JPH0736390A - 頭部又は顔面装着型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置構成を頭部側方への飛び出しがないよう
に可及的に小型化すると共に、観察者個人に対応して装
置全体のバランスを容易にとることができるようにす
る。 【構成】 映像表示素子４１と、映像表示素子４１の映
像をリレーするリレー光学系３１と、リレー光学系３１
で伝達される映像を観察者１の眼球３に導いて拡大像を
観察可能にする接眼光学系２１とによる装置において、
リレー光学系３１には、少なくとも２枚の反射部材３
２，２２（２４，２５）を設け、接眼光学系２１から観
察者１の眼球３に導かれる光路とリレー光学系３１の少
なくとも一部の光路との相対的位置関係を変化可能に
し、少なくとも一方の反射部材３２を回動可能にする反
射部材回動手段（１２，１３間枢支）と、可動側反射部
材３２の回動量を検出する回動量検出手段１４と、回動
量に合わせて映像を回転させる映像回転手段１５とを備
えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察画像を拡大投影す
る映像表示装置に係り、さらに詳しくは、観察者の頭部
又は顔面に装着保持させて使用する頭部又は顔面装着型
の映像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型のＣＲＴとか液晶表示素子等
の映像表示素子から得られる映像につき、これを接眼光
学系によって観察者の眼球に直接投影させることによ
り、恰かも該映像が空中に拡大投影されているかのよう
な虚像の観察を可能にしたゴーグル型或はヘルメット型
等の映像表示装置，つまり、観察者の頭部又は顔面に着
脱自在に装着して使用する映像表示装置が開発されてい
る。そして、この頭部又は顔面装着型の映像表示装置に
おいては、携帯が容易であって、しかも装着使用時での
観察者の疲労感，不快感を可及的に少なく抑える必要上
から、先ずは小型且つ軽量であることが要求されてお
り、一方では、観察者が臨場感に富む映像観察を容易に
体験できるようにするために、比較的小さい映像表示素
子の画面を拡大視して恰かも大画面を見ているかのよう
な効果を与えることが必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の頭部又
は顔面装着型映像表示装置としては、例えば、特開平３
−３９９２５号公報（第１の従来例）に開示された構成
がある。この第１の従来例装置においては、本映像表示
装置を観察者の頭部に装着させた状態で、各映像表示素
子を頭部の上端部左右側方位置に配置させ、又、接眼光
学系を顔面両眼部に対向される位置に配置させており、
更に、各映像表示素子の映像を接眼光学系にリレーする
各リレー光学系を額部前方位置に配置させたもので、こ
の構成の場合には、本装置を頭部へ装着した使用時に、
装置全体の重心が必然的に頭部の前方側に偏ることにな
って、この結果、装着状態における本装置の安定性，つ
まりバランスに欠け、頭部への装着感が非常に悪くなる
という不都合を生ずる。

【０００４】そこで、前記第１の従来例装置での不安定
性を解消する装置として、例えば、特開平３−１８９６
７７号公報（第２の従来例）に開示された構成が提案さ
れている。この第２の従来例装置においては、左右の接
眼光学系を観察者の顔面両眼部に対向して配置させ、且
つ該接眼光学系の横方向に突出された左右両端部から、
各リレー光学系を頭部両側方で後方に向け延長させて配
置させると共に、その後方延長部に各映像表示素子を配
置させることで、重心位置を中心部に近付けるように構
成したもので、この構成では、前記第１の従来例に比較
して装置の安定性が増し、これによって頭部への装着感
を向上させ得るのである。

【０００５】しかし、この第２の従来例構成の場合に
は、左右の各光学系を構成する各光学素子及び各映像表
示素子について、そのすべてが該当位置で夫々に固定さ
れているために、当初に設定された位置において、本装
置の構造，形態が自ら決定されてしまう。一方、この場
合、左右の各映像表示素子は、一般的なテレビ表示画面
の場合と同様に、そのアスペクト比が４：３又は１６：
９のように映像面から見て横方向に長い表示となること
から、接眼光学系，特に、その両眼部に直接対向されて
映像を拡大する左右の各凹面ハーフミラーが、仮令どの
ようにしたところで横方向に長い形態になるのを避けら
れず、結果的には、横方向に延びた装置部分が頭部の側
方に飛び出してしまうという不利がある。更に、観察者
における頭部及び顔面の形状並びに大きさ等について
は、個人々々によっても夫々に異なっているのが当然で
あるために、装置の装着感についても個人差を生ずるこ
とになるもので、このように装置形態が固定的であるこ
とは、その使用状態に制約を受けて融通性がなく、誠に
不便であるという好ましくない問題点があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、その目的とするところは、
装置構成を頭部側方に飛び出したりしないようにして、
可及的に小型化すると共に、観察者個人に対応して装置
全体のバランスを容易にとり得るようにした，この種の
頭部又は顔面装着型映像表示装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る頭部又は顔面装着型映像表示装置は、
映像表示素子と、該映像表示素子の映像をリレーするリ
レー光学系と、該リレー光学系によって伝達される映像
を観察者の眼球に導き、恰かも中空に拡大像を投影した
かのような観察を可能にする接眼光学系とを備える頭部
又は顔面装着型映像表示装置において、前記リレー光学
系には、少なくとも２枚の反射部材を設けると共に、前
記接眼光学系から観察者の眼球に導かれる光路と該リレ
ー光学系の少なくとも一部の光路との相対的位置関係を
変化させ得るように、前記少なくとも一方の反射部材を
回動可能にする反射部材回動手段と、前記反射部材回動
手段による可動側反射部材の回動量を検出する回動量検
出手段と、前記回動量検出手段によって検出された回動
量に合わせて、前記映像表示素子に形成される映像を回
転させ、該映像の倒れを防止する映像回転手段とを備え
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】従って、本発明の頭部又は顔面装着型映像表示
装置では、リレー光学系に設けられる少なくとも２枚の
反射部材の内、その少なくとも一方を他方に対して回動
可能にする反射部材回動手段を設けてあるために、接眼
光学系に対するリレー光学系の配置位置が回動調整可能
になると共に、回動量検出手段によって、該可動側反射
部材の回動量が検出され、且つ検出された回動量に基づ
き、映像回転手段によって、接眼光学系における映像の
倒れが防止される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る頭部又は顔面装着型映像
表示装置の各別の実施例につき、図１乃至図７を参照し
て詳細に説明する。

【００１０】図１(a),(b) 及び(c) は、本発明の第１実
施例を適用した頭部装着型映像表示装置における装着状
態の概要構成を模式的に示す夫々に一部を切り欠いた正
面説明図，平面説明図及び側面説明図である。

【００１１】本第１実施例において、頭部装着型の映像
表示装置１０は、図１(a),(b) 及び(c) に示されている
ように、観察者１の頭部２にヘッドバンド１１等により
装着して使用される形式のものであって、接眼光学系２
１を内装して、リレー光学系３１を受け入れる左右１組
の各接眼観察部１２と、リレー光学系３１及び映像表示
素子としての，例えば、液晶表示（以下、ＬＣＤとい
う）素子４１を夫々に内装して、各接眼観察部１２に対
応される左右１組の各映像投影部１３とを有している。
そして、前記各接眼観察部１２の上面に対しては、回動
量検出手段としての，例えば、エンコーダ１４を介して
前記各映像投影部１３の下面側の一端部を横方向（水平
方向で、実質的には、該各接眼観察部１２の上面を中心
にした左右前後方向に該当する２次元方向）に向けて回
動自在に枢支させており、これらの各接眼観察部１２と
各映像投影部１３との間の相対的な回動量は、エンコー
ダ１４によって検出される。又、前記各映像投影部１３
の他端部には、映像回転手段としての，例えば、平面的
構造仕様にされた小型制御モータ１５が設けられてお
り、該小型制御モータ１５によっては、検出された回動
量に基づいて前記ＬＣＤ素子４１を回動させ、該ＬＣＤ
素子４１で形成される映像を回動量相当分だけ回転させ
ることにより、前記各接眼観察部１２で観察される映像
の倒れを防止する。而して、前記接眼光学系２１には、
顔面左右の両眼３に対向して一方の反射部材となる各ハ
ーフミラー２２と下部の凹面ミラー２３とが設けられ、
又、前記リレー光学系３１には、前記各ハーフミラー２
２と共々にリレー光路の一部を形成して他方の反射部材
となるミラー３２が設けられている。

【００１２】従って、上記第１実施例による映像表示装
置１０の場合、左右の各ＬＣＤ素子４１に表示される映
像は、その光束が夫々の各リレー光学系３１により、各
ミラー３２を介した上で、各ハーフミラー２２を通して
各凹面ミラー２３にリレーされ、該夫々の凹面ミラー２
３で拡大像として結像されると共に、再度各ハーフミラ
ー２２を経た後、観察者１の両眼３に導かれて観察され
る。そして、この場合には、観察者１が自身の頭部２に
映像表示装置１０をヘッドバンド１１等によって装着さ
せた態様，つまり、接眼光学系２１を内装する各接眼観
察部１２を両眼３に対向して固定的に保持させた態様
で、該各接眼観察部１２に対して、リレー光学系３１及
びＬＣＤ素子４１を内装する各映像投影部１３を横方向
へ任意角度で容易に回動させることができ、この回動操
作によって、装置自体を可及的に小型化させた状態で、
全体のバランスを極めて簡単に調整したり、或は使い勝
手を改善する等の利点が得られる。又、一方で、各映像
投影部１３の回動に伴い、その回動量がエンコーダ１４
により検出されるから、この検出された回動量に基づ
き、小型制御モータ１５によってＬＣＤ素子４１を回動
量相当に回転させることにより、各接眼観察部１２にお
ける映像の正立維持を容易に図り得るのである。

【００１３】ここで、前記第１実施例装置の構成におい
て、例えば、横長の映像等を観察する場合での一変形例
による各光学系の配置態様を図２(a),(b) 及び(c) に示
してある。即ち、この図２の変形例構成は、前記接眼光
学系２１での前記ハーフミラー２２に代えたミラー２４
を設けると共に、その下方に引き出すようにしてハーフ
ミラー２５を配し、且つこのように下方へ引き出すこと
で横方向の余裕を生じた前面側に対して、前記下部の凹
面ミラー２３に代えた比較的横長の凹面ミラー２６を設
けたものであり、この場合にあっても同様な作用が得ら
れる。

【００１４】次に、図２は、本発明の第２実施例を適用
した頭部装着型映像表示装置における装着状態の概要構
成を模式的に示す正面説明図である。

【００１５】本第２実施例では、上記第１実施例の装置
構成において、各接眼観察部１２の上面と各映像投影部
１３の一端部とのエンコーダ１４を介した横方向への回
動自在な枢支、及びハーフミラー２２とミラー３２とに
よる光路の連繋に加え、前記各接眼観察部１２の上面と
各映像投影部１３の一端部との間に、夫々リレー光学系
の一部を担う各中間回動部１６を介在させることで、横
及び縦方向（水平及び垂直方向で、実質的には、該各映
像投影部１３を中心にした左右前後方向及び該中間回動
部１６を中心にした上下方向に該当する３次元方向）へ
の回動自在な枢支をもなし得るようにしたものである。
即ち、本第２実施例構成の場合には、前記各接眼観察部
１２の上面に対し、回動量検出手段としての横方向エン
コーダ１７を介して前記各中間回動部１６を横方向に向
けて回動自在に枢支させると共に、該各中間回動部１６
の前面に対し、同様に縦方向エンコーダ１８を介して前
記各映像投影部１３の背面側の一端部を縦方向に向けて
回動自在に枢支させたもので、各中間回動部１６にあっ
ては、この場合、図示省略したが各映像投影部１３にお
けるリレー光学系３１のミラー３２から、各接眼観察部
１２における接眼光学系２１の各ハーフミラー２２まで
の光路を形成する反射部材としての別のミラーを介在さ
せる。ここで、これらの各接眼観察部１２と各映像投影
部１３との間の各中間回動部１６を介した相対的な夫々
の各回動量は、横方向エンコーダ１７と縦方向エンコー
ダ１８との何れか、ないしはその両者によって検出さ
れ、この場合にも亦、小型制御モータ１５により、検出
された各回動量に基づいてＬＣＤ素子４１を回動させ、
該ＬＣＤ素子４１で形成される映像を回動量相当分だけ
回転させることにより、前記各接眼観察部１２で観察さ
れる映像の倒れを防止する。

【００１６】従って、上記第２実施例による映像表示装
置１０の場合にも、左右の各ＬＣＤ素子４１に表示され
る映像は、その光束が夫々の各リレー光学系３１によ
り、各ミラー３２を介した上で、各ハーフミラー２２を
通して各凹面ミラー２３にリレーされ、該夫々の凹面ミ
ラー２３で拡大像として結像されると共に、再度各ハー
フミラー２２を経た後、観察者１の両眼３に導かれて観
察される。そして、この場合には、各接眼観察部１２に
対して、各中間回動部１６を介することで、各映像投影
部１３を横及び縦方向へ任意角度に回動でき、且つこの
回動に伴って横方向及び縦方向の各エンコーダ１７，１
８で検出された回動量に基づき、小型制御モータ１５に
よるＬＣＤ素子４１の制御回転により、各接眼観察部１
２における映像の正立を図り得るのである。

【００１７】

【発明の効果】以上、各実施例によって詳述したよう
に、本発明によれば、映像表示素子と、映像表示素子の
映像をリレーするリレー光学系と、リレー光学系によっ
て伝達される映像を観察者の眼球に導くことにより、恰
かも中空に拡大像を投影したかのような観察を可能にす
る接眼光学系とを備える頭部又は顔面装着型映像表示装
置において、リレー光学系に設けられる少なくとも２枚
の反射部材の内、その少なくとも一方を他方に対して回
動可能にする反射部材回動手段を設けて構成したから、
本装置を頭部に装着させた態様で、接眼光学系に対する
リレー光学系の配置位置，配置角度を容易に回動し得る
のであり、これによって装置全体のバランスを簡単に調
整できると共に、回動時点では、回動量検出手段によっ
て、ここでの回動させた可動側反射部材の回動量が検出
され、且つ映像回転手段によって、検出された回動量に
基づいた映像表示素子の回転がなされるために、接眼光
学系における映像の倒れを容易に防止し得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は、本発明の第１実施例を適用した頭部装
着型映像表示装置における装着状態の概要構成を模式的
に示す一部を切り欠いた正面説明図である。(b) は、同
平面説明図である。(c) は、同側面説明図である。

【図２】(a) は、同第１実施例での映像表示装置に組み
込まれる各光学系の一部変形例を含んだ配置態様を概略
的に示す正面説明図である。(b) は、同平面説明図であ
る。(c) は、同側面説明図である。

【図３】本発明の第２実施例を適用した頭部装着型映像
表示装置における装着状態の概要構成を模式的に示す斜
視説明図である。

【符号の説明】

１ 観察者 ２ 頭部 ３ 両眼 １０ 頭部装着型映像表示装置 １１ ヘッドバンド １２ 接眼観察部 １３ 映像投影部 １４ エンコーダ（回動量検出手段） １５ 小型制御モータ（映像回転手段） １６ 中間回動部 １７ 横方向エンコーダ（横方向回動量検出手段） １８ 縦方向エンコーダ（縦方向回動量検出手段） ２１ 接眼光学系 ２２，２５ ハーフミラー ２３，２６ 凹面ミラー ２４ ミラー ３１ リレー光学系 ３２ ミラー ４１ 液晶表示素子（ＬＣＤ素子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像表示素子と、該映像表示素子の映像
   をリレーするリレー光学系と、該リレー光学系によって
   伝達される映像を観察者の眼球に導き、恰かも中空に拡
   大像を投影したかのような観察を可能にする接眼光学系
   とを備える頭部又は顔面装着型映像表示装置において、 前記リレー光学系には、少なくとも２枚の反射部材を設
   けると共に、前記接眼光学系から観察者の眼球に導かれ
   る光路と該リレー光学系の少なくとも一部の光路との相
   対的位置関係を変化させ得るように、前記少なくとも一
   方の反射部材を回動可能にする反射部材回動手段と、 前記反射部材回動手段による可動側反射部材の回動量を
   検出する回動量検出手段と、 前記回動量検出手段によって検出された回動量に合わせ
   て、前記映像表示素子に形成される映像を回転させ、該
   映像の倒れを防止する映像回転手段とを備えることを特
   徴とする頭部又は顔面装着型映像表示装置。