JP6701673B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

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Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
観察者の頭部に装着して使用され、観察者が視認する画像を虚像として表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）として、観察者の片眼のみに対して画像を表示する単眼型のヘッドマウントディスプレイが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に係るヘッドマウントディスプレイは、画像情報に応じた画像光を観察者の一方の眼に投射する単眼用の画像表示ユニットと、当該画像表示ユニットを左右のいずれでも支持可能な眼鏡型フレームと、を備えている。また、このヘッドマウントディスプレイは、カメラユニットを備え、このカメラユニットが画像表示ユニットの取り付け位置に応じて眼鏡型フレームのフロント部の左側部分に沿った位置と右側部分に沿った位置とに切り替え可能にフロント部に回動自在に支持されている。さらに、このヘッドマウントディスプレイは、カメラユニットに設けられた加速度センサーを備え、この加速度センサーの検出結果に基づいて、画像表示ユニットが眼鏡型フレームの左右のいずれの側にあるかを判定し、その判定結果に基づいて画像表示ユニットにより表示する画像を回転させる。
特開２０１１−６６５４９号公報
特許文献１に係るヘッドマウントディスプレイでは、例えば観察者が仰向け状態になる場合のように、加速度センサーの検出方向が水平方向（すなわち重力加速度の方向に対して垂直な方向）になる場合、加速度センサーの検出結果を用いて画像表示ユニットの取り付け位置を適切に判断することができず、その結果、表示画像の上下が正しい向きとならずに誤作動してしまうという問題があった。
本発明の目的は、左右切り換え可能な単眼型のヘッドマウントディスプレイにおいて、観察者（使用者）の姿勢によらず適切な画像表示を行うことができるヘッドマウントディスプレイを提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のヘッドマウントディスプレイは、観察者の頭部に装着されるフレームと、
前記観察者に視認させる画像を表示する画像表示ユニットと、
前記フレームに対して前記画像表示ユニットを固定する固定部と、
前記フレームに対する前記画像表示ユニットの相対的な姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記画像表示ユニットが表示する画像を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
このようなヘッドマウントディスプレイによれば、フレームに対する画像表示ユニットの相対的な姿勢に応じた画像を画像表示ユニットに表示させることができる。そのため、左右切り換え可能な単眼型のヘッドマウントディスプレイにおいて、観察者（使用者）の姿勢によらず適切な画像表示を行うことができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを第１姿勢で固定する第１状態と、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを前記第１姿勢とは異なる第２姿勢で固定する第２状態と、に切換可能であり、
前記制御部は、前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記第１状態と前記第２状態との切換に応じて、前記画像表示ユニットが表示する画像を回転させることが好ましい。
これにより、例えば、フレームに対する画像表示ユニットの姿勢を変化させて、画像表示ユニットが観察者の左眼に対して画像表示を行う状態と右眼に対して画像表示を行う状態とを切り換える場合において、画像表示ユニットが観察者の左眼に対して画像表示を行う状態を第１状態とし、画像表示ユニットが右眼に対して画像表示を行う状態を第２状態とし、いずれの状態においても、観察者に対して上下逆さまになることなく適切に画像表示を行うことができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを前記第１姿勢および前記第２姿勢とは異なる第３姿勢で固定する第３状態に切換可能であり、
前記制御部は、前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記第１状態または前記第２状態と前記第３状態との切換に応じて、前記画像表示ユニットが表示する画像を変化させることが好ましい。
これにより、例えば、画像表示ユニットがフレームに対して固定された状態のままフレームに対する姿勢を変化させて観察者の視界の中心から画像表示ユニットをずらす場合において、その画像表示ユニットの状態を第３状態とし、第１状態および第２状態とは異なる画像を表示したり画像表示を停止させたりして観察者に対する便宜を図ることができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記画像表示ユニットまたは前記フレームに対して回動可能に支持され、
前記姿勢検出部は、前記画像表示ユニットまたは前記フレームに対する前記固定部の回動状態を検出することにより、前記フレームに対する前記画像表示ユニットの相対的な姿勢に応じた信号を出力することが好ましい。
これにより、固定部を介して画像表示ユニットをフレームに対して回動させることにより、フレームに対する画像表示ユニットの姿勢を変更することができる。また、その姿勢の変更を姿勢検出部の検出信号に基づいて判断することができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記画像表示ユニットに対して回動可能に支持され、かつ、前記フレームに対して着脱可能であることが好ましい。
これにより、例えば、画像表示ユニットが観察者の左眼に対して画像表示を行う状態と右眼に対して画像表示を行う状態とを容易に切り換えることができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記フレームは、フロント部と、前記フロント部に接続されているテンプル部と、を含む眼鏡型であることが好ましい。
これにより、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記テンプル部に着脱可能に設けられていることが好ましい。
これにより、固定部を一方のテンプル部に取り付けた状態と他方のテンプル部に取り付けた状態とを切り換えるとともに固定部に対して画像表示ユニットを１８０°回動させることで、画像表示ユニットが観察者の左眼に対して画像表示を行う状態と右眼に対して画像表示を行う状態とを切り換えることができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記固定部は、前記フロント部に設けられていることが好ましい。
これにより、画像表示ユニットを１８０°回動させることで、画像表示ユニットが観察者の左眼に対して画像表示を行う状態と右眼に対して画像表示を行う状態とを切り換えることができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記姿勢検出部は、前記固定部に設けられている磁石と、前記画像表示ユニットに設けられている磁気センサーと、を有することが好ましい。
これにより、フレームに対する画像表示ユニットの相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記姿勢検出部は、前記固定部に設けられている反射率の異なる複数の部分と、前記画像表示ユニットに設けられている受光素子と、を有することが好ましい。
これにより、フレームに対する画像表示ユニットの相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
本発明のヘッドマウントディスプレイでは、前記姿勢検出部は、前記固定部に設けられている高さの異なる複数の部分と、前記画像表示ユニットに設けられている距離センサーと、を有することが好ましい。
これにより、フレームに対する画像表示ユニットの相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイの斜視図である。 図１に示すヘッドマウントディスプレイが備える画像表示ユニットの概略構成図である。 図３に示す映像光生成部の概略構成図である。 図４に示す光スキャナーの平面図である。 図１に示す固定部を説明するための斜視図である。 図６に示す固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。 図６に示す固定部を画像表示ユニットに対して回動させた状態を説明するための斜視図である。 図６に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。 第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。 図１０に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。 第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。 図１２に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。 第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを示す図である。 図１４に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。 第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための図である。 第６実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための図である。 第７実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
以下、ヘッドマウントディスプレイの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの概略構成を示す図である。図２は、図１に示すヘッドマウントディスプレイの斜視図である。図３は、図１に示すヘッドマウントディスプレイが備える画像表示ユニットの概略構成図である。図４は、図３に示す映像光生成部の概略構成図である。図５は、図４に示す光スキャナーの平面図である。図６は、図１に示す固定部を説明するための斜視図である。図７は、図６に示す固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。図８は、図６に示す固定部を画像表示ユニットに対して回動させた状態を説明するための斜視図である。図９は、図６に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。
なお、図１〜３、６、７では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述するヘッドマウントディスプレイ１を観察者の頭部Ｈに装着した際に、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの左右方向、Ｘ軸方向が頭部Ｈの前後方向となるように設定されている。
図１に示すように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１（頭部装着型画像表示装置）は、眼鏡のような外観を有し、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。
このヘッドマウントディスプレイ１は、図１に示すように、観察者の頭部Ｈに装着されるフレーム２と、そのフレーム２を装着した観察者に視認させる画像を表示する画像表示ユニット３と、フレーム２に対して画像表示ユニット３を固定する固定部４と、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢を検出する姿勢検出部５と、を有する。
ここで、ヘッドマウントディスプレイ１は、いわゆる単眼型のヘッドマウントディスプレイであり、画像表示ユニット３が観察者の片側（図１では左側）の眼ＥＹに対して映像光を照射して画像を表示する。また、固定部４は、フレーム２に対して着脱可能であり、フレーム２に対して固定部４の取付位置および画像表示ユニット３の姿勢を変更することにより、図１中の実線で示すように、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態と、図１中の二点鎖線で示すように、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態と、をとり得るように構成されている。なお、以下では、特に断りのない限り、画像表示ユニット３が第１状態である場合について説明する。
以下、ヘッドマウントディスプレイ１の各部を順次説明する。
［フレーム］
フレーム２は、固定部４を介して画像表示ユニット３を支持する機能を有する。このフレーム２は、図１および図２に示すように、眼鏡フレームのような形状をなしている。このフレーム２は、Ｘ軸方向に沿って延びているフロント部２１と、フロント部２１の両端部から−Ｚ軸方向に延びている１対のテンプル部２２と、フロント部２１のＸ軸方向での中央部に設けられているノーズパッド部２３と、を有する。
このフレーム２は、図１に示すように、使用時に観察者の両側の耳ＥＡ上に１対のテンプル部２２が接触するとともに観察者の鼻ＮＳ上にノーズパッド部２３が接触した状態で観察者の頭部Ｈに装着される。
また、フレーム２の構成材料としては、特に限定されず、公知の眼鏡フレームの構成材料と同様のものを用いることができ、例えば、樹脂材料、金属材料、繊維強化プラスチック等が挙げられる。
なお、フレーム２の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。また、フレーム２として、既製の眼鏡やサングラス等を用いてもよい。
［画像表示ユニット］
画像表示ユニット３は、観察者の眼ＥＹに対して映像光を照射して画像を表示する機能を有する。この画像表示ユニット３は、図３に示すように、ケーシング３１と、ケーシング３１に接続されているハーフミラー３２と、ケーシング３１内に設けられている映像光生成部３０および光学系３９と、を有する。
−ケーシング−
ケーシング３１は、画像表示ユニット３がフレーム２に対して固定部４を介して固定されている状態において、前述したフレーム２のフロント部２１と一方のテンプル部２２との間を跨いでこれらに沿うように延びている形状（長尺形状）をなしている。すなわち、ケーシング３１は、画像表示ユニット３がフレーム２に対して固定部４を介して固定されている状態において、Ｚ軸方向に沿って延びている第１部分と、その第１部分の＋Ｚ軸方向側の端部からＸ軸方向に屈曲または湾曲した第２部分と、を有する。また、ケーシング３１の一端部（前述した第２部分側の端部）は、＋Ｘ軸方向側に開口している開口部（図示せず）を有する。
また、ケーシング３１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、金属材料等が挙げられる。なお、ケーシング３１の外形は、一例であり、これに限定されず、例えば、ブロック形状、偏平形状等をなしていてもよい。
−映像光生成部−
映像光生成部３０は、前述したケーシング３１内に設けられている。映像光生成部３０は、図４に示すように、映像信号（画像情報）に応じて強度変調された信号光Ｌ１（変調光）を生成する信号光生成部３３と、信号光生成部３３からの信号光Ｌ１が入射するレンズ３４と、レンズ３４を通過した信号光Ｌ１を走査する光走査部３５と、光走査部３５の駆動に用いる水平走査駆動信号および垂直走査駆動信号を生成する駆動信号生成部３６と、駆動信号生成部３６からの２つの信号を重畳する信号重畳部３７と、信号光生成部３３および駆動信号生成部３６を制御する制御部３８と、を有する。
信号光生成部３３は、波長の異なる複数の光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂ（光源３３１）と、複数の駆動回路３３２Ｒ、３３２Ｇ、３３２Ｂと、光合成部３３３と、を有する。
光源３３１Ｒ（Ｒ光源）は、赤色光を出射する機能を有し、光源３３１Ｇ（Ｇ光源）は、緑色光を出射する機能を有し、光源３３１Ｂは、青色光を出射する機能を有する。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ等を用いることができる。このような光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂは、それぞれ、駆動回路３３２Ｒ、３３２Ｇ、３３２Ｂに電気的に接続されている。
駆動回路３３２Ｒは、前述した光源３３１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３３２Ｇは、前述した光源３３１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３３２Ｂは、前述した光源３３１Ｂを駆動する機能を有する。このような駆動回路３３２Ｒ、３３２Ｇ、３３２Ｂにより駆動された光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂから出射された３つ（３色）の光は、光合成部３３３に入射する。
光合成部３３３は、複数の光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂからの光を合成する機能を有する。本実施形態では、光合成部３３３は、光源３３１Ｒからの赤色光を透過させるとともに光源３３１Ｇからの緑色光を反射するダイクロイックミラー３３３ａと、光源３３１Ｒからの赤色光および光源３３１Ｇからの緑色光を透過させるとともに光源３３１Ｂからの青色光を反射させるダイクロイックミラー３３３ｂと、を有する。このような２つのダイクロイックミラー３３３ａ、３３３ｂを用いることにより、光源３３１Ｒ、３３１Ｇ、３３１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成して、１つの信号光Ｌ１を生成する。
なお、光合成部３３３は、前述したようなダイクロイックミラーを用いた構成に限定されず、例えば、プリズム、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。
このような信号光生成部３３で生成した信号光Ｌ１は、レンズ３４に入射する。
レンズ３４は、信号光Ｌ１の放射角度を調整する機能を有する。このレンズ３４は、例えば、コリメータレンズである。このようなレンズ３４を通過した信号光Ｌ１は、光走査部３５に入射する。
光走査部３５は、光スキャナーであって、信号光生成部３３からの信号光Ｌ１を２次元的に走査することにより、映像光Ｌ２（走査光）を生成する機能を有する。この光走査部３５は、図５に示すように、可動ミラー部３５１と、２つの軸部３５２と、枠体部３５３と、４つ（２組）の軸部３５４と、支持部３５５と、磁石３５６と、コイル３５７と、を備える。
ここで、可動ミラー部３５１および２つの軸部３５２は、可動ミラー部３５１を「第１質量」、２つの軸部３５２を「第１バネ」として軸線ａ１まわりに捩り振動する「第１振動系」を構成している。また、可動ミラー部３５１、２つの軸部３５２、枠体部３５３、４つの軸部３５４および磁石３５６は、可動ミラー部３５１、２つの軸部３５２、枠体部３５３および磁石３５６を「第２質量」、４つの軸部３５４を「第２バネ」として軸線ａ１に直交する軸線ａ２まわりに捩り振動する「第２振動系」を構成している。
可動ミラー部３５１は、基部３５１１と、スペーサー３５１２を介して基部３５１１に固定された光反射板３５１３と、を有する。基部３５１１、スペーサー３５１２および光反射板３５１３は、例えばシリコン材料で構成されている。そして、基部３５１１は、軸部３５２、枠体部３５３、軸部３５４および支持部３５５と一体的に形成されている。また、基部３５１１、スペーサー３５１２および光反射板３５１３の各間は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材を用いた方法または固体接合法等により接合されている。なお、スペーサー３５１２および光反射板３５１３は、ガラス材料で構成されていてもよいし、これらが一体で構成されていてもよい。
この光反射板３５１３の基部３５１１とは反対側の面には、光反射性を有する光反射部（図示せず）が設けられている。また、可動ミラー部３５１の基部３５１１は、平面視で、枠体部３５３に囲まれている。すなわち、枠体部３５３は、枠状をなし、基部３５１１を囲んで設けられている。
そして、基部３５１１は、２つの軸部３５２を介して枠体部３５３に軸線ａ１まわりに揺動可能に支持されている。また、枠体部３５３は、４つの軸部３５４を介して支持部３５５に軸線ａ１に直交する軸線ａ２まわりに揺動可能に支持されている。また、図示しないが、軸部３５２および軸部３５４のうちの少なくとも一方の軸部には、例えばピエゾ抵抗素子のような角度検出センサーが設けられている。この角度検出センサーは、可動ミラー部３５１の軸線ａ１、ａ２まわりの揺動角度に応じた信号を出力する。この出力は、図示しないケーブルを介して、制御部３８に入力される。
また、前述した枠体部３５３の光反射板３５１３とは反対側の面には、磁石３５６が接着剤等により接合されている。また、磁石３５６は、軸線ａ１および軸線ａ２に対して傾斜する方向に沿って延びる長手形状をなしている。この磁石３５６としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。
このような磁石３５６の直下には、コイル３５７が設けられている。このコイル３５７には、信号重畳部３７を介して、駆動信号生成部３６が電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部３６で生成した水平走査駆動信号および垂直走査駆動信号が信号重畳部３７で重畳されてコイル３５７に入力される。
図４に示すように、駆動信号生成部３６は、光走査部３５の水平走査に用いる水平走査駆動信号を生成する駆動回路３６１と、光走査部３５の垂直走査に用いる垂直走査駆動信号を生成する駆動回路３６２と、を有する。ここで、水平走査駆動信号および垂直走査駆動信号は、それぞれ、互いに異なる周期で電圧が変化する信号である。より具体的には、例えば、水平走査駆動信号の周波数は、前述した光走査部３５の第１振動系の捩り共振周波数と等しく設定されており、垂直走査駆動信号の周波数は、第２振動系の捩り共振周波数と異なる値に、かつ、水平走査駆動信号の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、水平走査駆動信号の周波数が１８ｋＨｚ程度、垂直走査駆動信号の周波数が６０Ｈｚ程度に設定されている）。
信号重畳部３７は、前述した水平走査駆動信号と垂直走査駆動信号とを重畳する加算器（図示せず）を有し、その重畳した電圧を光走査部３５のコイル３５７に印加する。このように水平走査駆動信号および垂直走査駆動信号を重畳した駆動信号がコイル３５７に入力されると、可動ミラー部３５１が、水平走査駆動信号の周波数で軸線ａ１まわりに揺動するとともに垂直走査駆動信号の周波数で軸線ａ２まわりに揺動する。
制御部３８は、映像信号（画像信号）に基づいて、信号光生成部３３の駆動回路３３２Ｒ、３３２Ｇ、３３２Ｂおよび駆動信号生成部３６の駆動回路３６１、３６２の駆動を制御する機能を有する。これにより、信号光生成部３３が画像情報に応じて変調された信号光Ｌ１を生成するとともに、駆動信号生成部３６が画像情報に応じた水平走査駆動信号および垂直走査駆動信号を生成する。また、制御部３８は、光走査部３５に設けられた角度検出センサー（図示せず）の検出結果に基づいて、駆動信号生成部３６を制御する機能を有する。
また、制御部３８は、姿勢検出部５の検出結果に基づいて、信号光生成部３３の駆動を制御する機能を有する。すなわち、制御部３８は、姿勢検出部５の出力信号に基づいて、画像表示ユニット３が表示する画像を制御する機能を有する。より具体的には、例えば、制御部３８は、姿勢検出部５の検出結果に基づいて、フレーム２に対する画像表示ユニット３の取付位置が左側および右側のいずれであるかを判断し、その判断結果に基づいて、映像信号の回転処理を行う。なお、姿勢検出部５の検出結果を用いた制御については、姿勢検出部５の説明とともに、後に詳述する。
以上説明したように構成された映像光生成部３０で生成された映像光Ｌ２（所定時間幅での信号光Ｌ１の束）は、図３に示すように、光学系３９に入射する。
−光学系−
光学系３９は、前述したケーシング３１内に設けられている。光学系３９は、映像光生成部３０からの映像光Ｌ２をハーフミラー３２に導く機能を有する。この光学系３９は、ケーシング３１内に設けられている複数のミラー３９１、３９２、３９３を有する。
複数のミラー３９１、３９２、３９３は、例えば、金属薄膜や誘電体多層膜を用いたものであってもよいし、ホログラム素子を用いたものであってもよい。ホログラム素子を用いた場合、複数のミラー３９１、３９２、３９３の配置の自由度を高めることができる。なお、前述した光学系３９の構成は、一例であり、映像光生成部３０の配置やケーシング３１の形状等に応じて決められるものであり、これに限定されるものではなく、例えば、レンズ等の他の光学素子を有していてもよいし、ミラーの数も任意である。また、光学系３９は、光導波路や光ファイバーを有して構成されていてもよい。また、映像光生成部３０の配置や構成等によっては、光学系３９を省略することができる。
以上説明したように構成された光学系３９を通過した映像光Ｌ２は、図３に示すように、ハーフミラー３２に入射する。
−ハーフミラー−
ハーフミラー３２は、前述したケーシング３１の一端部に接続されている。ハーフミラー３２は、光走査部３５からの映像光Ｌ２を観察者の眼ＥＹに向けて反射する機能と、観察者の眼ＥＹに向かって外界光を透過させる機能と、を有する。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光Ｌ２により形成された画像（虚像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
このハーフミラー３２は、無色透明の材料を用いて構成されている。ここで、ハーフミラー３２は、映像光Ｌ２を反射する反射部３２１を有している。ハーフミラー３２は、主に無色透明の材料（樹脂材料、ガラス材料等）を用いて構成されており、反射部３２１は、例えば、屈折率の異なる２つ無色透明の材料を接合することで構成されている。また、反射部３２１には、ホログラム素子、金属薄膜または誘電体多層膜で構成された光透過反射膜が設けられていてもよい。
［固定部］
図１および図２に示すように、固定部４は、画像表示ユニット３をフレーム２に対して固定する機能を有する。この固定部４は、図２に示すように、画像表示ユニット３に対して軸線ａまわりに回動可能に支持され、かつ、フレーム２に対して着脱可能に構成されている。これにより、固定部４は、図１中の実線で示すようにフレーム２に対して画像表示ユニット３を第１姿勢で固定する第１状態（以下、単に「第１状態」ともいう）と、図１中の二点鎖線で示すようにフレーム２に対して画像表示ユニット３を第１姿勢とは異なる第２姿勢で固定する第２状態（以下、単に「第２状態」ともいう）と、に切換可能である。ここで、第１状態は、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う状態である。一方、第２状態は、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う状態である。
具体的に説明すると、図６および図７に示すように、固定部４は、係合部材４１と、この係合部材４１をケーシング３１に対して軸線ａまわりに回動可能に支持する支持部材４２と、を有する。
係合部材４１は、フレーム２のテンプル部２２に着脱可能に係合する機能を有する。これにより、固定部４を一方のテンプル部２２に取り付けた状態と他方のテンプル部２２に取り付けた状態とを切り換えることができる。この係合部材４１は、板状の第１部分４１１と、第１部分４１１の端部から立設した第２部分４１２と、第２部分４１２から第１部分４１１に沿って延びている第３部分４１３と、を有する。このような係合部材４１では、第１部分４１１と第２部分４１２と第３部分４１３とで囲まれた凹部４３が形成されており、この凹部４３にテンプル部２２が挟み込まれることで、係合部材４１がテンプル部２２に摩擦力により固定された状態で装着される。
なお、係合部材４１の形状も前述したものに限定されるわけではない。また、テンプル部２２に対する係合部材４１の固定方法は、前述したものに限定されず、例えば、磁力を用いた方法、クリップを用いた方法等であってもよい。
支持部材４２は、係合部材４１をケーシング３１に対して軸線ａまわりに回動可能に支持する機能を有する。これにより、固定部４を画像表示ユニット３に対して軸線ａまわりに回動させることができる。この支持部材４２は、ケーシング３１を貫通している軸部４２１と、軸部４２１の一端部に設けられているフランジ部４２２と、軸部４２１の他端部に設けられているスペーサー部４２３と、を有する。軸部４２１は、軸線ａに沿って延びていて、ケーシング３１に設けられた貫通孔（図示せず）に軸線ａまわりに回動可能に挿通されている。軸部４２１の一端部には、ケーシング３１の外側でフランジ部４２２が固定されている。一方、軸部４２１の他端部には、ケーシング３１の外側で係合部材４１の第１部分４１１が固定されているとともに、ケーシング３１と第１部分４１１との間でスペーサー部４２３が挿通されている。なお、軸部４２１がケーシング３１に対して固定され、係合部材４１が軸部４２１に対して軸線ａまわりに回動可能に取り付けられていてもよい。この場合、係合部材４１が「固定部」を構成しているとも言える。
以上説明したような固定部４は、固定部４を一方のテンプル部２２に取り付けた状態と他方のテンプル部２２に取り付けた状態とを切り換えるとともに固定部４に対して画像表示ユニット３を１８０°回動させることで、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態と、図１中の二点鎖線で示すように、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態と、を取り得る。
［姿勢検出部］
姿勢検出部５は、ケーシング３１に対する固定部４の係合部材４１の姿勢を検出する機能を有する。すなわち、姿勢検出部５は、固定部４がフレーム２に対して固定された状態において、フレーム２に対する画像表示ユニット３の姿勢を検出する機能を有する。このような姿勢検出部５の検出結果を用いることにより、フレーム２に対する画像表示ユニット３の取付位置が左側および右側のいずれであるかを判断することができる。
姿勢検出部５は、ケーシング３１に固定されている磁気センサー５１と、固定部４に固定されている磁石５２と、を有する。
磁気センサー５１は、軸線ａからずれた位置で固定部４の係合部材４１の周方向での一部の磁気強度を検出する機能を有する。この磁気センサー５１は、特に限定されないが、例えば、ホール素子である。
磁石５２は、軸線ａからずれた位置で固定部４の係合部材４１の周方向での一部に設けられている。この磁石５２としては、特に限定されず、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を用いることができる。
以上説明したような構成された姿勢検出部５は、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、図７に示すように、磁気センサー５１（図９中の破線で示す位置にある磁気センサー５１）が磁石５２に対向する。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、図８に示すように、磁気センサー５１（図９中の二点鎖線で示す位置にある磁気センサー５１）が磁石５２に対向しない（すなわち係合部材４１の磁石５２とは異なる部分に対向する）。したがって、姿勢検出部５の磁気センサー５１は、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢に応じた信号を出力する。すなわち、磁気センサー５１の検出結果が第１状態と第２状態とで異なることとなる。そのため、磁気センサー５１の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断することができる。
以上説明したようなヘッドマウントディスプレイ１によれば、姿勢検出部５がフレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢に応じた信号を出力し、制御部３８がその出力信号に基づいて画像表示ユニット３が表示する画像を制御するため、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢に応じた画像を画像表示ユニット３に表示させることができる。そのため、ヘッドマウントディスプレイ１の姿勢によらず、画像表示ユニット３がフレーム２の左右のいずれに取り付けられているのかを判断することができる。そして、その判断結果を用いて画像表示ユニット３の表示画像を適宜回転させることで、左右切り換え可能な単眼型のヘッドマウントディスプレイ１において、画像表示ユニット３がフレーム２の左右のいずれに取り付けられている場合でも、観察者（使用者）の姿勢によらず適切な画像表示を行うことができる。
ここで、固定部４が画像表示ユニット３に対して回動可能に支持されているため、固定部４を介して画像表示ユニット３をフレーム２に対して回動させることにより、フレーム２に対する画像表示ユニット３の姿勢を変更することができる。その上、固定部４がフレーム２に対して着脱可能であるため、画像表示ユニット３が観察者の左眼に対して画像表示を行う第１状態と右眼に対して画像表示を行う第２状態とを容易に切り換えることができる。また、姿勢検出部５が画像表示ユニット３に対する固定部４の回動状態を検出することによりフレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢に応じた信号を出力するため、その姿勢の変更を姿勢検出部５の検出信号に基づいて判断することができる。
そして、制御部３８は、姿勢検出部５の出力信号に基づいて、第１状態と第２状態との切換に応じて、画像表示ユニット３が表示する画像を１８０°回転させる。これにより、フレーム２に対する画像表示ユニット３の姿勢を変化させて、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態と右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態とを切り換えるヘッドマウントディスプレイ１において、第１状態および第２状態のいずれの状態においても、観察者に対して上下逆さまになることなく適切に画像表示を行うことができる。
本実施形態では、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイ１において、画像表示ユニット３に対して回動可能に支持されている固定部４がフレーム２のテンプル部２２に着脱可能に設けられている。これにより、固定部４を一方のテンプル部２２に取り付けた状態と他方のテンプル部２２に取り付けた状態とを切り換えるとともに固定部４に対して画像表示ユニット３を１８０°回動させることで、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態と右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態とを切り換えることができる。
また、姿勢検出部５が、固定部４に設けられている磁石５２と、画像表示ユニット３（ケーシング３１）に設けられている磁気センサー５１と、を有するため、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
図１０は、第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。図１１は、図１０に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。
本実施形態は、姿勢検出部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
なお、以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１０および図１１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ａは、画像表示ユニット３に対する固定部４の姿勢を検出する姿勢検出部５Ａを備えている。
姿勢検出部５Ａは、ケーシング３１に固定されている発光素子５４および受光素子５５と、固定部４の表面の一部に設けられている低反射部５３と、を有する。
発光素子５４は、係合部材４１の第１部分４１１の表面に光を照射する機能を有する。この発光素子５４としては、特に限定されず、例えば、発光ダイオード、レーザーダイオード等の各種発光素子を用いることができる。受光素子５５は、軸線ａからずれた位置に配置され、発光素子５４からの光が固定部４の係合部材４１で反射した反射光の有無を検出する機能を有する。この受光素子５５としては、特に限定されず、例えば、フォトダイオード等の各種受光素子を用いることができる。
低反射部５３は、固定部４の係合部材４１の周方向での一部に設けられている。図示では、第１部分４１１の表面を２分割した領域の一方の領域の全域に亘って設けられている。この低反射部５３は、第１部分４１１の表面よりも光の反射率が低いものであれば、特に限定されないが、例えば、黒色塗装、粗面化処理等により形成することができる。
以上説明したように構成された姿勢検出部５Ａは、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、受光素子５５（図１１中の破線で示す位置にある受光素子５５）が低反射部５３に対向しない（すなわち係合部材４１の低反射部５３とは異なる部分に対向する）。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、受光素子５５（図１１中の二点鎖線で示す位置にある受光素子５５）が低反射部５３に対向する。したがって、受光素子５５の検出結果（受光強度）が第１状態と第２状態とで異なることとなるため、受光素子５５の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断することができる。
このように、姿勢検出部５Ａは、固定部４に設けられている反射率の異なる複数の部分（係合部材４１の画像表示ユニット３側の面の低反射部５３とそれ以外の部分）と、画像表示ユニット３に設けられている受光素子５５と、を有する。このような姿勢検出部５Ａによっても、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。
図１２は、第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための斜視図である。図１３は、図１２に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。
本実施形態は、姿勢検出部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
なお、以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１２および図１３において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ｂは、画像表示ユニット３に対する固定部４の姿勢を検出する姿勢検出部５Ｂを備えている。
姿勢検出部５Ｂは、ケーシング３１に固定されている距離センサー５７と、固定部４の表面の一部に設けられている高さｈの突起５６と、を有する。
距離センサー５７は、測定対象物である係合部材４１との間の距離を検出する機能を有する。この距離センサー５７としては、特に限定されず、例えば、自己結合型距離センサー、発光素子（例えばレーザーダイオード）および受光素子（例えばラインセンサー、）を用いた距離センサー等を用いることができる。
突起５６は、固定部４の係合部材４１の周方向での一部に設けられている。なお、突起５６の形成範囲は、第１部分４１１の表面を２分割した領域の一方の領域の全域であってもよい。また、突起５６に代えて、係合部材４１に凹部を設けてもよい。
以上説明したように構成された姿勢検出部５Ｂは、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、距離センサー５７（図１３中の破線で示す位置にある距離センサー５７）が突起５６に対向する。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、距離センサー５７（図１３中の二点鎖線で示す位置にある距離センサー５７）が突起５６に対向しない（すなわち係合部材４１の突起５６とは異なる部分に対向する）。したがって、距離センサー５７の検出結果（検出距離）が第１状態と第２状態とで異なることとなるため、距離センサー５７の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断することができる。
このように、姿勢検出部５Ｂは、固定部４に設けられている高さの異なる複数の部分（係合部材４１の画像表示ユニット３側の面の突起５６とそれ以外の部分）と、画像表示ユニット３に設けられている距離センサー５７と、を有する。このような姿勢検出部５Ｂによっても、フレーム２に対する画像表示ユニット３の相対的な姿勢を非接触で検出することができる。
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。
図１４は、第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを示す図である。図１５は、図１４に示す姿勢検出部による固定部の回動状態の検出を説明するための図である。
本実施形態は、姿勢検出部の構成（磁石の数）が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
なお、以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１４および図１５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ｃは、画像表示ユニット３に対する固定部４の姿勢を検出する姿勢検出部５Ｃを備えている。
姿勢検出部５Ｃは、図１４に示すように固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態（以下、単に「第３状態」ともいう）を検出可能に構成されている。より具体的に説明すると、姿勢検出部５Ｃは、ケーシング３１に固定されている磁気センサー５１と、固定部４の表面の一部に設けられている２つの磁石５２ａ、５２ｂと、を有する。ここで、磁石５２ａおよび磁石５２ｂの磁気センサー５１側の極性が互いに異なっている。なお、磁石５２ａおよび磁石５２ｂは、互いの磁気強度が異なっていれば、互いの極性が同じであってもよい。また、角度θとしては、特に限定されないが、例えば、１０°以上１７０°以下であることが好ましく、２０°以上１６０°以下であることが好ましい。
この姿勢検出部５Ｃは、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、磁気センサー５１（図１５中の破線で示す位置にある磁気センサー５１）が磁石５２ａに対向する。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、磁気センサー５１（図１５中の二点鎖線で示す位置にある磁気センサー５１）が磁石５２ｂに対向する。
また、前述した第１状態および第２状態以外において、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態では、磁気センサー５１（図１５中の一点鎖線で示す位置にある磁気センサー５１）が磁石５２ａ、５２ｂのいずれにも対向しない（すなわち係合部材４１の磁石５２ａ、５２ｂとは異なる部分に対向する）。したがって、磁気センサー５１の検出結果（検出磁気強度）が第１状態と第２状態と第３状態とで異なることとなるため、磁気センサー５１の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断するだけでなく、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態をも判断することができる。
このように第３状態であると判断したとき、画像表示ユニット３の画像表示を第１状態および第２状態と異ならせることができる。第３状態での表示画像の形態としては、例えば、画像表示ユニット３の画像表示を停止させる形態、表示画像の明るさを低くする形態、表示領域を小さくする形態、第３状態である旨の表示を行う形態等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
このように、固定部４が、第１状態および第２状態だけでなく、フレーム２に対して画像表示ユニット３を第１姿勢および第２姿勢とは異なる第３姿勢で固定する第３状態に切換可能である場合において、制御部３８が、姿勢検出部５の出力信号に基づいて、第１状態または第２状態と第３状態との切換に応じて、画像表示ユニットが表示する画像を変化させる。これにより、例えば、画像表示ユニット３がフレーム２に対して固定された状態のままフレーム２に対する姿勢を変化させて観察者の視界の中心から画像表示ユニット３をずらす第３状態において、第１状態および第２状態とは異なる画像を表示したり画像表示を停止させたりして観察者に対する便宜を図ることができる。
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。
図１６は、第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための図である。
本実施形態は、姿勢検出部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。また、本実施形態の姿勢検出部の構成は、低反射部の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態と同様である。
なお、以下、第５実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ｄは、画像表示ユニット３に対する固定部４の姿勢を検出する姿勢検出部５Ｄを備えている。
姿勢検出部５Ｄは、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動したときを検出可能に構成されている。より具体的に説明すると、姿勢検出部５Ｄは、第２実施形態の低反射部５３に代えて、低反射部５３ａ、５３ｂを備える以外は、第２実施形態の姿勢検出部５Ａと同様である。ここで、発光素子５４からの光に対する低反射部５３ｂの反射率は、発光素子５４からの光に対する低反射部５３ａの反射率よりも低い。
この姿勢検出部５Ｄは、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、受光素子５５（図１６中の破線で示す位置にある受光素子５５）が低反射部５３ａ、５３ｂのいずれにも対向しない（すなわち係合部材４１の低反射部５３ａ、５３ｂとは異なる部分に対向する）。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、受光素子５５（図１６中の二点鎖線で示す位置にある受光素子５５）が低反射部５３ａに対向する。
また、前述した第１状態および第２状態以外において、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態では、受光素子５５（図１６中の一点鎖線で示す位置にある受光素子５５）が低反射部５３ｂに対向する。したがって、受光素子５５の検出結果（受光強度）が第１状態と第２状態と第３状態とで異なることとなるため、受光素子５５の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断するだけでなく、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態をも判断することができる。
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。
図１７は、第６実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの固定部および姿勢検出部を説明するための図である。
本実施形態は、姿勢検出部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。また、本実施形態の姿勢検出部の構成は、突起部の構成が異なる以外は、前述した第３実施形態と同様である。
なお、以下、第６実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ｅは、画像表示ユニット３に対する固定部４の姿勢を検出する姿勢検出部５Ｅを備えている。
姿勢検出部５Ｅは、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動したときを検出可能に構成されている。より具体的に説明すると、姿勢検出部５Ｅは、第２実施形態の突起５６に代えて、２つの突起５６ａ、５６ｂを備える以外は、第３実施形態の姿勢検出部５Ｂと同様である。ここで、突起５６ａ、５６ｂの高さが互いに異なる。
この姿勢検出部５Ｅは、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態では、距離センサー５７（図１７中の破線で示す位置にある距離センサー５７）が突起５６ａに対向する。一方、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態では、距離センサー５７（図１７中の二点鎖線で示す位置にある距離センサー５７）が突起５６ｂに対向する。
また、前述した第１状態および第２状態以外において、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態では、距離センサー５７（図１７中の一点鎖線で示す位置にある距離センサー５７）が突起５６ａ、５６ｂのいずれにも対向しない（すなわち係合部材４１の突起５６ａ、５６ｂとは異なる部分に対向する）。したがって、距離センサー５７の検出結果（検出距離）が第１状態と第２状態と第３状態とで異なることとなるため、距離センサー５７の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断するだけでなく、固定部４に対して画像表示ユニット３が軸線ａまわりに所定の角度θだけ回動した第３状態をも判断することができる。
＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態について説明する。
図１８は、第７実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。
本実施形態は、画像表示ユニットの構成および固定部の取付位置が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。
なお、以下、第７実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。また、図１７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１Ｆは、固定部４を介してフレーム２に固定されている画像表示ユニット３Ｆを備えている。
この画像表示ユニット３Ｆは、ハーフミラー３２のケーシング３１とは反対側に設けられている支持部６を有する。そして、この支持部６は、固定部４を介してフレーム２のフロント部２１のノーズパッド部２３付近に取り付けられている。
本実施形態では、固定部４は、支持部６に対して軸線ａまわりに回動可能に取り付けられている。そして、姿勢検出部５は、支持部６に対する固定部４の係合部材４１の姿勢を検出する。なお、固定部４は、フロント部２１に固定されていてもよい。
このようなヘッドマウントディスプレイ１Ｆでは、固定部４をフロント部２１に取り付けた状態のまま、画像表示ユニット３をフレームに対して軸線ａまわりに１８０°回動させることにより、画像表示ユニット３が観察者の左側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第１状態と、画像表示ユニット３が観察者の右側の眼ＥＹに対して画像表示を行う第２状態と、を切り替えることができる。そして、姿勢検出部５の検出結果に基づいて、第１状態か第２状態かを判断することができる。
このように、固定部４がフレーム２のフロント部２１に設けられていることにより、画像表示ユニット３を１８０°回動させることで、画像表示ユニット３が観察者の左眼に対して画像表示を行う第１状態と右眼に対して画像表示を行う第２状態とを切り換えることができる。
以上、ヘッドマウントディスプレイについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、ヘッドマウントディスプレイはこれに限定されるものではない。例えば、実施形態に記載の各部の構成を、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。また、各実施形態の構成を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイを例に説明したが、これに限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、観察者の首や肩等の身体で支持される形態のヘッドマウントディスプレイにも適用可能である。
また、前述した実施形態では、ヘッドマウントディスプレイ全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、ヘッドマウントディスプレイは、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分と、に分割されていてもよい。
また、前述した第１〜第６実施形態では、固定部が、画像表示ユニットに対して回動可能に支持され、かつ、フレームに対して着脱可能である場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、固定部が、フレームに対して回動可能に支持され、かつ、画像表示ユニットに対して着脱可能であってもよい。
また、前述した第１、第４実施形態では、画像表示ユニットに磁気センサーを設け、固定部に磁石を設けた場合を例に説明したが、これに限定されず、固定部に磁気センサーを設け、画像表示ユニットに磁石を設けてもよい。
また、前述した第２、第５実施形態では、画像表示ユニットに発光素子および受光素子を設け、固定部に反射率の異なる複数の部分を設けた場合を例に説明したが、これに限定されず、固定部に発光素子および受光素子を設け、画像表示ユニットに反射率の異なる複数の部分を設けてもよい。
また、前述した第３、第６実施形態では、画像表示ユニットに距離センサーを設け、固定部に高さの異なる複数の部分を設けた場合を例に説明したが、これに限定されず、固定部に距離センサーを設け、画像表示ユニットに高さの異なる複数の部分を設けてもよい。
また、前述した実施形態では、画像表示ユニットの表示画像を回転させる方法として、制御部が映像信号に回転処理を行う方法を用いた場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、映像光を光学的に回転させる方法を用いてもよい。
また、前述した実施形態において説明した光スキャナーの構成は、一例であり、これに限定されず、例えば、各部の形状等を適宜変更してもよい。また、前述した実施形態では、１つの光スキャナーで信号光を２次元的に走査して映像光を生成する場合を例に説明したが、２つの光スキャナーを用いて信号光を２次元的に走査して映像光を生成してもよい。
また、前述した実施形態では、画像表示ユニットが光スキャナーを用いて映像光を生成する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、液晶パネルを用いて映像光を生成してもよい。すなわち、光走査型のプロジェクターを用いたヘッドマウントディスプレイだけでなく、液晶型のプロジェクターを用いたヘッドマウントディスプレイにも適用可能である。
１…ヘッドマウントディスプレイ、１Ａ…ヘッドマウントディスプレイ、１Ｂ…ヘッドマウントディスプレイ、１Ｃ…ヘッドマウントディスプレイ、１Ｄ…ヘッドマウントディスプレイ、１Ｅ…ヘッドマウントディスプレイ、１Ｆ…ヘッドマウントディスプレイ、２…フレーム、３…画像表示ユニット、３Ｆ…画像表示ユニット、４…固定部、５…姿勢検出部、５Ａ…姿勢検出部、５Ｂ…姿勢検出部、５Ｃ…姿勢検出部、５Ｄ…姿勢検出部、５Ｅ…姿勢検出部、６…支持部、２１…フロント部、２２…テンプル部、２３…ノーズパッド部、３０…映像光生成部、３１…ケーシング、３２…ハーフミラー、３３…信号光生成部、３４…レンズ、３５…光走査部、３６…駆動信号生成部、３７…信号重畳部、３８…制御部、３９…光学系、４１…係合部材、４２…支持部材、４３…凹部、５１…磁気センサー、５２…磁石、５２ａ…磁石、５２ｂ…磁石、５３…低反射部、５３ａ…低反射部、５３ｂ…低反射部、５４…発光素子、５５…受光素子、５６…突起、５６ａ…突起、５６ｂ…突起、５７…距離センサー、３２１…反射部、３３１Ｂ…光源、３３１Ｇ…光源、３３１Ｒ…光源、３３２Ｂ…駆動回路、３３２Ｇ…駆動回路、３３２Ｒ…駆動回路、３３３…光合成部、３３３ａ…ダイクロイックミラー、３３３ｂ…ダイクロイックミラー、３５１…可動ミラー部、３５２…軸部、３５３…枠体部、３５４…軸部、３５５…支持部、３５６…磁石、３５７…コイル、３６１…駆動回路、３６２…駆動回路、３９１…ミラー、３９２…ミラー、３９３…ミラー、４１１…第１部分、４１２…第２部分、４１３…第３部分、４２１…軸部、４２２…フランジ部、４２３…スペーサー部、３５１１…基部、３５１２…スペーサー、３５１３…光反射板、ＥＡ…耳、ＥＹ…眼、Ｈ…頭部、Ｌ１…信号光、Ｌ２…映像光、ＮＳ…鼻、ａ…軸線、ａ１…軸線、ａ２…軸線、θ…角度

Claims (7)

  1. 観察者の頭部に装着されるフレームと、
    前記観察者に視認させる画像を表示する画像表示ユニットと、
    前記フレームに対して前記画像表示ユニットを固定する固定部と、
    前記フレームに対する前記画像表示ユニットの相対的な姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出部と、
    前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記画像表示ユニットが表示する画像を制御する制御部と、を備え、
    前記固定部は、前記フレームと係合する凹部を備えた係合部材と前記係合部材を前記画像表示ユニットに対して回動可能に支持する支持部材とを有し、
    前記姿勢検出部は、前記係合部材に設けられた磁石と前記画像表示ユニットに設けられた磁気センサーとを有し、
    前記磁気センサーは、前記磁石と前記磁気センサーとが対向するか対向しないかを検出することによって、前記画像表示ユニットに対する前記係合部材の回動状態を検出して出力信号を出力することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
  2. 前記固定部は、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを第１姿勢で固定する第１状態と、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを前記第１姿勢とは異なる第２姿勢で固定する第２状態と、に切換可能であり、
    前記制御部は、前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記第１状態と前記第２状態との切換に応じて、前記画像表示ユニットが表示する画像を回転させる請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  3. 前記姿勢検出部の前記磁気センサーは、磁気強度を検出し、
    前記固定部は、前記フレームに対して前記画像表示ユニットを前記第１姿勢および前記第２姿勢とは異なる第３姿勢で固定する第３状態に切換可能であり、
    前記制御部は、前記姿勢検出部の出力信号に基づいて、前記第１状態または前記第２状態と前記第３状態との切換に応じて、前記画像表示ユニットが表示する画像を変化させる請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  4. 前記固定部は、前記画像表示ユニットに対して回動可能に支持され、かつ、前記フレームに対して着脱可能である請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  5. 前記フレームは、フロント部と、前記フロント部に接続されているテンプル部と、を含む眼鏡型である請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  6. 前記固定部は、前記テンプル部に着脱可能に設けられている請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
  7. 前記固定部は、前記フロント部に設けられている請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
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