JP6135157B2

JP6135157B2 - ヘッドマウントディスプレイ

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Publication number: JP6135157B2
Application number: JP2013020166A
Authority: JP
Inventors: 大輔石田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: JP2014153388A

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関するものである。

人体の頭部に装着して使用されるヘッドマウントディスプレイが広く活用されている。この形態の画像表示装置が特許文献１に開示されている。それによると、ヘッドマウントディスプレイは観察者に画像を虚像にして観察させる。ヘッドマウントディスプレイは画像情報に応じて輝度を変調した光線を光源から射出する。次に、ヘッドマウントディスプレイは光線をポリゴンミラーと搖動するミラーとに反射させて走査し曲面のミラーに照射する。ミラーにて反射した光線は観察者の網膜に結像する。

ヘッドマウントディスプレイは眼鏡型をしており、眼鏡の枠とつるとの間に相当する場所には蝶番が設置されていた。蝶番にて眼鏡の枠とつるとを折りたたむことによりヘッドマウントディスプレイを収納しやすい形態に変形させることができる。そして、眼鏡の枠とつるとには光ファイバーが設置され、蝶番のある場所では枠側の光ファイバーとつる側の光ファイバーとを簡易に離別可能に接合するコネクターが設置されていた。

特開２００５−７０６７１号公報

特許文献１では枠側の光ファイバーとつる側の光ファイバーとの接合と離別とが繰り返して行われる。これにより、枠側の光ファイバーの中心とつる側の光ファイバーの中心との差分が変動する。このとき、つる側の光ファイバーを通る光が枠側の光ファイバーに伝送される光の強度の分散が大きくなる。その為、観察者が観察する画像の輝度が不安定になる。

つる側の光ファイバーを通る光が枠側の光ファイバーに伝送される。この伝送される光の強度の損失の変動をなくすためにはつる側の光ファイバーと枠側の光ファイバーとを連続した光ファイバーにすることが考えられる。しかし、蝶番にて枠とつるとを曲げたとき光ファイバーも曲げられる。そして、曲がった光ファイバーの半径が小さくなると光ファイバーの内部に発生する応力により光ファイバーが損傷する。そこで、光ファイバーを支持する部材が曲げられても光ファイバーが損傷することを防止することができるヘッドマウントディスプレイが望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかるヘッドマウントディスプレイであって、レーザー光を射出する光源部と、前記レーザー光を鏡に反射させ前記鏡を回動させて描画する描画部と、前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置されることを特徴とする。

本適用例によれば、光源部がレーザー光を光ファイバーに射出する。光ファイバーはレーザー光を描画部に伝送する。描画部は鏡を備え、レーザー光は鏡に照射される。描画部は鏡を回動してレーザー光が進行する方向を変えて描画する。

支持部は第１部材と第２部材とを備えており、蝶番部が第１部材と第２部材との間に設置されている。光ファイバーは蝶番部が連結する第１部材と第２部材との間にわたって設置されている。蝶番部は蝶番に限らず一対の部材間に位置して部材の角度を変更可能な部位を示す。蝶番部が部材と部材とを回動可能に連結する。蝶番部において支持部が曲がるとき光ファイバーは蝶番部に倣って曲げられる。そして、規制部が蝶番部にて曲がる支持部の角度の上限を規制する。この“角度の上限”は第１部材と第２部材とがなす角度が最も鋭角となり小さな角度となる限界の角度を示す。光ファイバーは曲げる半径が小さくなると内部応力により損傷する。本適用例では蝶番部にて支持部が曲がる角度を規制部が規制する為、曲げられる光ファイバーの半径が規制される。その結果、光ファイバーが曲げられて損傷することを防止することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記規制部は前記蝶番部と一体となっていることを特徴とする。

本適用例によれば、規制部と蝶番部とは一体になっている。従って、規制部と蝶番部とを別の部品にして設置するときに比べて、ヘッドマウントディスプレイの部品点数を少なくすることができる。その結果、ヘッドマウントディスプレイを製造し易くすることができる。

［適用例３］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記支持部は内部に空洞を有し、前記空洞に前記光ファイバーが設置され、前記蝶番部にて前記第１部材と前記第２部材とを伸ばすとき前記光ファイバーは前記空洞内で撓むことを特徴とする。

本適用例によれば、支持部には内部に空洞が設置され、空洞に光ファイバーが設置されている。そして、蝶番部が連結する第１部材と第２部材とを伸ばすときには光ファイバーは空洞内で撓んでいる。蝶番部にて連結される部材が曲げられるとき、蝶番部に連結された第１部材と第２部材とが離れる。光ファイバーは空洞内で撓んでいる量が減り、減った分が離れた部材間の光ファイバーに充てることができる。従って、蝶番部にて連結された部材が曲げられても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記支持部を人体頭部に装着したとき、前記空洞は前記人体頭部の右耳と左耳とを通る方向の幅より重力方向の幅が長いことを特徴とする。

本適用例によれば、空洞は右耳と左耳とを通る方向の幅より重力方向の幅が長くなっている。これにより、支持部は右耳と左耳とを通る方向の幅より重力方向の幅を長くすることができる。従って、支持部が人体から突出する印象を少なくすることができる。

［適用例５］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記光源部は前記支持部に設置され、前記空洞は前記蝶番部と前記光源部との間に設置され、前記蝶番部と前記光源部とが離れていることを特徴とする。

本適用例によれば、空洞は蝶番部と光源部との間に設置され、蝶番部と光源部とは離れている。従って、蝶番部と光源部とが接近するときに比べて長い空洞を設置することができる為、空洞内で光ファイバーが撓む長さを長くすることができる。その結果、蝶番部にて連結された支持部が曲げられても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

［適用例６］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記光源部は前記支持部と離れており、前記支持部は前記光ファイバーを前記支持部に固定する光ファイバー固定部を備え、前記蝶番部と前記光ファイバー固定部との間に前記光ファイバーが設置され、前記蝶番部と前記光ファイバー固定部とが離れていることを特徴とする。

本適用例によれば、光源部は支持部と離れている。光ファイバーは光ファイバー固定部にて支持部に固定されている。蝶番部と光ファイバー固定部とは離れている。従って、蝶番部と光ファイバー固定部とが接近するときに比べて蝶番部と光ファイバー固定部との間で光ファイバーを収納する距離を長い距離にすることができる。そのため、光ファイバーが撓む長さを長くすることができる。その結果、蝶番部にて連結された支持部が曲げられても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

［適用例７］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記光源部は前記支持部に設置され、前記支持部には前記光源部と前記蝶番部との間に前記光ファイバーを変形可能に支持する光ファイバー案内部が設置され、前記蝶番部が連結する部材を伸ばすとき前記光源部と前記蝶番部との間では前記光ファイバーが撓ませて設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、支持部には光源部、光ファイバー、光ファイバー案内部、蝶番部及び描画部が設置されている。光ファイバーは光源部から描画部に渡って設置されている。光源部と描画部との間に蝶番部が設置され、蝶番部と光源部との間に光ファイバー案内部が設置されている。光源部と蝶番部との間では光ファイバーが撓ませて設置されており、光ファイバー案内部では光ファイバーが変形可能になっている。従って、光源部と蝶番部との間では光ファイバーが撓んでいる為、蝶番部にて連結された支持部が曲げられても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

［適用例８］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記光源部は前記支持部と離れており、前記支持部には前記光ファイバーを前記支持部に固定する光ファイバー固定部が設置され、前記描画部と前記光ファイバー固定部とは前記光ファイバーにより連結され、前記光ファイバー固定部と前記蝶番部との間の前記支持部には前記光ファイバーを変形可能に支持する光ファイバー案内部が設置され、前記蝶番部が連結する部材を伸ばすとき前記光ファイバー固定部と前記蝶番部との間では前記光ファイバーが撓ませて設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、光源部は支持部と離れている。光ファイバーは光ファイバー固定部にて支持部に固定されている。支持部には光ファイバー固定部、光ファイバー、光ファイバー案内部、蝶番部及び描画部が設置されている。光ファイバーは光ファイバー固定部から描画部に渡って設置されている。光ファイバー固定部と描画部との間に蝶番部が設置され、蝶番部と光ファイバー固定部との間に光ファイバー案内部が設置されている。光ファイバー固定部と蝶番部との間では光ファイバーが撓ませて設置されており、光ファイバー案内部では光ファイバーが変形可能になっている。従って、光源部と蝶番部との間では光ファイバーが撓んでいる為、蝶番部にて連結された支持部が曲げられても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

［適用例９］
上記適用例にかかるヘッドマウントディスプレイにおいて、前記第１部材は、前記描画部から射出した光が入射する表示部を支持するフロント部であり、前記第２部材は、前記支持部を人体頭部に装着したとき、前記人体頭部の耳に当接するつる部であることを特徴とする。

本適用例によれば、第１部材は、描画部から射出した光が入射する表示部を支持するフロント部である。第２部材は、支持部を人体頭部に装着したとき、人体頭部の耳に当接するつる部である。従って、支持部はヘッドマウントディスプレイを人体頭部に確実に載置させることができる。

［適用例１０］
本適用例にかかるヘッドマウントディスプレイであって、レーザー光を射出する光源部と、前記レーザー光により描画する描画部と、前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置されることを特徴とする。

本適用例によれば、光源部がレーザー光を光ファイバーに射出する。光ファイバーはレーザー光を描画部に伝送する。描画部はレーザー光にて描画する。支持部は光ファイバーを支持する。

第１の実施形態にかかわるヘッドマウントディスプレイの構成を示す概略斜視図。（ａ）は、蝶番の構造を示す要部概略斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は、蝶番の動作を説明するための模式図。（ａ）は、つる部内空洞部及び枠内空洞部の構造を示す模式側断面図、（ｂ）は、描画部及び光源部が描画する動作を説明するための要部模式上面図。第２の実施形態にかかわり、（ａ）は、ヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図、（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図。第３の実施形態にかかわり、（ａ）は、ヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図、（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図、（ｃ）は光ファイバー案内部の構造を示す要部模式側断面図。第４の実施形態にかかわり、（ａ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図、（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図、（ｃ）は光ファイバー案内部の構造を示す要部模式側断面図。変形例にかかわり、（ａ）は蝶番の構造を示す要部概略斜視図、（ｂ）は蝶番の動作を説明するための模式図。

本実施形態では、特徴的な構造を有するヘッドマウントディスプレイの例について、図１〜図６に従って説明する。以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわるヘッドマウントディスプレイについて図１〜図３に従って説明する。図１は、ヘッドマウントディスプレイの構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１は眼鏡と類似する形状をしており、人体頭部２に装着して用いられる。

ヘッドマウントディスプレイ１は一対の表示部としてのハーフミラー３とハーフミラー３を支持するフロント部、第１部材及び支持部としてのハーフミラー枠４とを備えている。ハーフミラー３は凹面を有する略四角形の板状であり人体頭部２の眼と対向する場所に配置される。ハーフミラー枠４はハーフミラー３の周囲を囲んでハーフミラー３を支持する。ハーフミラー３の間のハーフミラー枠４には人体頭部２側に突出する鼻当て５が設置され、鼻当て５は人体頭部２の鼻２ａに当接するように配置される。鼻当て５はヘッドマウントディスプレイ１を人体頭部２に当接し固定する機能を有する。

ハーフミラー枠４は両端側に略直方体状の描画部６を備えている。描画部６はハーフミラー３に対して鼻当て５の反対側に設置されている。１つのハーフミラー３に対して描画部６が１つ設置されている。１つのハーフミラー枠４には２つのハーフミラー３と２つの描画部６が設置されている。図中右側の描画部６を右描画部６ａとし、図中左側の描画部６を左描画部６ｂとする。

ハーフミラー枠４の両端からは人体頭部２の耳２ｂに向かって延在する第２部材及び支持部としてのつる部７が設置されている。つる部７とハーフミラー枠４とにより支持部が構成されている。つる部７は眼鏡と同様に耳２ｂに挟んで用いられる。つる部７とハーフミラー枠４との間には蝶番部としての蝶番８が設置され、つる部７は蝶番８を中心にして回動可能になっている。２つ設置されているつる部７のうち図中右側のつる部７を右側つる部７ａとし図中左側のつる部７を左側つる部７ｂする。右側つる部７ａとハーフミラー枠４との間は左側つる部７ｂとハーフミラー枠４との間と同じ構造になっており、それぞれ蝶番８が設置されている。従って、右側のつる部７と左側のつる部７とをそれぞれハーフミラー枠４に対して折り曲げることによりヘッドマウントディスプレイ１を収納しやすい形態にすることが可能になっている。尚、ハーフミラー３、ハーフミラー枠４及びつる部７の形状は図に示す形状に限定されず多様な形状にすることができる。

つる部７には人体頭部２から離れる側の面に光源としての光源部９が設置されている。光源部９はレーザー光を射出するレーザーダイオードを備えている。光源部９には赤色、青色、緑色のレーザー光を射出するレーザーダイオードと各色のレーザー光を１つの光ファイバーに誘導する光学系とが設置されている。この光学系はレーザー光を合成するプリズムやレーザー光を集光する凸レンズ等により構成されている。

左側つる部７ｂにおいて人体頭部２の後頭部側となる場所にはコネクター１０が設置され、コネクター１０には配線１１が接続されている。配線１１には制御部１２が接続されている。制御部１２は描画部６及び光源部９を制御する装置である。制御部１２には配線１３を介して映像信号出力装置１４が接続されている。

映像信号出力装置１４は制御部１２にステレオ映像信号を出力する装置である。制御部１２は映像信号を入力して赤色、青色、緑色の各輝度信号に分離する。さらに、制御部１２は映像信号から垂直走査信号と水平走査信号との走査信号を抽出する。制御部１２は配線１１を介して、描画部６に垂直走査信号と水平走査信号との走査信号を出力する。さらに、制御部１２は光源部９に赤色、青色、緑色の各輝度信号を出力する。

光源部９は各色の輝度信号を入力する。光源部９は赤色、青色、緑色のレーザー光を発光する。このとき、光源部９は各色の輝度信号に応じてレーザー光の輝度を変調し、赤色、青色、緑色の各レーザー光を射出する。光源部９と描画部６との間には図示しない光ファイバーが設置されている。光源部９により射出されたレーザー光は光ファイバーを通って描画部６を照射する。つまり、光ファイバーは光源部９と描画部６との間でレーザー光を伝送する。

描画部６には図示しない鏡と鏡を回動させる回動機構または図示しない鏡と鏡を搖動させる搖動機構が設置されている。描画部６はレーザー光を鏡に反射させ鏡を回動させて描画する。回動機構はモーターやピエゾ素子、電磁石等を用いて構成することができる。例えば、多角柱状の鏡をモーターが回転させても良い。描画部６は鏡にレーザー光を照射させて、反射するレーザー光を走査させることができる。他にも、描画部６は鏡を両持ち梁にして鏡を電磁石にて搖動させても良い。次に、描画部６は鏡にレーザー光を照射させて、反射するレーザー光を走査させることができる。他にも、描画部６は鏡を両持ち梁にして梁を圧電素子にて搖動させる。次に、描画部６は鏡にレーザー光を照射させて、反射するレーザー光を走査させることができる。このように、各種の方法を用いて回動または搖動する鏡にレーザー光を照射させて、描画部６はレーザー光を走査させることができる。

描画部６はハーフミラー３に向けてレーザー光を射出する。射出されたレーザー光はハーフミラー３にて反射し人体頭部２の眼球を照射する。描画部６は映像信号に応じた虚像を形成し、観察者は虚像を見ることにより映像を観賞することができる。

図２（ａ）は蝶番の構造を示す要部概略斜視図である。図２（ｂ）及び図２（ｃ）は蝶番の動作を説明するための模式図である。図２（ｂ）はハーフミラー枠４とつる部７とが直線に沿って伸びた状態を示し、図２（ｃ）はハーフミラー枠４とつる部７とが直角に曲がった状態を示す。

図２（ａ）に示すように、蝶番８はハーフミラー枠４に固定された第１蝶番部品１５とつる部７に固定された第２蝶番部品１６とを備えている。第１蝶番部品１５はハーフミラー枠４に固定される第１板体１５ａを備え、第１板体１５ａには２つの第１円環１５ｂが同軸状に設置されている。同様に、第２蝶番部品１６はつる部７に固定される第２板体１６ａを備え、第２板体１６ａには３つの第２円環１６ｂが同軸状に設置されている。第１円環１５ｂと第２円環１６ｂとは交互に配置され、第１円環１５ｂと第２円環１６ｂとを貫通して軸体１７が設置されている。軸体１７を中心にして第１蝶番部品１５と第２蝶番部品１６とが回動可能になっている。これにより、観察者はハーフミラー枠４とつる部７とを軸体１７を中心にして曲げることができる。

第２円環１６ｂには軸体１７に対してつる部７の反対側の場所に規制部としての凸部１８が設置されている。凸部１８は第２円環１６ｂと一体となっているので、凸部１８は蝶番８と一体になっているとも言える。

つる部７の内部には空洞としてのつる部内空洞部２１が設置され、つる部内空洞部２１はつる部７の長手方向に延在して設置されている。つる部７の断面形状とつる部内空洞部２１の断面形状とは略相似形をしている。そして、ヘッドマウントディスプレイ１を人体頭部２に装着したとき、つる部内空洞部２１は人体頭部２の右耳と左耳とを通る方向４６の幅より重力方向４５の幅が長い形状となっている。これにより、つる部７が人体頭部２から突出する印象を少なくすることができる。

つる部内空洞部２１には光ファイバー２２及び配線２３が設置されている。光ファイバー２２及び配線２３は描画部６と光源部９との間に設置されている。つる部７を右耳と左耳とを通る方向で切断したときの光ファイバー２２及び配線２３の断面の直径はつる部内空洞部２１の断面形状の幅より小さくなっている。従って、光ファイバー２２及び配線２３は図中上下に移動して変形することができる。

図２（ｂ）に示すように、ハーフミラー枠４の内部には枠内空洞部２４が設置され、枠内空洞部２４はつる部内空洞部２１と連続して設置されている。枠内空洞部２４には光ファイバー２２及び配線２３が設置されている。光ファイバー２２及び配線２３は描画部６と光源部９との間に設置されている。そして、光ファイバー２２及び配線２３はつる部内空洞部２１から枠内空洞部２４を通って設置されている。つまり、光ファイバー２２及び配線２３は蝶番８が連結するつる部７とハーフミラー枠４との間にわたって設置されている。

枠内空洞部２４を右耳と左耳とを通る方向で切断したときの光ファイバー２２及び配線２３の断面の直径は枠内空洞部２４の断面形状の幅より小さくなっている。従って、光ファイバー２２及び配線２３は図中左右に移動して変形することができる。蝶番８が連結するハーフミラー枠４とつる部７とを直線に沿うように伸ばすとき光ファイバー２２及び配線２３はつる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４の中で撓んで設置されている。

図２（ｃ）に示すように、ハーフミラー枠４とつる部７とは蝶番８の軸体１７を中心にして曲げられる。このとき、蝶番８では凸部１８が第２円環１６ｂと連動して回転する。そして、凸部１８が第１板体１５ａと接触する。このため、ハーフミラー枠４とつる部７とがなす角度が規制される。つまり、凸部１８はハーフミラー枠４とつる部７とがなす角度を規制する機能を有している。この状態がハーフミラー枠４とつる部７とがなす角度が最も小さくなる上限である。また、ハーフミラー枠４に対してつる部７を伸ばした状態を基準にしたとき、ハーフミラー枠４に対してつる部７が曲がる角度の上限である。

このとき、ハーフミラー枠４の端面４ａとつる部７の端面７ｃとが離れる。光ファイバー２２及び配線２３はつる部内空洞部２１と枠内空洞部２４との間で連続して繋がっている。従って、光ファイバー２２及び配線２３はハーフミラー枠４の端面４ａとつる部７の端面７ｃとの間で露出する。光ファイバー２２及び配線２３が露出する長さは、ハーフミラー枠４とつる部７とが直線に沿って伸びているときにつる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４で光ファイバー２２及び配線２３が撓んでいた長さより短くなっている。従って、蝶番８でハーフミラー枠４とつる部７とが曲げられても、光ファイバー２２及び配線２３には張力が生じないようになっている。

図３（ａ）はつる部内空洞部及び枠内空洞部の構造を示す模式側断面図であり、ハーフミラー枠４とつる部７とが直線に沿って伸びている状態を示している。図３（ａ）に示すように、つる部７の中程に光源部９が設置され、つる部７の図中左端には蝶番８が設置されている。そして、光源部９と蝶番８との間にはつる部内空洞部２１が設置されている。

ハーフミラー枠４の図中右端には蝶番８が設置され、ハーフミラー枠４の図中左側には描画部６が設置されている。そして、蝶番８と描画部６との間には枠内空洞部２４が設置されている。つる部内空洞部２１と枠内空洞部２４とは一体となり１つの空洞となっている。つる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４には光ファイバー２２及び配線２３が撓んで配置され、光ファイバー２２及び配線２３は描画部６と光源部９とを接続している。描画部６と蝶番８とが離れており、蝶番８と光源部９とが離れている。そして、光ファイバー２２及び配線２３がつる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４内で撓むことにより、描画部６と光源部９との距離より長い光ファイバー２２及び配線２３がつる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４の内部に収納されている。

図３（ｂ）は描画部及び光源部が描画する動作を説明するための要部模式上面図である。図３（ｂ）にはヘッドマウントディスプレイ１の右側の部分が示され、左側の部分は省略されている。図３（ｂ）に示すように、ハーフミラー枠４の内部には配線２５が設置されている。配線２５は左描画部６ｂと右描画部６ａとの間で信号を伝送する。詳しくは、配線１１は左描画部６ｂと接続され、左描画部６ｂは走査信号とステレオ映像信号を受信する。そして、左描画部６ｂは右眼用の走査信号と映像信号とを配線２５を介して右描画部６ａに転送する。

描画部６は走査信号と輝度信号とを受信し配線２３を介して輝度信号を光源部９に転送する。光源部９は輝度信号に対応してレーザー光を射出する。このレーザー光は光ファイバー２２内を通って描画部６に内蔵された鏡を照射する。

鏡に反射されたレーザー光２６はハーフミラー３を照射する。ハーフミラー３を照射したレーザー光２６は人体頭部２の眼球２ｃに向かって進行する。描画部６は走査信号に従って、鏡を回動する。これにより、レーザー光２６はハーフミラー３を走査する。光源部９は輝度信号に応じてレーザー光２６の輝度を変調する。従って、観察者はレーザー光２６により描画される虚像を観察することができる。尚、左描画部６ｂにおいても右描画部６ａと同様の動作を行い、左描画部６ｂはハーフミラー３に向けてレーザー光２６を射出して描画を行う。観察者は左右のハーフミラー３に描画された画像をみることによりステレオ画像の虚像を観察することができる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、蝶番８にてハーフミラー枠４とつる部７とが曲がるとき光ファイバー２２は蝶番８に倣って曲げられる。そして、凸部１８が蝶番８の曲がる角度を規制する。光ファイバー２２が曲げられるとき光ファイバー２２の半径が小さくなると内部応力により損傷する。本実施形態では凸部１８が蝶番８においてハーフミラー枠４とつる部７とが曲がる角度を規制する為、光ファイバー２２が曲げる半径を規制する。その結果、光ファイバー２２が曲げられて損傷することを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、凸部１８と蝶番８とは一体になっている。従って、凸部１８と蝶番８とを別の部品にして設置するときに比べて、ヘッドマウントディスプレイ１の部品点数を少なくすることができる。その結果、ヘッドマウントディスプレイ１を製造し易くすることができる。

（３）本実施形態によれば、つる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４に光ファイバー２２が設置されている。そして、蝶番８が連結するハーフミラー枠４とつる部７とを直線に沿って伸ばすときには光ファイバー２２はつる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４内で撓んでいる。蝶番８が連結するハーフミラー枠４とつる部７とを曲げるとき、蝶番８により連結するハーフミラー枠４とつる部７とが離れる。光ファイバー２２は空洞内で撓んでいる量が減り、当該減った分が離れたハーフミラー枠４とつる部７との間の光ファイバー２２に充てることができる。従って、蝶番８が連結するハーフミラー枠４とつる部７とを曲げても光ファイバー２２に張力が加わることを防止することができる。

（４）本実施形態によれば、つる部内空洞部２１及び枠内空洞部２４は右耳と左耳とを通る方向４６の幅より重力方向４５の幅が長くなっている。これにより、つる部７が人体頭部２から突出する印象を少なくすることができる。

（５）本実施形態によれば、つる部内空洞部２１は蝶番８と光源部９との間に設置され、蝶番８と光源部９とは離れている。従って、蝶番８と光源部９とが接近するときに比べて長いつる部内空洞部２１を設置することができる為、つる部内空洞部２１内で光ファイバー２２が撓む長さを長くすることができる。その結果、蝶番８が連結するハーフミラー枠４とつる部７とを曲げても光ファイバー２２に張力が加わることを防止することができる。

（第２の実施形態）
次に、ヘッドマウントディスプレイの一実施形態について図４を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、光源部９がつる部７と離れて制御部１２と一体の形態になっている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図４（ａ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図であり、図４（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図である。すなわち、本実施形態では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、ヘッドマウントディスプレイ２９は制御部３０及び光源部３１を備えている。制御部３０と光源部３１とは一体となった形態となっている。

制御部３０は映像信号を光源部３１に出力し、光源部３１は映像信号に応じて変調された輝度のレーザー光２６を射出する。制御部３０には配線３２が接続され、光源部３１には光ファイバー３３が接続されている。

ヘッドマウントディスプレイ２９は、ハーフミラー枠４とつる部３４とを備え、ハーフミラー枠４とつる部３４とは蝶番８により連結されている。蝶番８には凸部１８が設置されている。ハーフミラー枠４には描画部６及びハーフミラー３が設置されている。光源部３１はつる部３４から離れた形態となっている。

つる部３４にはつる部３４の長手方向の中程から蝶番８側の端にかけて空洞としてのつる部内空洞部３５が設置されている。配線３２及び光ファイバー３３はつる部３４において蝶番８が設置された側の反対側の端から入り、つる部３４の内部、つる部内空洞部３５、枠内空洞部２４、を通って描画部６に接続されている。

枠内空洞部２４及びつる部内空洞部３５内では配線３２及び光ファイバー３３は変形可能に撓んで収納されている。つる部内空洞部３５の図中右端の場所では配線３２及び光ファイバー３３がつる部３４に固定されている。この場所を光ファイバー固定部３６とする。蝶番８と光ファイバー固定部３６とは離れた場所に設置されている。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、蝶番８と光ファイバー固定部３６とは離れている。従って、蝶番８と光ファイバー固定部３６とが接近するときに比べて蝶番８と光ファイバー固定部３６との間で光ファイバー３３を収納する距離を長い距離にすることができる。そのため、光ファイバー３３が撓む長さを長くすることができる。その結果、蝶番８にてハーフミラー枠４とつる部３４とを曲げても光ファイバー３３に張力が加わることを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、光源部３１は制御部３０に設置されている。従って、つる部３４に光源部３１が設置されていない為、つる部３４を軽くすることができる。その結果、ヘッドマウントディスプレイ２９のうち人体頭部２に装着する部分が軽くなるので、観察者を疲れ難くすることができる。

（第３の実施形態）
次に、ヘッドマウントディスプレイの一実施形態について図５を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、光ファイバー２２がつる部の外側に設置されている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図５（ａ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図であり、図５（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図である。図５（ｃ）は光ファイバー案内部の構造を示す要部模式側断面図である。すなわち、本実施形態では、図５に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３９は、ハーフミラー枠４０とつる部４１とを備え、ハーフミラー枠４０とつる部４１とは蝶番８により連結されている。蝶番８には凸部１８が設置されている。ハーフミラー枠４０には描画部６及びハーフミラー３が設置されている。

つる部４１にはつる部４１の長手方向の中程に光源部９が設置されている。光源部９と制御部１２とは配線１１により連結されている。配線１１は固定部４２及び固定部４３によりつる部４１に固定されている。描画部６と光源部９とは光ファイバー２２及び配線２３により連結されている。

ハーフミラー枠４０及びつる部４１には光源部９が設置された側に光ファイバー案内部４４が４つ設置されている。光ファイバー案内部４４の１つはハーフミラー枠４０に設置され、３つの光ファイバー案内部４４はつる部４１に設置されている。

光ファイバー案内部４４にはつる部４１の長手方向に貫通し重力方向４５に長い貫通孔４４ａが設置されている。そして、貫通孔４４ａに光ファイバー２２及び配線２３が配置されている。光ファイバー案内部４４により、光ファイバー２２及び配線２３がつる部４１に沿うように案内されている。右耳と左耳とを通る方向４６の貫通孔４４ａの幅は光ファイバー２２の直径より長く配線２３の直径より長くなっている。これにより、光ファイバー２２及び配線２３は貫通孔４４ａにて移動可能になっており、光ファイバー２２及び配線２３は光ファイバー案内部４４により変形可能に案内される。

蝶番８に連結されたハーフミラー枠４０とつる部４１とを直線に沿って伸ばすとき描画部６と光源部９との間では光ファイバー２２及び配線２３が撓ませて設置されている。そして、蝶番８と光源部９とは離れた場所に設置されている。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、描画部６と光源部９との間に光ファイバー案内部４４が設置されている。光源部９と蝶番８との間では光ファイバー２２が撓ませて設置されており、光ファイバー案内部４４では光ファイバー２２が変形可能になっている。従って、光源部９と蝶番８との間では光ファイバー２２が撓んでいる為、蝶番８にてハーフミラー枠４０とつる部４１とを曲げても光ファイバーに張力が加わることを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、配線１１、光ファイバー２２及び配線２３がつる部４１の外側に露出している。従って、配線１１、光ファイバー２２及び配線２３を容易に補修することができる。

（第４の実施形態）
次に、ヘッドマウントディスプレイの一実施形態について図６を用いて説明する。本実施形態が第３の実施形態と異なるところは、光源部９がつる部４１から離れて制御部１２と一体の形態になっている点にある。尚、第３の実施形態と同じ点については説明を省略する。

図６（ａ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式側面図であり、図６（ｂ）はヘッドマウントディスプレイの構造を示す要部模式平面図である。図６（ｃ）は光ファイバー案内部の構造を示す要部模式側断面図である。すなわち、本実施形態では図６に示すようにヘッドマウントディスプレイ４８はハーフミラー枠４０とつる部４１とを備え、ハーフミラー枠４０とつる部４１とは蝶番８により連結されている。蝶番８には凸部１８が設置されている。ハーフミラー枠４０には描画部６及びハーフミラー３が設置されている。

ヘッドマウントディスプレイ４８は制御部３０及び光源部３１を備え、光源部３１はつる部４１から離れた形態となっている。制御部３０と光源部３１とは一体となった形態となっている。描画部６と光源部３１とは光ファイバー３３により連結され、描画部６と制御部３０とは配線３２により連結されている。配線３２及び光ファイバー３３は光ファイバー固定部４９、固定部４２及び固定部４３によりつる部４１に固定されている。光ファイバー固定部４９、固定部４２及び固定部４３はつる部４１において蝶番８が設置された面と反対側の面に設置されている。これにより、ヘッドマウントディスプレイ４８を人体頭部２に装着したとき光ファイバー固定部４９、固定部４２及び固定部４３は人体頭部２と接触しないようになっている。

ハーフミラー枠４０及びつる部４１には光ファイバー固定部４９が設置された側に光ファイバー案内部４４が４つ設置されている。光ファイバー案内部４４により、配線３２及び光ファイバー３３がつる部４１に沿うように案内されている。光ファイバー３３及び配線３２は光ファイバー案内部４４により変形可能に案内される。

蝶番８に連結されたハーフミラー枠４０とつる部４１とを直線に沿って伸ばすとき描画部６と光ファイバー固定部４９との間では光ファイバー３３及び配線３２が撓ませて設置されている。そして、蝶番８と光ファイバー固定部４９とは離れた場所に設置されている。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、光ファイバー固定部４９と蝶番８との間では配線３２及び光ファイバー３３が撓ませて設置されており、光ファイバー案内部４４では配線３２及び光ファイバー３３が変形可能になっている。従って、光ファイバー固定部４９と蝶番８との間では配線３２及び光ファイバー３３が撓んでいる為、蝶番８にてハーフミラー枠４０とつる部４１とを曲げても光ファイバー３３に張力が加わることを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、光源部３１は制御部３０に設置されている。従って、つる部４１に光源部３１が設置されていない為、つる部４１を軽くすることができる。その結果、ヘッドマウントディスプレイ４８のうち人体頭部２に装着する部分が軽くなる為、観察者を疲れ難くすることができる。

（３）本実施形態によれば、配線３２及び光ファイバー３３がつる部４１の外側に露出している。従って、配線３２及び光ファイバー３３を容易に補修することができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、蝶番８にてハーフミラー枠４とつる部７と曲げるときハーフミラー枠４とつる部７とがなす角度を凸部１８が規制した。この凸部１８は蝶番８と一体となっていた。ハーフミラー枠４とつる部７とがなす角度を規制する部位は蝶番８と別体でも良い。

図７（ａ）は蝶番の構造を示す要部概略斜視図である。図７（ｂ）は蝶番の動作を説明するための模式図であり、ハーフミラー枠４とつる部７とが直角に曲がって配置された状態を示す。図７に示すように、ヘッドマウントディスプレイ５２ではハーフミラー枠４とつる部７とが蝶番５３により連結されている。そして、蝶番５３にてハーフミラー枠４とつる部７とが曲げられる。つる部７には規制部５４が設置されている。ハーフミラー枠４とつる部７とが曲げられるとき、規制部５４はハーフミラー枠４とつる部７との間でハーフミラー枠４とつる部７との角度を規制する。尚、規制部５４はつる部７でなくハーフミラー枠４に設置されても良い。このときにも規制部５４は同様に作用する。

凸部１８が設置されていない蝶番５３が入手し易いとき、蝶番５３を用いてヘッドマウントディスプレイ５２を製造することができる。従って、ヘッドマウントディスプレイ５２を製造し易くすることができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ１にスピーカーが設置されていなかった。ヘッドマウントディスプレイ１にスピーカーを設置しても良い。つる部７に骨伝導型のスピーカーを設置しても良い。他にも、制御部１２にイヤホンやヘッドホンを接続しても良い。映像信号出力装置１４が映像信号と音声信号とを制御部１２に出力し、制御部１２がイヤホンやヘッドホンに増幅された音声信号を出力する。これにより、観察者は映像と音声とを同時に観賞することができる。イヤホンやヘッドホンはモノラルでも良く、ステレオでも良い。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ１に撮像装置が設置されていなかった。ヘッドマウントディスプレイ１に撮像装置を設置しても良い。撮像装置は１つでも良く、２つの撮像装置を設置しても良い。そして、映像信号出力装置１４に映像を記憶する機能を持たせても良い。ヘッドマウントディスプレイ１は映像の観賞と撮影とを行うことができる。撮像装置はモノラルでも良く、ステレオでも良い。そして、撮像装置をハーフミラー枠４に設置し、撮像装置と制御部１２とを配線２３及び配線１１にて接続する。このときにも、光ファイバー２２と同様に配線２３を撓ませることにより配線２３に張力が加わることを防止することができる。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、蝶番８は第１蝶番部品１５と第２蝶番部品１６とが軸体１７を中心にして回動する構造であった。蝶番８の代わりに曲り易い板を用いても良い。例えば、一対の厚板の間に薄い樹脂製の板を配置しても良い。薄板が曲がることにより蝶番の機能を持たせることができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、描画部６はハーフミラー枠４の両端側に設置されたが、描画部６の位置はこの場所に限らない。ハーフミラー３の鼻当て５側に設置されても良い。右耳と左耳とを通る方向４６においてハーフミラー３の中央に設置されても良い。描画部６は虚像を形成し易い場所に設置しても良い。

（変形例６）
前記第３の実施形態では、光ファイバー案内部４４が光ファイバー２２及び配線２３を案内した。光ファイバー案内部４４の代わりにカバーを設置してもよい。他にも、光ファイバー案内部４４を覆ってカバーを設置してもよい。光ファイバー２２及び配線２３を保護することができる。この内容は、前記第４の実施形態にも適用することができる。

２…人体頭部、２ｂ…耳、３…表示部としてのハーフミラー、４…フロント部、第１部材及び支持部としてのハーフミラー枠、６…描画部、７…第２部材及び支持部としてのつる部、８…蝶番部としての蝶番、９…光源としての光源部、１８…規制部としての凸部、２１，３５…空洞としてのつる部内空洞部、２２，３３…光ファイバー、２６…レーザー光、３６，４９…光ファイバー固定部、４４…光ファイバー案内部、４５…重力方向、４６…右耳と左耳とを通る方向。

Claims

レーザー光を射出する光源部と、
前記レーザー光を鏡に反射させ前記鏡を回動させて描画する描画部と、
前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、
前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、
前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、
前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置され、
前記支持部は内部に空洞を有し、前記空洞に前記光ファイバーが設置され、前記蝶番部にて前記第１部材と前記第２部材とを伸ばすとき前記光ファイバーは前記空洞内で撓むことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイであって、
前記規制部は前記蝶番部と一体となっていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
請求項１または２に記載のヘッドマウントディスプレイであって、
前記支持部を人体頭部に装着したとき、前記空洞は前記人体頭部の右耳と左耳とを通る方向の幅より重力方向の幅が長いことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
請求項１から３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイであって、
前記光源部は前記支持部に設置され、前記空洞は前記蝶番部と前記光源部との間に設置され、前記蝶番部と前記光源部とが離れていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
請求項１から４のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイであって、
前記光源部は前記支持部と離れており、前記支持部は前記光ファイバーを前記支持部に固定する光ファイバー固定部を備え、前記蝶番部と前記光ファイバー固定部との間に前記光ファイバーが設置され、前記蝶番部と前記光ファイバー固定部とが離れていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
レーザー光を射出する光源部と、
前記レーザー光を鏡に反射させ前記鏡を回動させて描画する描画部と、
前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、
前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、
前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、
前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置され、
前記光源部は前記支持部に設置され、前記支持部には前記光源部と前記蝶番部との間に
前記光ファイバーを変形可能に支持する光ファイバー案内部が設置され、
前記蝶番部が連結する部材を伸ばすとき前記光源部と前記蝶番部との間では前記光ファイバーが撓ませて設置されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
レーザー光を射出する光源部と、
前記レーザー光を鏡に反射させ前記鏡を回動させて描画する描画部と、
前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、
前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、
前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、
前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置され、
前記第１部材は、前記描画部から射出した光が入射する表示部を支持するフロント部であり、
前記第２部材は、前記支持部を人体頭部に装着したとき、前記人体頭部の耳に当接するつる部であることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイであって、
前記光源部は前記支持部と離れており、前記支持部には前記光ファイバーを前記支持部に固定する光ファイバー固定部が設置され、前記描画部と前記光ファイバー固定部とは前記光ファイバーにより連結され、
前記光ファイバー固定部と前記蝶番部との間の前記支持部には前記光ファイバーを変形可能に支持する光ファイバー案内部が設置され、
前記蝶番部が連結する部材を伸ばすとき前記光ファイバー固定部と前記蝶番部との間では前記光ファイバーが撓ませて設置されていることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
レーザー光を射出する光源部と、
前記レーザー光により描画する描画部と、
前記光源部と前記描画部との間で前記レーザー光を伝送する光ファイバーと、
前記光ファイバーを支持する支持部と、を備え、
前記支持部は第１部材、第２部材、前記第１部材と前記第２部材とを連結する蝶番部、前記蝶番部を回転軸として前記第１部材に対して前記第２部材の曲がる角度の上限を規制する規制部、を有し、前記光ファイバーは前記第１部材と前記第２部材にわたって設置され、
前記支持部は内部に空洞を有し、前記空洞に前記光ファイバーが設置され、前記蝶番部にて前記第１部材と前記第２部材とを伸ばすとき前記光ファイバーは前記空洞内で撓むことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。