JPH07333552A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用者の頭部に装着して映像等を見るヘッド
マウントディスプレイで、液晶等からなる平面ディスプ
レイがどのようなものであっても対応可能にする。 【構成】 左右一対のズーム光学系Ａを納めた箱体（表
示光学部）１は、そのズーム光学系Ａにはガイドバー６
に沿って所要のレンズを光軸方向に移動させるズーム駆
動手段及びピント駆動手段を有し、その前面には左右一
対のズーム光学系Ａに対応するように左右一対の液晶デ
バイス２ａ，照明装置２ｂ等を有する箱体（表示部）２
を固定するための出っ張り部９を設けており、表示光学
部１と表示部２を着脱可能とするとともに、両部を電気
的に接続するために表示光学部１にはコネクタ８を、表
示部２にはコネクタ２ｃをそれぞれ設けて装着の検知手
段としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用者の頭部に固定し
て映像等が鑑賞可能なヘッドマウントディスプレイに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、左右独立した映像表示装置を有
し、使用者の頭部に装着して映像並びに立体映像等の特
殊映像が再生可能なヘッドマウントディスプレイなるも
のがあった。このヘッドマウントディスプレイは主に映
像を表示する表示部と、該表示部を適当な大きさに拡大
して使用者に見せるための表示光学系で構成されてい
る。そして、該表示部には液晶ディスプレイ等の平面デ
ィスプレイが用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記表示部
に用いられる液晶ディスプレイ等の平面ディスプレイは
現在のところ表示に必要十分な画素数が得られないもの
の日進月歩で進歩しており、そのため今日もっとも高精
細な映像を提供するヘッドマウントディスプレイであっ
ても、半年後には陳腐なものになってしまう恐れがあっ
た。

【０００４】本発明は、前述従来例の問題点に鑑み、平
面ディスプレイの進歩に柔軟に対応可能なヘッドマウン
トディスプレイを提供することを目的とする。

【０００５】また、本発明は、双眼鏡としても複眼カメ
ラとしても使用可能でかつ操作性の向上したヘッドマウ
ントディスプレイ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】前述の目的を達成するた
めに、本発明は使用者の左右のそれぞれの眼に対応した
表示手段と、該表示手段を拡大して使用者が観察可能な
表示光学手段を有し、使用者の頭部に固定して映像、音
声等を鑑賞可能なヘッドマウントディスプレイにおい
て、該表示光学手段が搭載された第１の箱体と該表示手
段が搭載された第２の箱体とが分離可能にしたものであ
る。

【０００７】また、該表示光学手段は使用者の左右のそ
れぞれの眼に対応して使用者が被写体を観察可能な表示
光学手段を有し、該表示光学手段にはその表示光学手段
の直前近傍から無限遠方の物体まで合焦可能なピント調
整手段を設け、該表示光学手段が搭載された第１の箱体
に対して、前記左右の光学手段に対応する左右の表示手
段を有した第２の箱体と、該左右の光学手段に対応する
撮像手段を有した第３の箱体の少なくとも一方が装着可
能にしたものである。また、該表示光学手段が搭載され
た第１の箱体には、該表示光学手段と該表示手段が装着
されたことを検知する検知手段を設け、該検知手段によ
り該表示手段が装着されたことを検知すると、該ピント
調整手段は該表示手段にピントが合うようにピント調整
を行うようにしてもよい。

【０００８】また、該表示光学手段には拡大率が変更可
能な拡大率変更手段（ズーム機構）を有し、該表示手段
が搭載された第２の箱体と該表示光学手段が搭載された
第１の箱体にはそれぞれ箱体相互を電気的に接続する接
続手段を有し、該表示光学手段が搭載された第１の箱体
には該表示手段の大きさに応じて該表示光学手段の拡大
率を決定する拡大率決定手段を有し、該検知手段により
該表示手段が装着されたことを検知すると、該表示光学
手段の拡大率を該拡大率決定手段が求めた拡大率に該拡
大率変更手段によって変更するとともに該表示光学手段
の前記ピント調整手段は該表示手段にピントが合うよう
にピント調整を行うようにするようにしてもよい。

【０００９】

【作用】以上の構成のヘッドマウントディスプレイは表
示光学手段が搭載された第１の箱体と表示手段が搭載さ
れた第２の箱体とが分離できるようにしたので、どのよ
うに構成された平面デバイスを搭載した表示手段であっ
ても交換して使用可能になる。

【００１０】また、表示光学手段が搭載された第１の箱
体に対して、左右の表示手段を有した第２の箱体と、該
左右の光学手段に対応する撮像手段を有した第３の箱体
のいずれか一方を装着することで、双眼鏡として、ある
いはヘッドマウントディスプレイまたは複眼カメラとし
ても使用可能となる。また、表示光学手段に表示手段を
装着したことを検知してピント調整手段がピント合わせ
をするので、ヘッドマウントディスプレイとして使用す
る時に表示手段へのピント合わせといった使用者の煩わ
しい操作を不要にする。また、表示手段の装着を検知す
ると、ズーム機構を有する表示光学手段の拡大率を拡大
率決定手段が求めた拡大率に変更しかつピント調整手段
で表示手段にピント合わせするので、交換する表示手段
に搭載されている平面デバイスの大きさが従来のものに
対して変化した場合でも対応可能にし、かつ使用者がそ
れを意識する必要をなくする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１に基づいて
説明する。図において、１は内部に近接から無限遠まで
合焦可能なズーム光学系Ａを左右一対納めた箱体（以
下、単に「表示光学部」という）である。２は内部に映
像を再生する液晶表示デバイス２ａ及び照明装置２ｂを
左右一対と、液晶表示デバイス２ａの大きさ情報を記憶
した図示されないメモリ部と該液晶表示デバイス２ａ，
照明装置２ｂを駆動する駆動回路とを有する箱体（以
下、単に「表示部」という）で、さらに該表示光学部１
と電気的に接続するためのコネクタ２ｃを有している。

【００１２】３はズーム光学系Ａの対物レンズ、４及び
５はそれぞれズーム光学系Ａの拡大率を変えるためのズ
ームレンズ及びピントを調整するためのピントレンズ
で、ガイドバー６によって光軸方向に移動可能に保持さ
れている。また、ズーム光学系Ａにはズームレンズ３及
びピントレンズ５をそれぞれ光軸方向に移動させるため
にモータ等の電磁駆動手段からなる図示されないズーム
駆動手段及びピント駆動手段を有している。７はズーム
光学系Ａの接眼レンズである。８は表示部２のコネクタ
２ｃと電気的に接続するためのコネクタである。そし
て、本実施例ではコネクタ８，２ｃを介して該表示光学
部１と該表示部２が接続されているか否かの検知と表示
部２への電源及び映像ソースの供給と表示光学部１へ液
晶表示デバイス２ａの大きさ情報の伝達を行うものとす
る。

【００１３】９は前記表示光学部１の前面に表示部２を
取り付ける時に表示部２の側面に形成した凹部２ｄに嵌
合して固定するための出っ張り部である。１１ａ及び１
１ｂはそれぞれ前記表示光学部１の上面に設けたズーム
テレボタン及びズームワイドボタンで、操作されること
によって前記ズーム駆動手段により前記ズームレンズ４
を移動させて所望の拡大率にすることができるようにな
っている。１２ａ，１２ｂは同じくフォーカスボタン
で、操作されることによって前記ピント駆動手段により
前記ピントレンズ５を前または後に移動させて所望の被
写体にピントを合わせることができるようになってい
る。１３は表示光学部１を使用者Ｂの頭部に固定するた
めのストラップであり、１４は表示光学部１の上縁部に
設けたラバー部材で、頭部固定時に使用者Ｂの顔が痛く
ならないようにしている。

【００１４】なお、表示光学部１には外部と映像ソー
ス、音声ソースを授受するための図示されないコネクタ
と音声を再生するための図示されない音声再生手段と使
用者の視度を補正するための視度補正手段と液晶デバイ
ス２ａの大きさ情報からズーム光学系Ａの拡大率を決定
する図示しない拡大率決定手段を有しているものとす
る。

【００１５】以上の構成の本実施例の動作を説明する。
なお、特に断らない限り動作はすべて表示光学部１に設
けられた図示されないシステムコントローラが行うもの
とする。まず、表示光学部１の図示されない電源スイッ
チが投入されると、コネクタ８に表示部２のコネクタ２
ｃが接続されているかどうかのチェックを行う。そし
て、コネクタ８と表示部２のコネクタ２ｃの接続が検知
されなければ、双眼鏡モードに移行する。

【００１６】双眼鏡モードでは、ズームテレボタン１１
ａまたはズームワイドボタン１１ｂ及びフォーカスボタ
ン１２ａ，１２ｂを操作することによりズーム駆動手段
及びピント駆動手段を駆動し、所望の被写体を所望の大
きさで観察できる双眼鏡として表示光学部１を使用する
ことができる。

【００１７】一方、コネクタ８と表示部２のコネクタ２
ｃの接続が検知された場合はディスプレイモードに移行
し、ズームボタン１１ａ，１１ｂ及びフォーカスボタン
１２ａ，１２ｂの操作は無視される。そして、前記図示
しない拡大率決定手段は表示部２のメモリ部から液晶デ
ィスプレイ２ａの大きさ情報を受け取り、その情報に応
じて設定すべきズーム倍率を決定する。次に、ズーム駆
動手段によりズームレンズ４を光軸方向に移動させて前
記ズーム倍率にする。次いで、表示部２の液晶ディスプ
レイ２ａにピントを合わせるために、該ズーム倍率から
設定すべきピントレンズ５の位置を求め、ピント駆動手
段によりピントレンズ５を移動させる。

【００１８】以上の動作で使用者は液晶ディスプレイ２
ａを所定の大きさでピントのあった状態で見ることがで
きる。また、前記一連の動作と同時に液晶ディスプレイ
２ａ及び照明装置を駆動するための電源と映像ソースを
コネクタ８，２ｃを介して供給し、液晶ディスプレイ２
ａに映像が再生される。よって、使用者は液晶ディスプ
レイ２ａに再生された映像を鑑賞することができる。

【００１９】そして、本実施例によれば次のような効果
がある。 （１）表示光学部１と表示部２を電気的に接続すコネク
タが表示光学部１に表示部２が取り付けられたことを検
知する検出手段を兼ねているので、機構が簡単である。 （２）表示光学部１と表示部２を電気的に接続すコネク
タを一か所に集約するとともに表示部２の箱体と一体に
設けているので、使用者は表示光学部１に表示部２を取
り付けるだけで使用可能となる。

【００２０】（３）表示光学部１から表示部２へ電源と
映像ソースの供給を行っているので、表示部２には映像
を表示するための最小限の構成でよいため、表示部２の
コストをやすくできる。

【００２１】なお、ディスプレイモードにおいて、ズー
ムレンズ４、ピントレンズ５を所定の位置に移動した後
は、ズームボタン１１ａ，１１ｂを操作することにより
ズーム倍率を変更可能にしてもよく、この場合使用者の
好みの大きさで映像の鑑賞が可能となる。また、表示部
２のメモリ部、拡大率決定手段、検出手段を廃し、ズー
ム駆動手段とピント駆動手段は使用者の操作力による手
動で行うようにしてもよい。この場合は機構が簡単にな
るので、コストがやすくなり、モータ等の電磁駆動装置
が必要ないので消費電力を少なくできる。また、この場
合に前記拡大率決定手段としてズームレンズとピントレ
ンズを、表示部２が適度の大きさで鑑賞できるズーム比
及びピント位置に設定可能な切替用レバーを設け、表示
光学部１に表示部２を取り付けた時に使用者が切り替え
るようにしてもよい。このようにすると、ヘッドマウン
トディスプレイとして使用する時の操作が容易になる。

【００２２】図２は本発明の第２実施例を示すものであ
る。図において、２１はズーム光学系を納めた箱体（表
示光学部）で、前述第１実施例と内部の主要な構成及び
機能等は同じであるが、図示されない接眼レンズは着脱
可能になっており、また、後記する撮像部と電気的に接
続するための図示されないコネクタを有している。２２
は撮像部で、該表示光学部２１の接眼レンズと交換して
装着可能になっており、内部に光電変換素子である撮像
素子２３を左右一対設けている。２４は光学的ローパス
フイルター及びＩＲカットフイルターを含む光学フイル
ターで、該撮像素子２３の前部に配置されている。２５
は該撮像素子２３を駆動する駆動回路と撮像素子２３で
得られた信号を所定の映像信号に変換するための信号処
理回路を含む電気回路基板である。なお、本実施例では
該信号処理回路は左右の撮像素子２３の信号をそれぞれ
ＮＴＳＣ信号に変換し、そのＮＴＳＣ信号を１フィール
ド毎に時系列的に交互に並んだＮＴＳＣ信号に変換する
ものとする。

【００２３】２６は前記表示光学部２１と電気的に接続
を行うコネクタで、表示光学部２１と撮像部２２が接続
されていることの検知と、撮像部２２から表示光学部２
１へピント駆動手段を駆動する駆動信号の出力と、表示
光学部２１から撮像部２２へ電源の供給を行うものであ
る。２７はレリーズボタンである。２８は撮像部２２で
得られた映像信号を後述する記録手段または再生手段２
９に出力するための出力コネクタである。２９は立体映
像が再生可能な再生手段で、該出力コネクタ２８に接続
するためのプラグ３０を有している。また、表示光学部
２１及び撮像部２２の少なくともどちらか一方に表示光
学部２１と撮像部２２を所定の位置に固定する固定手段
をそれぞれ有しているものとする。なお、該出力コネク
タ２８には立体映像が記録可能な図示しない記録手段を
接続してもよい。

【００２４】以上の構成の本実施例の動作について説明
する。まず、表示光学部２１の図示しない電源スイッチ
が投入されると、撮像部２２が取り付けられているかど
うかのチェックを行う。撮像部２２の装着が検知されな
ければ、前述第１実施例と同様に双眼鏡モードに入り、
撮像部２２の装着が検知された場合には撮像モードに入
り、図示されないフォーカスボタンの操作は無視され
る。

【００２５】また、撮影モードにおいては、図示されな
いズームボタンを操作することによってズーム比を変更
することが可能となる。そして、撮影モードでは、まず
コネクタ２６を介して図示されないピントレンズを前後
に駆動し、そのときのそれぞれの撮像素子２３の高周波
成分の積分値を比較し、その出力の大小によってピント
ずれ方向を検知し、その高周波成分が最大値となるよう
にピントレンズを駆動していく、いわゆる山登り方式に
よりピント合わせを行う。次いで、レリーズボタン２７
が押されると、左右の撮像素子２３の出力は信号処理回
路により所定の映像信号に変換され、出力コネクタ２８
から出力される。そして、該出力コネクタ２８に再生手
段２９が接続されていれば立体映像が鑑賞可能となる。
また、該出力コネクタ２８に図示されない記録手段が接
続されていれば立体映像の記録が可能となる。

【００２６】このように本実施例では次のような効果が
ある。すなわち、表示光学部２１の接眼レンズを取り外
した状態で、撮像部２２が取り付けられるようにしてい
るので、表示光学部２１のズーム光学系の一次結像を撮
像素子２３に導くことができて撮像部２２の構成を簡素
化が可能となる。

【００２７】なお、本実施例において、レリーズボタン
２７とは別に遠隔操作可能なリモコンを設け、そのリモ
コンが操作されることによって撮像素子２３の駆動が行
われるようにしてもよい。この場合には使用者が離れた
位置で操作が可能となる。

【００２８】

【発明と実施例の対応】以上の実施例において、ズーム
光学系Ａを納めた箱体１，２１が本発明の表示光学手段
が搭載された第１の箱体に相当し、液晶表示デバイス２
ａ，照明装置２ｂ等を設けた箱体２が本発明の表示手段
が搭載された第２の箱体に相当し、ピントレンズ５をガ
イドバー６によって光軸方向に移動させるモータ等の電
磁駆動手段からなるピント駆動手段が本発明のピント調
整手段に相当し、光電変換素子である撮像素子２３，光
学フイルター２４，電気回路基板２５等を設けた撮像部
２２が本発明の撮像手段を有した第３の箱体に相当し、
箱体２の後面に設けたコネクタ２ｃと接続するために箱
体１の前面に設けたコネクタ８が本発明の箱体２が装着
されたことを検知する検知手段であり、また、ズーム光
学系Ａのズームレンズ４が表示光学手段の拡大率変更手
段に相当する。

【００２９】なお、以上が実施例の各構成と本発明の各
構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施例の構成
に限定されるものではなく、請求項で示した機能、また
は実施例の構成が持つ機能が達成できる構成であれば、
どのようなものであってもよいことはいうまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように表示光学
手段が搭載された第１の箱体と表示手段が搭載された第
２の箱体とを分離可能にしたことにより、より高精細な
表示デバイスが開発された場合には従来の表示部材をよ
り高精細な表示デバイスが搭載された表示部材に交換す
るだけでより高画質な映像を鑑賞できる。

【００３１】また、表示光学手段にはその表示光学手段
の直前近傍から無限遠方の物体まで合焦可能なピント調
整手段を設け、表示光学手段が搭載された第１の箱体に
対して、表示手段を有した第２の箱体と撮像手段を有し
た第３の箱体との少なくとも一方を装着可能にしたこと
により、双眼鏡とヘッドマウントディスプレイまたは複
眼カメラとしても適宜に使用可能となる。

【００３２】また、該表示光学手段が搭載された第１の
箱体には、該表示光学手段と表示手段が装着されたこと
を検知する検知手段を設け、該検知手段により該表示手
段が装着されたことを検知すると、該ピント調整手段は
該表示手段にピントが合うようにピント調整を行うこと
により、表示光学手段に表示手段を装着するときに使用
者が該表示手段へのピント合わせが不要になり、操作が
容易になる。

【００３３】また、該表示光学手段には拡大率が変更可
能な拡大率変更手段（ズーム手段）を有し、該表示手段
が搭載された第２の箱体と該表示光学手段が搭載された
第１の箱体にはそれぞれ箱体相互を電気的に接続する接
続手段を有し、該表示光学手段が搭載された第１の箱体
には該表示手段の大きさに応じて該表示光学手段の拡大
率を決定する拡大率決定手段を有し、該検知手段により
該表示手段が装着されたことを検知すると、該表示光学
手段の拡大率を該拡大率決定手段が求めた拡大率に該拡
大率変更手段によって変更するとともに該表示光学手段
の前記ピント調整手段は該表示手段にピントが合うよう
にピント調整を行うことにより、装着する表示デバイス
の大きさを使用者が意識することなく所定の大きさで映
像の鑑賞が可能となり、また、表示光学手段に表示手段
が装着されていない場合はズーム付き双眼鏡として使用
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のヘッドマウントディ
スプレイの一部破断した斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例のヘッドマウントディスプ
レイの一部破断した斜視図である。

【符号の説明】

Ａ・・ズーム光学系、１，２１・・ズーム光学系を納め
た箱体（表示光学部）、２・・液晶表示デバイス等を有
する箱体（表示部）、２ａ・・液晶表示デバイス、２ｂ
・・照明装置、２ｃ・・コネクタ、３・・対物レンズ、
４・・ズームレンズ、５・・ピントレンズ、８・・コネ
クタ、９・・固定用出っ張り部、１１ａ・・ズームテレ
ボタン、１１ｂ・・ズームワイドボタン、１２ａ，１２
ｂ・・フォーカスボタン、２２・・撮像部、２３・・撮
像素子、２４・・光学フイルター、２６・・コネクタ、
２７・・レリーズボタン、２８・・出力コネクタ、２９
・・再生手段、３０・・プラグ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の左右のそれぞれの眼に対応した
   表示手段と、該表示手段を拡大して使用者が観察可能な
   表示光学手段を有し、使用者の頭部に固定して映像、音
   声等を鑑賞可能なヘッドマウントディスプレイにおい
   て、該表示光学手段が搭載された第１の箱体と該表示手
   段が搭載された第２の箱体とが分離可能にしたことを特
   徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 【請求項２】 使用者の左右のそれぞれの眼に対応して
   使用者が被写体を観察可能な表示光学手段を有し、該表
   示光学手段にはその表示光学手段の直前近傍から無限遠
   方の物体まで合焦可能なピント調整手段を設け、該表示
   光学手段が搭載された第１の箱体に対して、前記左右の
   光学手段に対応する左右の表示手段を有した第２の箱体
   と、該左右の光学手段に対応する撮像手段を有した第３
   の箱体の少なくとも一方が装着可能にしたことを特徴と
   する請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 【請求項３】 該表示光学手段が搭載された第１の箱体
   には、該表示光学手段と該表示手段が装着されたことを
   検知する検知手段を設け、該検知手段により該表示手段
   が装着されたことを検知すると、該ピント調整手段は該
   表示手段にピントが合うようにピント調整を行うことを
   特徴とする請求項１または２記載のヘッドマウントディ
   スプレイ。
4. 【請求項４】 該表示光学手段には拡大率が変更可能な
   拡大率変更手段を有し、該表示手段が搭載された第２の
   箱体と該表示光学手段が搭載された第１の箱体にはそれ
   ぞれ箱体相互を電気的に接続する接続手段を有し、該表
   示光学手段が搭載された第１の箱体には該表示手段の大
   きさに応じて該表示光学手段の拡大率を決定する拡大率
   決定手段を有し、該検知手段により該表示手段が装着さ
   れたことを検知すると、該表示光学手段の拡大率を該拡
   大率決定手段が求めた拡大率に該拡大率変更手段によっ
   て変更するとともに該表示光学手段の前記ピント調整手
   段は該表示手段にピントが合うようにピント調整を行う
   ことを特徴とする請求項３記載のヘッドマウントディス
   プレイ。