半導体レーザを用いる場合は駆動電流を直接変調して、レーザ光の強度変調を行うことができるが、固体レーザを用いる場合は、各レーザそれぞれに外部変調器を備えてレーザ光の強度変調を行う必要がある。

さらに、光源ユニット１１は、各レーザ６３，６４，６５より出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系７１，７２，７３と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー７４，７５，７６と、合波されたレーザ光を光ファイバケーブル５０に導く結合光学系７７とが設けられている。

従って、各レーザ６３，６４，６５から出射したレーザ光は、コリメート光学系７１，７２，７３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー７４，７５，７６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー７４，７５，７６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過される。そして、これら３つのダイクロイックミラー７４，７５，７６にそれぞれ入射した３原色のレーザ光は、波長選択的に反射または透過して結合光学系７７に達し、集光されて光ファイバケーブル５０へ出力される。なお、光ファイバケーブル５０は、図１にて示した伝送ケーブル部３内に収容されている。

（投影部１０）
光源ユニット１１とユーザの眼Ｙとの間に位置する投影部１０には、光源ユニット１１で生成され、光ファイバケーブル５０を介して出射されるレーザ光を平行光化するコリメート光学系７９と、このコリメート光学系７９で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する水平走査部８０と、水平走査部８０で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する垂直走査部９０と、水平走査部８０と垂直走査部９０との間に設けられた第１リレー光学系８５と、このように水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を瞳孔１０１ａへ出射するための第２リレー光学系９５とが設けられている。

水平走査部８０及び垂直走査部９０は、光ファイバケーブル５０から入射されたレーザ光を画像としてユーザの網膜１０１ｂに投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とする光学系である。以下の説明において、この水平走査部８０及び垂直走査部９０を総称して走査部ともいう。

水平走査部８０は、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面を有する共振型の偏向素子８１と、この偏向素子８１を共振させて偏向素子８１の偏向面を揺動させる駆動信号を水平駆動信号６１に基づいて発生する水平走査駆動回路８２を備えている。

一方、垂直走査部９０は、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面を有する非共振型の偏向素子９１と、この偏向素子９１の偏向面を非共振状態で強制的に揺動させる駆動信号を垂直駆動信号６２に基づいて発生する垂直走査制御回路９２とを備え、表示すべき画像の１フレームごとに、水平方向に走査された画像を形成するためのレーザ光を垂直に走査することで２次元走査された画像を形成している。

また、水平走査部８０と垂直走査部９０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系８５は、偏向素子８１の偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を偏向素子９１の偏向面に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子９１の偏向面によって垂直方向に走査されて画像光Ｌｂとして、正の屈折力を持つ２つのレンズ９５ａ，９５ｂが直列配置された第２リレー光学系９５を介して、眼Ｙの前方に位置させたハーフミラー９で反射されてユーザの瞳孔１０１ａに入射し、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた表示画像が投影される。これにより、ユーザはこの画像光Ｌｂを、表示画像として認識することとなる。

また、第２リレー光学系９５においては、レンズ９５ａによって、それぞれのレーザ光がそのレーザ光の中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。そして、レンズ９５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の中心線がユーザの瞳孔１０１ａに収束するように変換される。このレンズ９５ｂは、走査部で走査された画像光Ｌｂ（レーザ光）をユーザの眼Ｙに入射させて、ユーザの網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた画像を投影する接眼光学系として機能する。

次に、頭部装着具４の具体的な構成について、図３〜図９を用いながら説明する。

〔頭部装着具４の特徴〕
まず、頭部装着具４の特徴点について、図３を用いて説明する。図３はユーザＰにより装着された頭部装着具４の状態を示す説明図である。

図３（ａ）に示すように、頭部装着具４は、投影部１０を支持する第１の支持体２０と、第１の支持体２０とは別に設けられ、撮像部７を支持する第２の支持体２１と、を備えている。

そして、図３（ｂ）に示すように、第１の支持体２０をユーザＰの頭部に保持させたまま、第２の支持体２１をユーザＰの頭部に沿ってユーザＰの前方と上方との間を回動可能に構成している。

したがって、撮像部７の撮像方向をユーザの前方から上方（上空）にかけて移動させて広い範囲に亘って撮像することができ、ユーザＰが首を上に上げなくとも、上方を長時間に亘り確認し続けることができる。しかも、撮像範囲内にユーザＰの頭部などが入ってしまうのを防止することもできる。

このように、長時間上方（上空）を観察するシチュエーションとしては、例えば、軍事防衛的な警備を挙げることができる。

また、第２の支持体２１は、図３（ｃ）に示すように、ユーザＰの頭頂部近傍へ移動させることにより、撮像部７への電力供給を停止する自動停止モードを設定可能に構成しており、撮像部７を使用しない際に省電力化を図ることができるようにしている。しかも、このとき、撮像部７は頭頂方向へ移動していることからユーザＰに対して撮像部７の重量による違和感（アンバランス感）をできるだけ感じさせないようにすることができる。

〔頭部装着具４の構成概要〕
次に、頭部装着具４の具体的な構成について、図面を参照しながら説明する。図４は頭部装着具４の外観を示した斜視図である。

頭部装着具４は、図４に示すように、支持部材６と投影部１０とにより構成しており、支持部材６は、概観視略眼鏡型とした第１の支持体２０と、アーチ状（半円弧状）とした第２の支持体２１とで構成している。

第１の支持体２０は、ユーザＰの眼前に投影部１０を位置させるよう支持するための支持体であり、左右方向へ架け渡されたフロント部２２と、同フロント部２２の左右両端より後方へ伸延するテンプル部２３,２３とで構成している。

第２の支持体２１は、撮像部７を支持するための支持体であり、その左右両端部は、第１の支持体２０のテンプル部２３,２３に形成した回動部２４,２４を介して接続されている。

この回動部２４,２４には、軸線を左右方向へ向けた回動軸２５が備えられており、同回動軸２５を中心に第２の支持体２１を回動可能に構成している。すなわち、ユーザＰが支持部材６を装着した状態にあっては、第１の支持体２０をユーザＰの頭部に保持させたまま、第２の支持体２１をユーザＰの頭部に沿ってユーザＰの前方と上方との間を回動可能としている。

また、この回動部２４,２４は、回動軸２５による回転の中心を、ユーザＰの側頭部に位置させており、これにより、ユーザＰの頭部や顔面が撮像範囲内に入ってしまうことを、より確実に防止している。

また、アーチ状とした第２の支持体２１の頂部位置に、前述の撮像部７が配設されており、ユーザＰの頭部の中心線Ｑ上（図１参照）を頭部に沿って移動するよう構成しており、撮像部７の重量による左右方向のバランスを略均等としている。これにより、撮像部７の重量による違和感（アンバランス感）をユーザＰにできるだけ感じさせないようにしている。

また、回動部２４内には、第１の支持体２０に対する第２の支持体２１の角度に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するスイッチ部４０が配設されており、自動停止モードに設定されているときに図４に示すように、撮像部７が頭頂部に位置するよう第２の支持体２１をユーザＰの頭部上方へ移動させると、撮像部７への電力供給が遮断されるよう構成している。このスイッチ部４０は、撮像部７の駆動を停止する駆動停止手段として機能する。なお、コントロールユニット２には自動停止モード設定ボタン（図示せず）が設けられており、この自動停止モード設定ボタンが操作されると制御部３０は自動停止モードに移行する。そして、制御部３０はは、撮像部７が頭頂部に位置してスイッチ部４０がＯＮ動作したときに、撮像部７への電力供給を停止する。

このように構成することにより、撮像部７を使用しない場合には、第２の支持体２１を上方へ移動させることにより撮像部７への電力供給を停止して省電力化を図ることができる。

また、図５（ａ）に示すように、第２の支持体２１の内部は中空状に形成され、撮像部７を駆動するための回路が形成された基板２６が配設されており、同基板２６からは撮像信号を伝送ケーブル部３を介してコントロールユニット２へ送信するための撮像信号ケーブル２７が延出している。

この撮像信号ケーブル２７は、本実施形態では、中空状とした第２の支持体２１の内部で内側壁に沿って配設しているが、例えば、図５（ｂ）に示すように、外側壁に沿って配設するように構成しても良く、かかる構成により撮像部７より伸延する撮像信号ケーブル２７を整然と配設することができる。なお、撮像信号ケーブル２７は止め具２８により第２の支持体２１に取り付けられる。

また、第２の支持体２１は、第１の支持体２０とは別体に設けられており、第１の支持体２０から取り外し可能に構成している。

具体的には、図６（ａ）に示すように、回動部２４には、第２の支持体２１を第１の支持体２０に着脱可能に連結する連結部２９が備えられており、図６（ｂ）に示すように、第２の支持体２１を回動部２４より引き抜くことで、取り外すことができるようにしている。このように構成することで、撮像部７の不使用時には取り外すことができ、ＨＭＤ１を軽量化した状態で使用することができる。

連結部２９は、図７（ａ）に示すように、外観視略筒状の挿通部２８を備えている。この挿通部２８には、一端を固定し、他端を自由状態とした蔓巻バネ状の弾性体３３が配設されており、その他端側先端部には、弾性体３３の伸縮に伴って移動する可動板３４が備えられている。

この可動板３４には、後述する第２の支持体２１に設けられた接続端子部３１と当接することで電気的に接続可能な電極端子部３２が形成されており、同電極端子部３２から弾性体３３の固定端方向へ電極端子ケーブル３８を伸延させている。この電極端子ケーブル３８は、弾性体３３の固定端近傍に設けられたケーブル挿通孔３９を介して延出され、その先で伝送ケーブル部３と電気的に接続される。

また、弾性体３３の固定端側近傍の挿通部２８の内周壁には、ストッパ３５が設けられており、弾性体３３の圧縮方向への可動板３４の移動を規制している。

また、挿通部２８は、開口部３６近傍の内周壁を肉盛状に形成し、内径を一部狭隘とした摩擦挟持部３７を備えている。

一方、第２の支持体２１の端部には、撮像信号ケーブル２７と連結した接続端子部３１が形成されており、撮像部７によって撮像された信号を送出したり、撮像部７に供給する電力を受け取り可能に構成している。

このような構成を備える連結部２９において、第２の支持体２１を挿通部２８に挿入する過程を時系列で説明する。

まず、第２の支持体２１を開口部３６より挿通部２８内へ挿入すると、図７（ａ）に示すように、第２の支持体２１は摩擦挟持部３７に接触する。

摩擦挟持部３７の内径は、第２の支持体２１が摩擦を受けながらも通過できる程度の長さとしており、ユーザＰが第２の支持体２１を挿通部２８内へ押し込むことにより、さらに奥へ挿入可能としている。

また、図７（ａ）に示す状態では、接続端子部３１と電極端子部３２とは接触しておらず、撮像信号ケーブル２７と電極端子ケーブル３８とは、電気的に接続されていない状態である。このとき、弾性体３３は自由状態であり、可動板３４は位置Ａに配置される。

次いで、第２の支持体２１を挿通部２８内へ押し込むと、第２の支持体２１の端部が位置Ａに達したところで可動板３４と当接し、撮像信号ケーブル２７と電極端子ケーブル３８との間で通電可能な状態となる。すなわち、撮像部７に電力を供給したり、撮像部７からの撮像信号をコントロールユニット２へ送信可能な状態となる。

そして、図７（ｂ）に示すように、位置Ａよりも内方へ第２の支持体２１を押し込むことで、弾性体３３に弾性力が蓄えられて、接続端子部３１と電極端子部３２とが確実に接続されるようにしている。

さらに、図７（ｃ）に示すように、第２の支持体２１を内方へ押し込むと、可動板３４はストッパ３５に当接し、位置Ｂにて可動板３４の移動が規制され、第２の支持体２１の挿入も規制される。

この状態で、弾性体３３には、最大の弾性力が蓄えられることとなるが、ユーザＰが第２の支持体２１の挿入を止めて、第２の支持体２１から手を離しても、第２の支持体２１は挿通部２８から押し出されずに固定される。

すなわち、摩擦挟持部３７により第２の支持体２１へ付与される摩擦力は、可動板３４が位置Ｂにある状態（可動板３４がストッパ３５に当接した状態）での弾性体３３の弾性力に抗して第２の支持体２１を停止可能な程度としている。

それゆえ、可動板３４が位置Ａから位置Ｂにある間、換言すれば、第２の支持体２１の端部が位置Ａから位置Ｂにある間は、第２の支持体２１は摩擦挟持部３７によって無段階に固定される。

従って、第２の支持体２１の挿通部２８への挿通量が所定範囲（位置Ａから位置Ｂ）にあるときに接続端子部３１を電極端子部３２へ接触させることができ、しかも、挿通量に応じて撮像部の回動半径を無段階に調整し、ユーザＰの頭部形状の違いに応じて撮像部７の移動軌跡を変更することができる。

このように、第２の支持体２１の端部に設けられた接続端子部３１を電極端子部３２に接触させることで撮像部７へ動作電力を供給したりする構成としており、第１の支持体２０に対する第２の支持体２１の着脱に応じて、撮像部７への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを容易に行うことができる。

〔頭部装着具４の変形例〕
次に、頭部装着具４の変形例について図８及び図９を用いながら説明する。図８は本変形例に係る頭部装着具１０４の平面視における形状を示した説明図、図９は、本変形例に係る第２の支持体１２１の動きを示した説明図である。なお、以下の説明において、先に説明した頭部装着具４と同様の構成を有する部材については、同じ符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、本変形例に係る頭部装着具１０４は、前述した頭部装着具４と比較して、投影部１０が両眼用に２つ設けられている点、第２の支持体１２１の回転の中心が２つ設けられている点、及び、撮像部７が２つ設けられている点で構造を異にしている。

具体的に説明すると、第１の支持体２０には、ユーザＰの左眼ＹＬ前に配設される投影部１０Ｌと、ユーザＰの右眼ＹＲ前に配設される投影部１０Ｒとが備えられている。

また、第２の支持体１２１には、左右２つの撮像部７Ｌ,７Ｒが備えられており、撮像部７Ｌにて撮像された画像は、投影部１０Ｌにて左眼ＹＬに投影され、撮像部７Ｒにて撮像された画像は、投影部１０Ｒにて右眼ＹＲに投影されるよう構成している。

すなわち、左右２つの撮像部７Ｌ,７Ｒにより撮像された画像によって当該撮像部７Ｌ,７Ｒの撮像方向の画像を、ユーザＰが立体視できるよう構成している。

第２の支持体１２１は、平面視においてユーザＰの顔の前に左右方向へ架け渡される前部支持片１２２と、同前部支持片１２２の両端から後方へ伸延し、カギ状に屈曲して回動部２４,２４に連結される側部支持片１２３,１２３とで構成されており、撮像部７Ｌ,７Ｒは、左右両眼ＹＬ,ＹＲと略同じ間隔を開けて、前部支持片１２２に配設されている。

また、側部支持片１２３,１２３の端部は、前述の頭部装着具４と同様に、回動部２４,２４に連結されており、第２の支持体１２１を、第１の支持体２０に対して全体的にユーザＰの頭部に沿って回動できるよう構成している。

また、この側部支持片１２３,１２３の中途部には、図８及び図９（ａ）に示すように、回動部２４,２４とは別に、第２の回動部１２４,１２４が設けられており、同第２の回動部１２４,１２４を中心に、前部支持片１２２及び側部支持片１２３,１２３の前半部が回動するよう構成している（図９（ｂ）参照）。

この第２の回動部１２４,１２４は、ユーザＰの左眼ＹＬ、右眼ＹＲそれぞれの垂直運動軸Ｖと略同軸上に位置するよう配置している。

このような構成とすることにより、撮像部をユーザＰの視線方向の角度に合わせやすく、違和感の少ない画像を提供することができる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

例えば、前述の頭部装着具４では、回動部２４,２４を左右両側に一つずつ設けることとしたが、投影部１０を一つだけ設けた単眼仕様であっても、頭部装着具１０４の如く、第２の回動部１２４,１２４を備えるようにしても良い。

上述してきたように、本実施形態に係るＨＭＤ１によれば、以下の効果が期待できる。

（１）画像情報に応じた画像をユーザＰの眼Ｙの網膜に投影する投影部１０と、当該ユーザＰの周囲を撮像する撮像部７と、を備えたヘッドマウントディスプレイ１において、前記投影部１０を支持する第１の支持体２０と、前記第１の支持体２０とは別に設けられ、前記撮像部を支持する第２の支持体２１と、を備え、第１の支持体２０をユーザＰの頭部に保持させたまま、第２の支持体２１をユーザＰの頭部に沿ってユーザＰの前方と上方との間を回動可能にしたため、撮像部７の撮像方向をユーザの上方（上空）へ移動させることができ、しかも、撮像範囲内にユーザの頭部などが入ってしまうのを防止できる。

（２）また、第２の支持体２１の前記回転の中心（回動部２４）をユーザＰの側頭部に位置させたため、ユーザＰの頭部や顔面が撮像範囲内に入ってしまうのを、より確実に防止することができる。

（３）また、撮像部７は、ユーザＰの頭部の中心線Ｑ上に位置して第２の支持体２１に支持されていることとしたため、撮像部７の重量による左右方向のバランスを略均等にしてユーザＰに違和感（アンバランス感）を生じさせないようにしている。

（４）また、ユーザＰの上方に撮像部７が位置したときに撮像部（ＣＣＤカメラ７）の駆動を停止するスイッチ部４０（駆動停止手段）を備えたため、撮像部７を使用しない場合には、第２の支持体２１を上方へ移動させることにより撮像部７への電力供給を停止して省電力化を図ることができる。

（５）また、撮像画像の情報を伝達するために撮像部７に接続された撮像信号ケーブル２７を、第２の支持体２１内に配設又は外側壁に沿って配設したため、撮像部７より伸延する撮像信号ケーブル２７を整然と配設することができる。

（６）また、第２の支持体２１を第１の支持体２０に着脱可能に連結する連結部２９を備えたため、撮像部７の不使用時には取り外すことができる。

（７）また、連結部２９は、第２の支持体２１を挿通し、当該第２の支持体２１の端部に設けられた接続端子部３１と接触する電極端子部３２を有する挿通部２８を備え、第２の支持体２１を挿通部２８に挿通し、第２の支持体２１の端部に設けられた接続端子部３１を電極端子部３２に接触させることで撮像部７へ動作電力を供給することとしたため、第１の支持体２０に対する第２の支持体２１の着脱に応じて、撮像部７への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。

（８）また、挿通部２８は、第２の支持体２１の挿通量が所定範囲（例えば、位置Ａ〜位置Ｂ間）にあるときに接続端子部３１を電極端子部３２へ接触する構成とし、第２の支持体２１の挿通量に応じて撮像部７の回動半径を調整可能としたため、ユーザＰの頭部形状の違いに応じて撮像部７の移動軌跡を変更することができる。

（９）また、第２の支持体２１の前記回転の中心を２つ設け（例えば、回動部２４及び第２の回動部１２４）、そのうち１つの中心をユーザＰの眼球（例えば、両眼ＹＬ,ＹＲ）の垂直運動軸Ｖと略同軸上になるように配置したため、撮像部７をユーザＰの視線方向の角度に合わせやすく、違和感の少ない画像を提供することができる。

１ ヘッドマウントディスプレイ
４ 頭部装着具
６ 支持部材
７ 撮像部
１０ 投影部
２０ 第１の支持体
２１ 第２の支持体
２４ 回動部
２７ 撮像信号ケーブル
２８ 挿通部
２９ 連結部
３１ 接続端子部
３２ 電極端子部
４０ スイッチ部
１０４ 頭部装着具
１２１ 第２の支持体
１２２ 前部支持片
１２３ 側部支持片
１２４ 第２の回動部
Ａ 位置
Ｂ 位置
Ｐ ユーザ
Ｑ 中心線
Ｖ 垂直運動軸
Ｙ 眼

Claims (10)

1. 画像情報に応じた画像をユーザの眼の網膜に投影する投影部と、当該ユーザの周囲を撮像する撮像部と、を備えたヘッドマウントディスプレイにおいて、
   前記投影部を支持する第１の支持体と、
   前記第１の支持体とは別に設けられ、前記撮像部を支持する第２の支持体と、を備え、
   前記第１の支持体を前記ユーザの頭部に保持させたまま、前記第２の支持体をユーザの頭部に沿って前記ユーザの前方と頭頂部上方との間で回動可能とし、前記撮像部を前記ユーザの頭頂部上方へ移動可能としたヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記第２の支持体はアーチ状の形状を有し、前記ユーザの左右側頭部に配置される回動部間に跨設したことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記第２の支持体の前記回転の中心を前記ユーザの側頭部に位置させたことを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記撮像部は、前記ユーザの頭部の中心線上に位置して前記第２の支持体に支持されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記ユーザの上方に前記撮像部が位置したときに前記撮像部の駆動を停止する駆動停止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 撮像画像の情報を伝達するために前記撮像部に接続されたケーブルを、前記第２の支持体内に配設又は外側壁に沿って配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記第２の支持体を前記第１の支持体に着脱可能に連結する連結部を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 前記連結部は、前記第２の支持体を挿通し、当該第２の支持体の端部に設けられた接続端子部と接触する電極端子部を有する挿通部を備え、
   前記第２の支持体を前記挿通部に挿通し、前記第２の支持体の端部に設けられた接続端子部を前記電極端子部に接触させることで前記撮像部へ動作電力を供給することを特徴とする請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 前記挿通部は、前記第２の支持体の挿通量が所定範囲にあるときに前記接続端子部を前記電極端子部へ接触する構成とし、前記挿通量に応じて前記撮像部の回動半径を調整可能としたことを特徴とする請求項８に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 前記第２の支持体の前記回転の中心を２つ設け、そのうち１つの中心を前記ユーザの眼球の垂直運動軸と略同軸上になるように配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

Images