JPH08194187A

JPH08194187A - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JPH08194187A
Application number: JP7005861A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sakaguchi; 昌史坂口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 1996-07-30
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP3551515B2

Abstract

(57)【要約】【目的】誤った使用法による眼の疲労を防止する頭部
装着型表示装置を実現する。【構成】使用者２の眼前に虚像形成光学系３を配置す
る。虚像形成光学系３は、液晶パネル６とバックライト
７からなる画像表示素子８と、赤外光のみ透過する部分
透過ミラーＡ９、拡大光学手段であるレンズ１０から構
成される。部分透過ミラーＡ９の透過軸上であり虚像形
成光学系３の光軸１２相当位置上に瞳検出センサ１４、
および赤外ＬＥＤ１５からなる瞳検出手段を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示素子で形成し
た画像を虚像拡大する頭部装着型の画像表示装置に関
し、特にその虚像形成光学系の左右切り換え及び、装置
本体の傾きを補正する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、映像およびデータディスプレイの
携帯性を高める要請に答えるため、頭部装着型の表示装
置が提案されている。その代表的な一例として、ＵＳＰ
Ｎｏ．５，１６２，８２８、および特開平６−１２１
２５７に記載されている頭部装着型表示装置が知られて
いる。前者はＶｉｒｔｕａｌＶｉｓｉｏｎＳＰＯＲ
Ｔと銘打って、携帯型の頭部装着型表示装置が商品化さ
れており、これは主に一般向け映像表示用のディスプレ
イとして、１枚の液晶表示素子で形成した画像をレンズ
で虚像拡大し、使用者の効き目で虚像を視認すべく構成
されている。また、後者は２枚の液晶表示素子で形成し
た画像をレンズで拡大し、両眼で虚像を視認すべく構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の場合、一般的に
使用者の効き目で虚像を視認することを推奨している。
そのため、虚像を形成する光学系が左右いずれか片方に
固定されており、右側もしくは左側専用となっている。
従って、固定であるため眼幅調整ができず、虚像を視認
する上で特に重要である眼についての影響も大きい。こ
のため、不自然な視線を強いられたり、あるいは、眼球
の回転を司る筋肉が緊張状態を持続することになり疲労
しやすい。また、使用者の瞳の水平方向の正面に虚像を
形成する光学系が配置されて、正確に表示されるように
設計されているため、斜めから視認すると光学系の歪に
よる影響を受け、虚像が歪んでしまう。

【０００４】このように、虚像を形成する光学系が、左
右いずれか片方に固定されている頭部装着型表示装置で
は、上記課題を解決することは不可能である。これでは
汎用性、共用性に乏しく、また、一般向け映像表示用デ
ィスプレイとしては、はなはだ不適切である。

【０００５】また後者においては、両眼で視認するため
眼幅調整機構を設けており、使用者の手動による調整機
構が記載されている。しかし、この調整機構は使用者の
主観によるものであり、それが適切な位置かどうかは判
断がつきにくく、正確な調整も困難である。さらに、装
着するたびに調整する必要があり、その都度、位置が変
わることになる。従ってこれも前者同様、汎用性、共用
性に乏しく、一般向け映像表示用ディスプレイとして
は、はなはだ不適切である。

【０００６】さらに、これらの頭部装着型表示装置は、
一般的に使用者の主観により虚像形成光学系の位置を決
めるため、誤使用や眼の疲労の誘発を招くものである。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、第一に使用者
の瞳と虚像形成光学系の位置ずれを使用者に知らせ、誤
った使用法による眼の疲労を防ぐことを実現することに
ある。

【０００８】第二に使用者の瞳と虚像形成光学系の位置
ずれを自動で補正し、誤った使用法による眼の疲労を防
ぐことを実現することにある。

【０００９】第三に頭部への装着の際に、使用者の瞳と
虚像形成光学系の傾きによる位置ずれを使用者に知ら
せ、誤った使用法による眼の疲労を防ぐことを実現する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の頭部装着型表示装置は、画像表示素子と該
画像表示素子によって形成した画像を虚像拡大する拡大
光学手段からなる虚像形成光学系を装置本体内に収納保
持し、該装置本体を頭部に装着して画像を使用者の眼の
左右いずれか一方で視認する頭部装着型表示装置におい
て、前記装置本体が前記虚像形成光学系を、前記使用者
の左右いずれか一方の眼前に切り換え保持する切り換え
手段を有し、前記虚像形成光学系内に部分透過ミラーを
備え、該部分透過ミラーを介して前記虚像形成光学系の
光軸相当位置に設けた前記使用者の瞳の位置を検出する
ための瞳検出手段と、該瞳検出手段の出力に応じて、前
記虚像形成光学系の略眼幅方向の位置ずれを使用者に知
らせる手段を有することを特徴とする。

【００１１】または、前記切り換え手段が、前記装置本
体に空転保持され前記使用者の略眼幅方向に延伸しネジ
形状を有する軸を備え、該軸の片端に該軸を回転するた
めの駆動手段が係合されるとともに、前記虚像形成光学
系が該軸に螺着嵌合し、前記瞳検出手段の出力に応じて
前記駆動手段を駆動制御するための制御手段を有しても
よい。

【００１２】あるいは、画像表示素子と該画像表示素子
によって形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段から
なる虚像形成光学系を装置本体内に収納保持し、該装置
本体を頭部に装着して画像を視認する頭部装着型表示装
置において、前記装置本体が前記虚像形成光学系を前記
使用者の略眼幅方向に移動するための眼幅調整手段を有
し、前記虚像形成光学系内に部分透過ミラーを備え、該
部分透過ミラーを介して前記虚像形成光学系の光軸相当
位置に設けた前記使用者の瞳の位置を検出するための瞳
検出手段と、該瞳検出手段の出力に応じて、前記虚像形
成光学系の略眼幅方向の位置ずれを使用者に知らせる手
段を有することを特徴とする。

【００１３】または、前記眼幅調整手段が、前記装置本
体に空転保持され前記使用者の略眼幅方向に延伸しネジ
形状を有する軸を備え、該軸の片端に該軸を回転するた
めの駆動手段が係合されるとともに、前記虚像形成光学
系が該軸に螺着嵌合し、前記瞳検出手段の出力に応じて
前記駆動手段を駆動制御するための制御手段を有しても
よい。

【００１４】さらに、前記装置本体がヒンジ手段を介し
て前記使用者に装着され、前記虚像形成光学系が部分透
過ミラーを備え、該部分透過ミラーを介して前記虚像形
成光学系の光軸相当位置に設けた前記使用者の瞳の位置
を検出するための瞳検出手段と、該瞳検出手段の出力に
応じて、前記虚像形成光学系の傾きによる位置ずれを使
用者に知らせる手段を有することを特徴とする。

【００１５】その時、上記それぞれにおいて、前記部分
透過ミラーが、前記画像表示素子からの画像光の偏向を
兼用するとともに、前記部分透過ミラーの透過軸上であ
り、前記虚像形成光学系の光軸相当位置に前記瞳検出手
段を有することがよい。

【００１６】また、前記部分透過ミラーが、前記画像表
示素子と前記使用者の瞳の間の光路上にあり、前記部分
透過ミラーの反射軸上であり、前記虚像形成光学系の光
軸相当位置に前記瞳検出手段を有することがよい。

【００１７】さらに、上記それぞれにおいて、前記位置
ずれを使用者に知らせる手段が、音または、画像表示素
子の画像を消すこと、あるいは画像表示によることを特
徴とする。

【００１８】

【作用】請求項１の構成によれば、虚像形成光学系を使
用者の左右いずれか一方に切り換えられる構造にしたた
め、使用者が虚像を視認する眼を任意に選択でき、汎用
性、共用性に優れている。さらに、切り換え機構と眼幅
調整機構を兼ね備えることが可能となり、位置調整が容
易にでき、しかも機構を簡略化することができる。ま
た、虚像形成光学系内に部分透過ミラーを設け、それを
介して虚像形成光学系の光軸相当位置に瞳検出手段を設
けたため、装置本体を特に大型化することなく使用者の
瞳位置を検出できる。また、使用者の瞳の位置を検出し
位置ずれを知らせることができるため、虚像形成光学系
を容易にしかも正確に眼前に配置することが可能であ
る。これにより誤った配置による眼の疲労を低減でき
る。

【００１９】請求項２の構成によれば、請求項１の内容
に加え、瞳検出手段の出力に応じて、駆動手段に係合さ
れた軸が回転し、虚像形成光学系を移動させる構成であ
り、位置調整が自動で行えるため、装着が容易になり、
脱装着を繰り返し行った際にも再現性がよい。また、位
置ずれによる眼の疲労の誘発を防止でき、不快感を低減
できる。

【００２０】請求項３の構成によれば、両眼で虚像を視
認する頭部装着型表示装置においても、請求項１と同様
に、装置本体を特に大型化することなしに使用者の瞳の
位置を検出し位置ずれを知らせることができるため、眼
幅調整を容易にしかも正確に行うことが可能である。こ
れにより装着が容易になり、脱装着を繰り返し行った際
にも再現性がよい。また、位置ずれによる眼の疲労の誘
発を防止でき、不快感を低減できる。

【００２１】請求項４の構成によれば、請求項３の内容
に加え、請求項２と同様にして眼幅調整が自動で行える
ため、装着が容易になり、脱装着を繰り返し行った際に
も再現性がよい。また、位置ずれによる眼の疲労の誘発
を防止でき、不快感を低減できる。

【００２２】請求項５の構成によれば、請求項１から４
の内容に加え、虚像形成光学系の傾きを使用者に知らせ
るとともに、それを補正するためのヒンジ手段を設けた
ため、容易にしかも正確に虚像形成光学系の傾きを修正
でき、レンズの歪による虚像のケラレや虚像の歪みが防
止できる。また、位置ずれによる眼の疲労や不快感を低
減できる。

【００２３】請求項６の構成によれば、画像表示素子の
画像光の偏向を兼用した部分透過ミラーの透過軸上に瞳
検出手段を設けたため、瞳検出手段の構成が簡略化で
き、装置本体を特に大型化することなく使用者の瞳位置
を検出できる。

【００２４】また請求項７の構成によれば、画像表示素
子と前記使用者の瞳の間の光路上に部分透過ミラーを設
けその反射軸上に瞳検出手段を設けたため、虚像形成光
学系の配置が直線的なものやシースルー型のものにも対
応でき、装置本体を特に大型化することなく使用者の瞳
位置を検出できる。

【００２５】請求項８の構成によれば、請求項１から５
の内容に加え、使用者の瞳と虚像形成光学系の位置ずれ
を知らせる手段が、音による簡易的なものであるため、
装置構成を簡略化できるとともに、使用者にわかりやす
い。

【００２６】さらに請求項９の構成によれば、画像表示
素子の画像を消すことにより、使用者の瞳と虚像形成光
学系の位置ずれによる誤使用の防止に強制力があり、ま
た使用者は周囲の人に影響を与えずに、誤使用を認識で
きる。その結果、眼の疲労の誘発、および不快感を低減
できる上、装置本体の低パワー化にも寄与する。

【００２７】また請求項１０の構成によれば、画像を重
ねて表示することにより、使用者の瞳と虚像形成光学系
の位置ずれによる誤使用の防止に強制力があり、また使
用者は周囲の人に影響を与えず、さらに耳の不自由な人
や喧騒の中であっても誤使用を認識できる。その結果、
眼の疲労の誘発、および不快感を低減できる。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して詳
述する。（実施例１）図１から図３は本発明の第一の実施例を表
す模式図である。図１は上面図、図２は側面図、図３は
内部光学系の拡大図である。

【００２９】図１から図３において、装置本体１は、使
用者２の左右いずれかの眼に対応する前方に虚像形成光
学系３を有する。また、虚像形成光学系３は使用者２の
略眼幅方向に延伸しネジ形状を有する軸Ａ４からなる切
り換え手段に螺着し、保持部５に係合される。

【００３０】虚像形成光学系３は、液晶パネル６とそれ
を後方から照射するためのバックライト７からなる画像
表示素子８と、赤外光のみ透過する部分透過ミラーＡ
９、拡大光学手段であるレンズ１０から構成される。画
像表示素子８によって形成され出射した画像光は、部分
透過ミラーＡ９によって光路を変換され、レンズ１０に
よって使用者の眼１１内に結像される。このとき、レン
ズ１０の物体側焦点よりレンズ１０側に画像表示素子８
の像形成面を配置し、レンズ１０の像側焦点近傍に眼１
１を配置すると、レンズ１０の結像作用により、虚像形
成光学系３の光軸１２の延長線上に、画面情報の拡大虚
像１３を視認することができる。さらに、部分透過ミラ
ーＡ９の透過軸上であり虚像形成光学系３の光軸１２相
当位置上に瞳検出センサ１４、および赤外ＬＥＤ１５か
らなる瞳検出手段を配置する。

【００３１】赤外ＬＥＤ１５から出射した赤外光は、部
分透過ミラーＡ９を透過し使用者の瞳で反射した後、再
び部分透過ミラーＡ９を透過して瞳検出センサ１４で受
光され、その光強度を検出することにより、瞳位置の検
出が可能となる。

【００３２】軸Ａ４は側方に突出したつまみ１６を回転
することによりそれ自身が回転し、装置本体１に対して
空転するため、それと螺着嵌合する虚像形成光学系３を
使用者２の略眼幅方向に移動させることができる。その
際に、虚像形成光学系３に軸Ａ４とは別の案内軸１７、
もしくは、案内面を軸Ａ４と平行方向に設けることで、
より安定に虚像形成光学系３を移動することができる。

【００３３】虚像形成光学系３を左右いずれかに切り換
え配置するときは、使用者２が軸Ａ４のつまみ１６を回
転し、それと連動してバックライト７は消灯する。虚像
１３全体が視認できるおおよその位置へ移動した後、部
分透過ミラーＡ９の後方にある赤外ＬＥＤ１５を点灯
し、瞳検出センサ１４により瞳から反射してくる赤外光
を測光し、制御回路１８にフィードバックする。制御回
路１８では、予め設定してある反射光量と瞳検出センサ
１４からの反射光量データとを比較し、設定値からはず
れている場合には、位置ずれを使用者に知らせる手段に
より使用者２に警告する。この位置ずれを使用者に知ら
せる手段は、ブザー１９等を鳴らす音、またはバックラ
イト７の消灯状態を保持し画像表示素子の画像を消す、
あるいは虚像１３の上に警告表示等の画像表示を重ねる
ことにより使用者２に位置ずれを知らせる。

【００３４】ブザー１９等の音による簡易的なものであ
れば、装置構成を簡略化できるとともに、使用者２にわ
かりやすい。また、画像表示素子８の画像を消すことに
より、使用者２は位置ずれを直さない限り画像を見れな
い状態になるため、使用者２の瞳１１と虚像形成光学系
３の位置ずれによる誤使用の防止に強制力があり、さら
に、使用者は周囲の人に影響を与えずに、誤使用を認識
できる。あるいは、画像を重ねて表示することにより、
使用者は周囲の人に影響を与えず、さらに耳の不自由な
人や喧騒の中であっても誤使用を認識できる。

【００３５】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出手段により瞳の位置に合
わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調節で
き、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳の位
置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、これら
調整機構の構造を簡略化できる。

【００３６】また、画像表示素子８の画像光の偏向を兼
用した部分透過ミラーＡ９の透過軸上であり、虚像形成
光学系の光軸相当位置に瞳検出手段を設けたため、瞳検
出手段の構成が簡略化でき、装置本体１を特に大型化す
ることなく使用者２の瞳位置を検出できる。

【００３７】（実施例２）図４は本発明の第二の実施例
を表す模式図である。図４は内部光学系の拡大図であ
り、虚像形成光学系以外の装置構成は実施例１と同様で
ある。また、構成要素も同様のため同符号を用いて説明
は省略する。

【００３８】虚像形成光学系３は、液晶パネル６とそれ
を後方から照射するためのバックライト７からなる画像
表示素子８と、赤外光のみ反射する部分透過ミラーＡ
９、拡大光学手段であるレンズ１０から構成される。画
像表示素子８によって形成され出射した画像光は、部分
透過ミラーＡ９を透過し、レンズ１０によって使用者の
眼１１内に結像される。このとき、レンズ１０の物体側
焦点よりレンズ１０側に画像表示素子８の像形成面を配
置し、レンズ１０の像側焦点近傍に眼１１を配置する
と、レンズ１０の結像作用により、虚像形成光学系３の
光軸１２の延長線上に、画面情報の拡大虚像１３を視認
することができる。さらに、画像表示素子８と眼１１の
間の光路上に部分透過ミラーＡ９を配置し、部分透過ミ
ラーＡ９の反射光路上であり虚像形成光学系３の光軸１
２相当位置上に瞳検出センサ１４、および赤外ＬＥＤ１
５からなる瞳検出手段を配置する。

【００３９】赤外ＬＥＤ１５から出射した赤外光は、部
分透過ミラーＡ９により反射され、使用者の瞳で反射し
た後、再び部分透過ミラーＡ９で反射されて瞳検出セン
サ１４で受光される。その光強度を検出することによ
り、瞳位置の検出が可能となる。

【００４０】虚像形成光学系３を左右いずれかに切り換
え配置するときは、使用者２が軸Ａ４のつまみ１６を回
転し、それと連動してバックライト７は消灯する。虚像
１３全体が視認できるおおよその位置へ移動した後、部
分透過ミラーＡ９の反射軸上にある赤外ＬＥＤ１５を点
灯し、瞳検出センサ１４により瞳から反射してくる赤外
光を測光し、制御回路１８にフィードバックする。制御
回路１８では、予め設定してある反射光量と瞳検出セン
サ１４からの反射光量データとを比較し、設定値からは
ずれている場合には、実施例１と同様の、位置ずれを使
用者に知らせる手段により使用者２に位置ずれを知らせ
る。

【００４１】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出センサ１４により瞳の位
置に合わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調
節でき、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳
の位置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、こ
れら調整機構の構造を簡略化できる。

【００４２】また、画像表示素子８と使用者２の瞳の間
の光路上の反射軸上に部分透過ミラーＡ９を設けたた
め、図４に示すような虚像形成光学系３の配置が直線的
なものにも対応でき、装置本体１を特に大型化すること
なく使用者２の瞳位置を検出できる。

【００４３】（実施例３）図５は本発明の第三の実施例
を表す模式図である。図５は内部光学系の拡大図であ
り、虚像形成光学系以外の装置構成は実施例１と同様で
ある。また、構成要素も同様のため同符号を用いて説明
は省略する。

【００４４】虚像形成光学系３は、液晶パネル６とそれ
を後方から照射するためのバックライト７からなる画像
表示素子８と、画像光と外光を適度に合成するための部
分透過ミラーＡ９、および、赤外光のみ反射する部分透
過ミラーＢ２３、拡大光学手段であるレンズ１０から構
成される。画像表示素子８によって形成され出射した画
像光は、部分透過ミラーＢ２３を透過した後、部分透過
ミラーＡ９によって光路を変換され、レンズ１０によっ
て使用者の眼１１内に結像される。このとき、レンズ１
０の物体側焦点よりレンズ１０側に画像表示素子８の像
形成面を配置し、レンズ１０の像側焦点近傍に眼１１を
配置すると、レンズ１０の結像作用により、虚像形成光
学系３の光軸１２の延長線上に、画面情報の拡大虚像１
３を視認することができる。さらに、部分透過ミラーＢ
２３の反射軸上であり虚像形成光学系３の光軸１２相当
位置上に瞳検出センサ１４、および赤外ＬＥＤ１５から
なる瞳検出手段を配置する。

【００４５】赤外ＬＥＤ１５から出射した赤外光は、部
分透過ミラーＢ２３で反射しさらに、部分透過ミラーＡ
９で反射され、使用者の瞳で反射した後、再び部分透過
ミラーＡ９で反射し、部分透過ミラーＢ２３で反射して
瞳検出センサ１４で受光され、その光強度を検出するこ
とにより、瞳位置の検出が可能となる。

【００４６】虚像形成光学系３を左右いずれかに切り換
え配置するときは、使用者２が軸Ａ４のつまみ１６を回
転し、それと連動してバックライト７は消灯する。虚像
１３全体が視認できるおおよその位置へ移動した後、部
分透過ミラーＡ９、および部分透過ミラーＢ２３の反射
軸上にある赤外ＬＥＤ１５を点灯し、瞳検出センサ１４
により瞳から反射してくる赤外光を測光し、制御回路１
８にフィードバックする。制御回路１８では、予め設定
してある反射光量と瞳検出センサ１４からの反射光量デ
ータとを比較し、設定値からはずれている場合には、実
施例１と同様の、位置ずれを使用者に知らせる手段によ
り使用者２に位置ずれを知らせる。

【００４７】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出手段により瞳の位置に合
わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調節で
き、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳の位
置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、これら
調整機構の構造を簡略化できる。

【００４８】また、部分透過ミラーＡ９の反射軸上に部
分透過ミラーＢ２３を設けたため、瞳検出手段が視界を
妨げることなく、図５に示すようなシースルー型の虚像
形成光学系３にも対応でき、また部分透過ミラーＢ２３
への光線の入射角を小さくしたため、装置本体１を特に
大型化することなく使用者２の瞳位置を検出できる。

【００４９】なお、外光視認にあたりレンズ１０のパワ
ーを打ち消す必要があれば、図５における部分透過ミラ
ーＡ９の透過軸上に、レンズ１０のパワーを打ち消す別
のレンズを配置すればよい。

【００５０】（実施例４）図６から図８は本発明の第四
の実施例を表す模式図である。図６は上面図、図７は側
面図、図８は内部光学系の拡大図である。尚、虚像形成
光学形３の内部構造は実施例１と同様であるため同符号
を用いて説明は省略する。

【００５１】同図において、装置本体１は、使用者２の
左右いずれかの眼に対応する前方に虚像形成光学系３を
有する。また、虚像形成光学系３は、装置本体１に空転
保持され使用者２の略眼幅方向に延伸しネジ形状を有す
る軸Ａ４に螺着し、保持部５に係合される。

【００５２】軸Ａ４はその側方に駆動手段であるモータ
２０を有し、モータ２０を駆動させることにより軸Ａ４
は回転し、装置本体１に対して空転するため、それに螺
着勘合する虚像形成光学系３を使用者２の略眼幅方向に
移動させることができる。その際に、虚像形成光学系３
に軸Ａ４とは別の案内軸１７、もしくは、案内面を軸Ａ
４と平行方向に設けることで、より安定に虚像形成光学
系３を移動することができる。

【００５３】虚像形成光学系３を左右いずれかに移動し
配置するときは、バックライト７を消灯し、瞳検出セン
サ１４により瞳の位置を検出し、制御手段である制御回
路１８にフィードバックする。制御回路１８では、予め
設定してある反射光量と瞳検出センサ１４からの反射光
量データとを比較する。制御回路１８はデータを比較す
るとともに、モータ２０の駆動を制御し虚像形成光学系
３を移動する。

【００５４】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出センサ１４により瞳の位
置に合わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調
節でき、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳
の位置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、こ
れら調整機構の構造を自動にし簡略化できる。

【００５５】さらに、位置調整が自動で行えるため、装
着が容易になり、脱装着を繰り返し行った際にも再現性
がよい。

【００５６】なお、瞳検出手段の位置は、本実施例に限
らず、実施例２または実施例３の位置でも同様であるこ
とは自明である。

【００５７】（実施例５）図９、図１０は本発明の第五
の実施例を表す模式図である。図９は上面図、図１０は
側面図である。尚、虚像形成光学形３の内部構造は実施
例１または、実施例２と同様であるため同符号を用いて
説明は省略する。

【００５８】図９、図１０において、装置本体１は、使
用者２の両眼に対応する前方に一対の虚像形成光学系３
を有する。また、虚像形成光学系３は、装置本体１に空
転保持され使用者２の略眼幅方向に延伸し、略眼幅方向
の中心から対称なネジ形状を有する軸Ｂ２１からなる切
り換え手段に螺着して装置本体１に保持され保持部５に
係合される。

【００５９】軸Ｂ２１は側方に突出したつまみ１６を回
転することによりそれ自身が回転し、装置本体１に対し
て空転するため、それと螺着嵌合する一対の虚像形成光
学系３を使用者２の略眼幅方向に対称に移動、すなわち
眼幅調整させることができる。その際に、虚像形成光学
系３に軸Ｂ２１とは別の案内軸１７、もしくは、案内面
を軸Ｂ２１と平行方向に設けることで、より安定に虚像
形成光学系３を移動することができる。

【００６０】虚像形成光学系３を使用者２の眼前に配置
するよう眼幅調整をするときは、使用者２が軸Ｂ２１の
つまみ１６を回転し、それと連動してバックライト７は
消灯する。虚像１３全体が視認できるおおよその位置へ
移動した後、部分透過ミラーＡ９の透過軸上にある赤外
ＬＥＤ１５を点灯し、瞳検出センサ１４により瞳から反
射してくる赤外光を測光し、制御回路１８にフィードバ
ックする。制御回路１８では、予め設定してある反射光
量と瞳検出センサ１４からの反射光量データとを比較
し、設定値からはずれている場合には、実施例１と同様
の位置ずれを使用者２に知らせる手段により使用者２に
位置ずれを知らせる。

【００６１】なお、瞳検出手段は一対の虚像形成光学系
３の両方に設けても片方に設けてもよく、後者の場合
は、装置本体１を鼻等により位置出しする構造を併用す
ることにより、片方の瞳検出により両眼とも位置合わせ
が可能である。

【００６２】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出手段により瞳の位置に合
わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調節で
き、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳の位
置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、これら
調整機構の構造を簡略化できる。

【００６３】なお、瞳検出手段の位置は、本実施例に限
らず、実施例２または実施例３の位置でも同様であるこ
とは自明である。

【００６４】（実施例６）図１１、図１２は本発明の第
六の実施例を表す模式図である。図１１は上面図、図１
２は側面図である。尚、虚像形成光学形３の内部構造は
実施例１または、実施例２と同様であるため同符号を用
いて説明は省略する。

【００６５】図１１、図１２において、装置本体１は、
使用者２の両眼に対応する前方に一対の虚像形成光学系
３を有する。また、虚像形成光学系３は、装置本体１に
空転保持され使用者２の略眼幅方向に延伸し、略眼幅方
向の中心から対称なネジ形状を有する軸Ｂ２１からなる
切り換え手段に螺着して装置本体１に保持され保持部５
に係合される。

【００６６】軸Ｂ２１はその側方に駆動手段であるモー
タ２０を有し、モータ２０を駆動させることにより軸Ｂ
２１は回転し、装置本体１に対して空転するため、それ
と螺着嵌合する一対の虚像形成光学系３を使用者２の略
眼幅方向に対称に移動、すなわち眼幅調整させることが
できる。その際に、虚像形成光学系３に軸Ｂ２１とは別
の案内軸１７、もしくは、案内面を軸Ｂ２１と平行方向
に設けることで、より安定に虚像形成光学系３を移動す
ることができる。

【００６７】虚像形成光学系３を使用者２の眼前に配置
するよう眼幅調整をするときは、バックライト７を消灯
し、瞳検出センサ１４により瞳の位置を検出し、制御手
段である制御回路１８にフィードバックする。制御回路
１８では、予め設定してある反射光量と瞳検出センサ１
４からの反射光量データとを比較する。制御回路１８は
データを比較するとともに、モータ２０の駆動を制御し
虚像形成光学系３を移動する。

【００６８】なお、瞳検出手段は一対の虚像形成光学系
３の両方に設けても片方に設けてもよく、後者の場合
は、装置本体１を鼻等により位置出しする構造を併用す
ることにより、片方の瞳検出により両眼とも位置合わせ
が可能である。

【００６９】このように、使用者２の略眼幅方向に虚像
形成光学系３を移動し、瞳検出センサ１４により瞳の位
置に合わせて虚像形成光学系３の位置を正確で容易に調
節でき、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の瞳
の位置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、こ
れら調整機構を自動にし構造を簡略化できる。

【００７０】さらに、位置調整が自動で行えるため、装
着が容易になり、脱装着を繰り返し行った際にも再現性
がよい。

【００７１】なお、瞳検出手段の位置は、本実施例に限
らず、実施例２または実施例３の位置でも同様であるこ
とは自明である。

【００７２】（実施例７）図１３、図１４は本発明の第
七の実施例を表す模式図であり、図１３は上面図、図１
４は側面図である。尚、虚像形成光学形３の内部構造、
および装置本体１は上記実施例すべてに同様であるため
同符号を用いて説明は省略する。

【００７３】図１３、図１４において、装置本体１はヒ
ンジ部２２によって保持部５に係合される。これによ
り、装置本体１はヒンジ部２２を介して、保持部５に対
する角度を可変でき、すなわち虚像形成光学系３の眼１
１に対する傾きを補正できる。

【００７４】虚像形成光学系３の傾きを補正するとき
は、部分透過ミラーＡ９の透過軸上にある赤外ＬＥＤ１
５を点灯し、瞳検出センサ１４により瞳から反射してく
る赤外光を測光し、制御回路１８にフィードバックす
る。制御回路１８では、予め設定してある反射光量と瞳
検出センサ１４からの反射光量データとを比較し、設定
値からはずれている場合には、実施例１と同様の位置ず
れを使用者に知らせる手段により使用者２に位置ずれを
知らせる。

【００７５】使用者２は、位置ずれを使用者に知らせる
手段による警告が解除されるようにヒンジ部２２によっ
て装置本体１、すなわち虚像形成光学系３の傾きを調整
すればよい。

【００７６】このように、瞳検出センサ１４により瞳の
位置に合わせて虚像形成光学系３の傾きを正確で容易に
補正でき、無理な眼球運動をとらないため、使用者２の
瞳の位置との不適合による眼の疲労を解消できる上に、
これら調整機構の構造を簡略化できる。

【００７７】さらに、ヒンジ部２２を中心に保持部５側
に折り畳むことにより、コンパクトに収納することがで
きる。

【００７８】なお、上述した傾き補正のための構成は、
単独で用いることも可能であるが、前述の実施例１から
実施例６と併用することにより、水平方向、傾きの両者
の正確で容易な位置出しが可能となり、最も疲労を軽減
することができる。

【００７９】また、その際、瞳検出手段は単一のものを
使用すればよい。

【００８０】さらに、瞳検出手段の位置は、本実施例に
限らず、実施例２または実施例３の位置でも同様であ
る。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の頭部装着
型表示装置は、虚像形成光学系を使用者の左右いずれか
一方に切り換えられる構造にしたため、使用者が虚像を
視認する眼を任意に選択でき、汎用性、共用性に優れて
いる。さらに、切り換え機構と眼幅調整機構を兼ね備え
ることが可能となり、位置調整が容易にでき、しかも機
構を簡略化することができる。また、虚像形成光学系内
に部分透過ミラーを設け、それを介して虚像形成光学系
の光軸相当位置に瞳検出手段を設けたため、装置本体を
特に大型化することなく使用者の瞳位置を検出できる。
また、使用者の瞳の位置を検出し位置ずれを知らせるこ
とができるため、虚像形成光学系を容易にしかも正確に
眼前に配置することが可能である。これにより誤った配
置による眼の疲労を低減できる。

【００８２】さらに、瞳検出手段の出力に応じて、駆動
手段に係合された軸が回転し、虚像形成光学系を移動さ
せる構成であり、位置調整が自動で行えるため、装着が
容易になり、脱装着を繰り返し行った際にも再現性がよ
い。また、位置ずれによる眼の疲労の誘発を防止でき、
不快感を低減できる。

【００８３】また、両眼で虚像を視認する頭部装着型表
示装置においても、装置本体を特に大型化することなし
に使用者の瞳の位置を検出し位置ずれを知らせることが
できるため、眼幅調整を容易にしかも正確に行うことが
可能である。これにより装着が容易になり、脱装着を繰
り返し行った際にも再現性がよく、位置ずれによる眼の
疲労の誘発を防止でき、不快感を低減できる。

【００８４】この場合においても、駆動手段に係合され
た軸を回転制御する構成にすることにより、眼幅調整が
自動で行えるため、装着が容易になり、脱装着を繰り返
し行った際にも再現性がよい。また、位置ずれによる眼
の疲労の誘発を防止でき、不快感を低減できる。

【００８５】また、虚像形成光学系の傾きを使用者に知
らせるとともに、それを補正するためのヒンジ手段を設
けたため、容易にしかも正確に虚像形成光学系の傾きを
修正でき、レンズの歪による虚像のケラレや虚像の歪み
が防止できる上に、位置ずれによる眼の疲労や不快感を
低減できる。

【００８６】さらに、画像表示素子の画像光の偏向を兼
用した部分透過ミラーの透過軸上に瞳検出手段を設けた
ため、瞳検出手段の構成が簡略化でき、装置本体を特に
大型化することなく使用者の瞳位置を検出できる。

【００８７】また、画像表示素子と前記使用者の瞳の間
の光路上に部分透過ミラーを設けその反射軸上に瞳検出
手段を設けたため、虚像形成光学系の配置が直線的なも
のやシースルー型のものにも対応でき、装置本体を特に
大型化することなく使用者の瞳位置を検出できる。

【００８８】さらに、使用者の瞳と虚像形成光学系の位
置ずれを知らせる手段が、音による簡易的なものである
ため、装置構成を簡略化できるとともに、使用者にわか
りやすい。

【００８９】あるいは、使用者の瞳と虚像形成光学系の
位置ずれを知らせる手段を画像表示素子の画像を消すこ
とにしたため、使用者の瞳と虚像形成光学系の位置ずれ
による誤使用の防止に強制力があり、また使用者は周囲
の人に影響を与えずに、誤使用を認識できる。その結
果、眼の疲労の誘発、および不快感を低減できる上、装
置本体の低パワー化にも寄与する。

【００９０】また、同手段を画像を重ねて表示すること
にしたため、使用者の瞳と虚像形成光学系の位置ずれに
よる誤使用の防止に強制力があり、また使用者は周囲の
人に影響を与えず、さらに耳の不自由な人や喧騒の中で
あっても誤使用を認識できる。その結果、眼の疲労の誘
発、および不快感を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を表す模式的上面図。

【図２】本発明の第一の実施例を表す模式的側面図。

【図３】本発明の第一の実施例を表す光学系の拡大図。

【図４】本発明の第二の実施例を表す光学系の拡大図。

【図５】本発明の第三の実施例を表す光学系の拡大図。

【図６】本発明の第四の実施例を表す模式的上面図。

【図７】本発明の第四の実施例を表す模式的側面図。

【図８】本発明の第四の実施例を表す光学系の拡大図。

【図９】本発明の第五の実施例を表す模式的上面図。

【図１０】本発明の第五の実施例を表す模式的側面図。

【図１１】本発明の第六の実施例を表す模式的上面図。

【図１２】本発明の第六の実施例を表す模式的側面図。

【図１３】本発明の第七の実施例を表す模式的上面図。

【図１４】本発明の第七の実施例を表す模式的側面図。

【符号の説明】

１装置本体２使用者３虚像形成光学系４軸Ａ５保持部６液晶パネル７バックライト８画像表示素子９部分透過ミラーＡ１０レンズ１１眼１２光軸１３虚像１４瞳検出センサ１５赤外ＬＥＤ１６つまみ１７案内軸１８制御回路１９ブザー２０モータ２１軸Ｂ２２ヒンジ部２３部分透過ミラーＢ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示素子と該画像表示素子によって
形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段からなる虚像
形成光学系を装置本体内に収納保持し、該装置本体を頭
部に装着して画像を使用者の眼の左右いずれか一方で視
認する頭部装着型表示装置において、前記装置本体が前
記虚像形成光学系を、前記使用者の左右いずれか一方の
眼前に切り換え保持する切り換え手段を有し、前記虚像
形成光学系内に部分透過ミラーを備え、該部分透過ミラ
ーを介して前記虚像形成光学系の光軸相当位置に設けた
前記使用者の瞳の位置を検出するための瞳検出手段と、
該瞳検出手段の出力に応じて、前記虚像形成光学系の略
眼幅方向の位置ずれを使用者に知らせる手段を有するこ
とを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項２】前記切り換え手段が、前記装置本体に空
転保持され前記使用者の略眼幅方向に延伸しネジ形状を
有する軸を備え、該軸の片端に該軸を回転するための駆
動手段が係合されるとともに、前記虚像形成光学系が該
軸に螺着嵌合し、前記瞳検出手段の出力に応じて前記駆
動手段を駆動制御するための制御手段を有することを特
徴とする、請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項３】画像表示素子と該画像表示素子によって
形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段からなる虚像
形成光学系を装置本体内に収納保持し、該装置本体を頭
部に装着して画像を視認する頭部装着型表示装置におい
て、前記装置本体が前記虚像形成光学系を前記使用者の
略眼幅方向に移動するための眼幅調整手段を有し、前記
虚像形成光学系内に部分透過ミラーを備え、該部分透過
ミラーを介して前記虚像形成光学系の光軸相当位置に設
けた前記使用者の瞳の位置を検出するための瞳検出手段
と、該瞳検出手段の出力に応じて、前記虚像形成光学系
の略眼幅方向の位置ずれを使用者に知らせる手段を有す
ることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】前記眼幅調整手段が、前記装置本体に空
転保持され前記使用者の略眼幅方向に延伸しネジ形状を
有する軸を備え、該軸の片端に該軸を回転するための駆
動手段が係合されるとともに、前記虚像形成光学系が該
軸に螺着嵌合し、前記瞳検出手段の出力に応じて前記駆
動手段を駆動制御するための制御手段を有することを特
徴とする、請求項３に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項５】画像表示素子と該画像表示素子によって
形成した画像を虚像拡大する拡大光学手段からなる虚像
形成光学系を装置本体内に収納保持し、該装置本体を頭
部に装着して画像を視認する頭部装着型表示装置におい
て、前記装置本体がヒンジ手段を介して前記使用者に装
着され、前記虚像形成光学系が部分透過ミラーを備え、
該部分透過ミラーを介して前記虚像形成光学系の光軸相
当位置に設けた前記使用者の瞳の位置を検出するための
瞳検出手段と、該瞳検出手段の出力に応じて、前記虚像
形成光学系の傾きによる位置ずれを使用者に知らせる手
段を有することを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項６】前記部分透過ミラーが、前記画像表示素
子からの画像光の偏向を兼用するとともに、前記部分透
過ミラーの透過軸上であり、前記虚像形成光学系の光軸
相当位置に前記瞳検出手段を有することを特徴とする、
請求項１または、３または５に記載の頭部装着型表示装
置。
【請求項７】前記部分透過ミラーが、前記画像表示素
子と前記使用者の瞳の間の光路上にあり、前記部分透過
ミラーの反射軸上であり、前記虚像形成光学系の光軸相
当位置に前記瞳検出手段を有することを特徴とする、請
求項１または、３または５に記載の頭部装着型表示装
置。
【請求項８】前記位置ずれを使用者に知らせる手段
が、音であることを特徴とする、請求項１または、３ま
たは５に記載の頭部装着型表示装置。
【請求項９】前記位置ずれを使用者に知らせる手段
が、画像表示素子の画像を消すことであることを特徴と
する、請求項１または、３または５に記載の頭部装着型
表示装置。
【請求項１０】前記位置ずれを使用者に知らせる手段
が、画像表示によることを特徴とする、請求項１また
は、３または５に記載の頭部装着型表示装置。