JPH07121119A - 頭部装着型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察者の眼球に映像を投影する条件を変化さ
せることなく、観察者の所望の位置に当該映像を投影し
て視線の方向を簡単に変更し得るようにした頭部装着型
映像表示装置を提供する。 【構成】 映像表示素子および投影光学系を接続枠３を
介して保持する本体枠１を映像表示装置本体内に設け、
映像表示装置本体を支持手段により観察者の顔面または
頭部に装着支持する。映像表示素子および投影光学系の
本体枠１に対する相対的角度を調整して観察者の眼球に
対する映像の投影位置を変化させる角度調整手段を、支
持枠１を貫通して接続枠３を回動可能に支持する軸３０
と、軸３０を貫通させる穴と、軸３０の外側端部に固着
したノブ２と、ノブ２に形成した突起と、その突起に係
合する穴とにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像を観察者の眼球に
投影して映像観察を行うようにした頭部装着型映像表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、頭部装着型映像表示装置を用いて
映像を観察者の眼球に投影することにより映像観察を行
う際には、眼球に対する映像の投影位置が例えば視線が
水平になる位置に長時間固定されたままになることが多
い。投影位置が長時間固定されたままになると、同一点
を見続けるため視線が固定されて観察者に疲労が生じる
ことになる。したがって、観察者は、観察が長時間に亘
る場合には、疲労の発生を避けるため、適宜、眼球に対
する映像の投影位置を変更する操作を行う必要がある。

【０００３】例えば、米国特許第５１６２８２８号の頭
部装着型映像表示装置のＦｉｇ２２には、眼球に対する
映像の投影位置を変更し得る機構が開示されている。す
なわち、米国特許第５１６２８２８号のＦｉｇ２２に相
当する図１２に示すように、サングラス状の透明表示部
１２６の右眼部の視野内にミラー１２０を設けるととも
にこのミラーと所定の角度をなすように光拡散板１３８
をフレーム１２４に設け、外部からの映像を光拡散板１
３８およびミラー１２０を介して観察者の眼球（右眼
球）に導くようにしている。この頭部装着型映像表示装
置では、ミラー１２０に結合したネジ１３０を回動させ
ると、光拡散板１３８に対するミラー１２０の角度が調
整されて眼球に対する映像の投影位置が変更されるの
で、観察者は視線の方向を変更することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許第５１６２８２８号記載の頭部装着型映像表示装
置を装着した観察者が上述した視線の方向を変更する操
作を行った場合、ミラー１２０は回動するが光拡散板１
３８等は固定されているため観察者の眼球に映像を投影
する条件（頭部装着型映像表示装置の観察像面から観察
者眼球までの光路長）が変化してしまい、観察者の眼球
で映像がゆがむことになる。

【０００５】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、観察者の眼球に映像を投影する条件を変
化させることなく観察者の視線の方向を変更し得るよう
にした、頭部装着型映像表示装置を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は、映像を表示する映像表示素子と、前記映像を観察者
の眼球に投影する投影光学系と、前記映像表示素子およ
び前記投影光学系を外周より保持する本体枠とを有する
映像表示装置本体と、前記映像表示装置本体に接続さ
れ、前記映像表示装置本体を観察者の顔面または頭部に
装着支持する支持手段と、前記映像表示素子および前記
投影光学系の前記本体枠に対する相対的角度を調整する
ことにより、前記眼球に対する前記映像の投影位置を変
化させる角度調整手段とを具えて成ることを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、映像を表示する映像表示素子
およびその映像を観察者の眼球に投影する投影光学系は
映像表示装置本体に設けた本体枠に外周より保持され、
その映像表示装置本体は支持手段により観察者の顔面ま
たは頭部に装着支持されるので、観察者が視線の方向を
変化させるため、角度調整手段により前記映像表示素子
および前記投影光学系の前記本体枠に対する相対的角度
を調整して前記眼球に対する前記映像の投影位置を変化
させたとき、上記従来例のような映像のゆがみは生じな
い。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は本発明の第１実施例の頭部装着型映像
表示装置の映像表示装置本体の構成を示す図である。図
中１は映像表示装置本体に設けた本体枠を示し、本体枠
１には、シースルー型として構成する場合のために、左
右眼球に対応する切欠１ａが形成されている。なお、シ
ースルー機能が不要の場合には、上記切欠１ａを省略す
ることができる。

【０００９】本体枠１の左右側部には、図２に示すよう
に、軸３０を貫通させるための穴５ａが形成されてお
り、軸３０の一端にはノブ２が固着されている（なお、
ここでは左右一方のみにノブ２を設けて他端は抜け止め
を設けるようにしているが、左右両方に同一のノブ２を
設けてもよい）。

【００１０】ノブ２には、軸３０に関し対称の位置に突
起６が形成され、これらの突起と対応して本体枠１側に
も複数の溝５ｂが形成されている。なお、上記ノブ２を
用いた構成は手動でノブ２によって軸３０を回動させる
ことにより、接続枠３を介して光学系枠４を軸３０の周
りに回動させるものであるが、代わりに、図３に示すよ
うにモータ７を用いて軸３０を自動的に回動させるよう
にしてもよい。

【００１１】軸３０の他端は、図１に示すように接続枠
３に固着され、接続枠３を軸３０周りに回動可能に支持
している。接続枠３の上面には、図１のＡ−Ａ断面図で
ある図４に示すように、ノブ２２の軸２３を貫通させる
溝３ａが形成され、軸２３の下端は光学系枠４に固着さ
れている。軸２３の上端に固着されたノブ２２は、図１
に示すように長方形状に形成され、本体枠１の上面に形
成した長方形状の切欠３１内に収容される。ノブ２２お
よび切欠３１は、前後方向（図示Ｘ方向）に形成した図
示しない係合溝および係合爪によって互いに係合し、観
察者がノブ２２をＸ方向に動かすことにより光学系枠４
を前後方向に移動して位置決め固定することができる。

【００１２】この第１実施例は、例えば図５（ａ）また
は（ｂ）に示すような頭部（顔面）装着型映像表示装置
として構成することができる。すなわち、図５（ａ）に
おいては光学系枠４内に映像表示素子（ＬＣＤ）３２お
よび投影光学系としてのハーフミラー３３、凹面鏡３４
を収容するとともに、シースルー型として構成する場合
には光学系枠４の前面窓部にシャッタ３５を設け、それ
らの外側を本体枠１で覆っている。また、図５（ｂ）に
おいては、本体枠１をゴーグルタイプとするためその形
状を図示のように変更し、支持手段としてのヘッドバン
ド３６で頭部に装着するように構成するとともに、上記
映像表示装置本体からの音声をイヤホン３７によって観
察者の耳に導くようにしている。

【００１３】次に、この第１実施例の頭部装着型映像表
示装置による映像観察について詳細に説明する。観察者
はまず、本実施例の頭部装着型映像表示装置を頭部（ま
たは顔面部）に装着し、次に、外部からの映像を光学系
枠４内の映像表示素子および投影光学系を介して眼球に
投影する。その際、その観察者にとって観察し易くなる
ような所望の位置に当該映像を投影するため、ノブ２を
回動させて接続枠３を回動させ、所望の位置で突起６を
溝５ｂに係合させることにより、光学系枠４内の映像表
示素子および投影光学系の光軸を本体枠１に対し調整す
る操作を行う。このとき、本体枠１の穴５ａ、溝５ｂ、
ノブ２、突起６および軸３０は眼球に対する映像の投影
位置を変化させる機構（角度調整手段）を構成する。

【００１４】また、ノブ２２をＸ方向にスライドさせる
ことにより、その観察者にとって眼球から光学系枠４内
の映像表示素子および投影光学系までの光軸上の距離が
適正となるように調整する操作を行い、観察像面から観
察者眼球のアイポイントまでの光路長を調整する。上記
各調整操作により、その観察者の眼球において観察し易
くなるような投影位置に当該映像がゆがまずに投影され
る。

【００１５】その後、眼球に対する映像の投影位置が例
えば前記投影位置に長時間固定されたままになった場合
には疲労を招く惧れがあるので、観察者は、所望に応じ
て（例えば、所定時間が経過する度に）、ノブ２を回動
させて所望の位置で突起６を溝５ｂに係合させることに
より、映像の投影位置を変更する操作を行う。この操作
により、前記映像表示素子および投影光学系の本体枠１
に対する相対的角度が調整されて観察者の視線が変更さ
れるので、疲労は生じない。

【００１６】図６は本発明の第２実施例の頭部装着型映
像表示装置の映像表示装置本体の構成を示す図であり、
図１の第１実施例と同一の部分には同一符号を付けて説
明を省略する。なお、この第２実施例には、図示してい
ないが、第１実施例と同様のノブ２２等より成る光学系
枠前後移動機構が設けられている。

【００１７】この第２実施例は、映像表示素子および投
影光学系を含む光学系枠４の本体枠１に対する相対的角
度を調整する角度調整手段を、上記第１実施例とは異な
る構成にしている。すなわち、本体枠１の上面の切欠３
８にはローラ８が収容され、ローラ８の下面は、図７に
示すように、接続枠１２に設けた円弧状の曲面に摩擦係
合し、ローラ８の中心部を軸９が貫通している。軸９
は、ローラ８に関しほぼ対称をなすように接続枠１２の
上面に固着した接続部材１３の円弧部も貫通する。軸９
の両端部は本体枠１の両側面に固定されている。一方、
本体枠１の一方の側面にはプランジャ１１が軸９と平行
な方向に進退可能に埋設されており、プランジャ１１の
接続枠１２寄りの端部にはピン１１ａが形成され、ロー
ラ８を介して回動される接続枠１２のピン１１ａに対応
する位置には複数の溝１０が形成されている。

【００１８】この第２実施例の頭部装着型映像表示装置
により映像観察する際には、観察者はまず、本実施例の
頭部装着型映像表示装置を頭部（または顔面部）に装着
し、次に、外部からの映像を光学系枠４内の映像表示素
子および投影光学系を介して眼球に投影する。その際、
その観察者にとって観察し易くなるような所望の位置に
当該映像を投影するため、ローラ８を回動させて接続枠
１２を回動させ、所望の位置でプランジャ１１の端部を
押してピン１１ａを溝１０に係合させることにより、光
学系枠４内の映像表示素子および投影光学系の光軸を本
体枠１に対し調整し、また、記入を省略したノブ２２を
Ｘ方向にスライドさせることにより、その観察者にとっ
て眼球から光学系枠４内の映像表示素子および投影光学
系までの光軸上の距離が適正となるように調整する操作
を行って観察像面から観察者眼球のアイポイントまでの
光路長を調整することができ、第１実施例と同様の作用
効果が得られる。

【００１９】なお、上記ローラ８を用いた構成は手動で
ローラ８を回動させることにより、接続枠１２を介して
光学系枠４を軸９の周りに回動させるものであるが、代
わりに、モータを用いてローラ８を自動的に回動させる
ようにしてもよい。

【００２０】図８は本発明の第３実施例の頭部装着型映
像表示装置の映像表示装置本体の構成を示す図であり、
図６の第２実施例と同一の部分には同一符号を付けて説
明を省略する。なお、この第３実施例には、図示してい
ないが、第１実施例と同様のノブ２２等より成る光学系
枠前後移動機構が設けられている。

【００２１】この第３実施例は、映像表示素子および投
影光学系を含む光学系枠４の本体枠１に対する相対的角
度を調整する角度調整手段を、上記第２実施例とは異な
る構成にしている。すなわち、本体枠１の上面の溝３９
には、下端部を接続枠３に固着されたレバー１４がＸ方
向に移動可能に収容され、接続枠３の両側部には、本体
枠１の両側面に一端を固定された軸１５の他端が嵌合さ
れ、軸１５は接続枠３を回動可能に支持している。ま
た、上記第２実施例と同様の、プランジャ１１および溝
１０より成る係止機構が設けられている。

【００２２】この第３実施例の頭部装着型映像表示装置
により映像観察する際には、観察者はまず、本実施例の
頭部装着型映像表示装置を頭部（または顔面部）に装着
し、次に、外部からの映像を光学系枠４内の映像表示素
子および投影光学系を介して眼球に投影する。その際、
その観察者にとって観察し易くなるような所望の位置に
当該映像を投影するため、レバー１４を前後方向に移動
させて接続枠３を回動させ、所望の位置でプランジャ１
１の端部を押してピン１１ａを溝１０に係合させること
により、光学系枠４内の映像表示素子および投影光学系
の光軸を本体枠１に対し調整し、また、記入を省略した
ノブ２２をＸ方向にスライドさせることにより、その観
察者にとって眼球から光学系枠４内の映像表示素子およ
び投影光学系までの光軸上の距離が適正となるように調
整する操作を行って観察像面から観察者眼球のアイポイ
ントまでの光路長を調整することができ、第２実施例と
同様の作用効果が得られる。

【００２３】図９は本発明の第４実施例の頭部装着型映
像表示装置の映像表示装置本体の構成を示す図であり、
図１の第１実施例と同一の部分には同一符号を付けて説
明を省略する。なお、この第４実施例には、図示してい
ないが、第１実施例と同様のノブ２２等より成る光学系
枠前後移動機構が設けられている。

【００２４】この第４実施例は、映像表示素子および投
影光学系を含む光学系枠４の本体枠１に対する相対的角
度を調整する角度調整手段を、上記第１実施例とは異な
る構成にしている。すなわち、本体枠１の上面の切欠４
０にはノブ１７の軸４１が貫通し、軸４１には、図９の
Ｂ−Ｂ断面図である図１０に示すように本体枠１に対す
る抜け止め用のリング１９および接続枠２０に対する抜
け止め用のリング２１が嵌合されている。軸４１の下部
には接続枠２０に設けたネジ部２０ａと螺合するネジ部
４１ａが形成されている。

【００２５】本体枠１および接続枠２０には夫々、圧縮
ばね１８を嵌合する溝４２、４３が形成され、圧縮ばね
１８は溝４２、４３間に圧縮されて挟持されている。ま
た、接続枠２０の両側面には、図９に示すように、本体
枠１の両側面に一端を固定された軸１６の他端が嵌合さ
れており、軸１６は接続枠２０を回動可能に支持してい
る。

【００２６】この第４実施例の頭部装着型映像表示装置
により映像観察する際には、観察者はまず、本実施例の
頭部装着型映像表示装置を頭部（または顔面部）に装着
し、次に、外部からの映像を光学系枠４内の映像表示素
子および投影光学系を介して眼球に投影する。その際、
その観察者にとって観察し易くなるような所望の位置に
当該映像を投影するため、ノブ１７を締め込んだり緩め
たりして接続枠２０を軸１６周りに回動させ、光学系枠
４内の映像表示素子および投影光学系の光軸を本体枠１
に対し調整する。このとき、圧縮ばね１８の復元力によ
ってその状態で固定される。また、記入を省略したノブ
２２をＸ方向にスライドさせることにより、その観察者
にとって眼球から光学系枠４内の映像表示素子および投
影光学系までの光軸上の距離が適正となるように調整す
る操作を行って観察像面から観察者眼球のアイポイント
までの光路長を調整することができ、第１実施例と同様
の作用効果が得られる。

【００２７】なお、上記ノブ１７を用いた構成は手動で
ノブ１７を締め込んだり緩めたりすることにより、接続
枠３を介して光学系枠４を軸１６の周りに回動させるも
のであるが、代わりに、モータを用いてノブ１７を自動
的に回動させるようにしてもよい。

【００２８】図１１は本発明の第５実施例の頭部装着型
映像表示装置の映像表示装置本体の構成を示す図であ
り、図１の第１実施例と同一の部分には同一符号を付け
て説明を省略する。この第５実施例は、映像表示素子お
よび投影光学系を含む光学系枠４の本体枠１に対する相
対的角度を調整する角度調整手段を、上記第１実施例と
は異なる構成にしている。すなわち、本体枠１の側面の
観察者側の部分にはノブ２４を固着された軸２５が貫通
し、軸２５の端部は、本体枠１の図示していない反対側
側面に結合した軸とともに接続枠２６に嵌合され、軸２
５および図示しない軸は接続枠２６を回動可能に支持し
ている。

【００２９】また、本体枠１の側面の観察者から遠い部
分にはプランジャ２７が軸２５と平行な方向に進退可能
に埋設されており、プランジャ２７の接続枠２６寄りの
端部にはピン２７ａが形成され、接続枠２６のピン２７
ａに対応する位置には複数の溝２８が形成されている。

【００３０】この第５実施例の頭部装着型映像表示装置
により映像観察する際には、観察者はまず、本実施例の
頭部装着型映像表示装置を頭部（または顔面部）に装着
し、次に、外部からの映像を光学系枠４内の映像表示素
子および投影光学系を介して眼球に投影する。その際、
その観察者にとって観察し易くなるような所望の位置に
当該映像を投影するため、ノブ２４を回動させて接続枠
２６を軸２５周りに回動させ、光学系枠４内の映像表示
素子および投影光学系の光軸を本体枠１に対し調整し、
所望の位置でプランジャ２７の端部を押してピン２７ａ
を溝２８に係合させることにより、光学系枠４内の映像
表示素子および投影光学系の光軸を本体枠１に対し調整
することができ、第１実施例と同様の作用効果が得られ
る。

【００３１】また、上記調整においては軸２５が角度調
整中心となっており、この角度調整中心が頭部装着型映
像表示装置の観察像面から観察者眼球のアイポイント
（ＥＰ）までの光路長を踏まえた光学設計時の、ちょう
どＥＰと相等しい位置（観察者眼球の左右の延長線上）
に存在するようになっているため、光学系枠４を回動さ
せても観察像面から眼球までの光路長は変わらず、映像
の投影位置のずれは生じない。したがって、本実施例で
は上記各実施例のようなて観察像面から観察者眼球のア
イポイントまでの光路長の調整のための光学系枠前後移
動機構を設けずに構成することができる。

【００３２】なお、上記ノブ２４を用いた構成は手動で
ノブ２４を回動させることにより、接続枠２６を介して
光学系枠４を軸２５の周りに回動させるものであるが、
代わりに、モータを用いてノブ２４を自動的に回動させ
るようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、映
像を表示する映像表示素子およびその映像を観察者の眼
球に投影する投影光学系は映像表示装置本体に設けた本
体枠に外周より保持され、その映像表示装置本体は支持
手段により観察者の顔面または頭部に装着支持されるの
で、観察者が視線の方向を変化させるため、角度調整手
段により前記映像表示素子および前記投影光学系の前記
本体枠に対する相対的角度を調整して前記眼球に対する
前記映像の投影位置を変化させたとき、上記従来例のよ
うな映像のゆがみは生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の頭部装着型映像表示装置
の映像表示装置本体の構成を示す図である。

【図２】第１実施例の本体枠の側面部の詳細構成を示す
分解斜視図である。

【図３】図２の変形例の構成を示す分解斜視図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は頭部または顔面装着型映像表
示装置として構成したときの全体構成図である。

【図６】本発明の第２実施例の頭部装着型映像表示装置
の映像表示装置本体の構成を示す図である。

【図７】第２実施例のローラ部の詳細図である。

【図８】本発明の第３実施例の頭部装着型映像表示装置
の映像表示装置本体の構成を示す図である。

【図９】本発明の第４実施例の頭部装着型映像表示装置
の映像表示装置本体の構成を示す図である。

【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。

【図１１】本発明の第５実施例の頭部装着型映像表示装
置の映像表示装置本体の構成を示す図である。

【図１２】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 本体枠 ２ ノブ ３ 接続枠 ４ 光学系枠 ５ａ 穴 ５ｂ 溝 ６ 突起 ２２ ノブ ２３ 軸 ３０ 軸 ３１ 切欠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像を表示する映像表示素子と、前記映
   像を観察者の眼球に投影する投影光学系と、前記映像表
   示素子および前記投影光学系を外周より保持する本体枠
   とを有する映像表示装置本体と、 前記映像表示装置本体に接続され、前記映像表示装置本
   体を観察者の顔面または頭部に装着支持する支持手段
   と、 前記映像表示素子および前記投影光学系の前記本体枠に
   対する相対的角度を調整することにより、前記眼球に対
   する前記映像の投影位置を変化させる角度調整手段とを
   具えて成ることを特徴とする頭部装着型映像表示装置。