JPH1195159A

JPH1195159A - 光学視覚装置

Info

Publication number: JPH1195159A
Application number: JP25037197A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Suzuki; 良明鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスプレイ部の小型軽量化、衝撃等に対す
る内部の保護、及び作業効率の向上。【解決手段】少なくとも左右一対の光学系が１つの鏡
枠２０７により一体的に保持されるようにして部品点数
及び総重量等を削減し、光学系の管理を簡略化する。ま
た、ユニット化された鏡枠２０７を、ディスプレイ部の
内部において例えばゴムブッシュなどの弾性体を介在さ
せる等して揺動可能に支持する構造とし、ディスプレイ
部の筐体が歪んだような状態となってもこの影響がほと
んど鏡枠２０７に及ばないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば頭部に装着
された状態において顔面の前方に位置するディスプレイ
を見ることにより映像を鑑賞するようにされた光学視覚
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学視覚装置として、左右一対の
カラー液晶ディスプレイ（以降、ＬＣＤ(Liquid Crysta
l Display)という）に表示された映像を、頭部に装着し
た状態のもとで、一対の接眼レンズ等から成る光学系を
介して拡大して視るようにされた、いわゆるヘッドマウ
ントディスプレイ装置が普及してきている。

【０００３】このようなヘッドマウントディスプレイ装
置において、実際にユーザが映像を見るために設けられ
るディスプレイ部としては、バックライトと、このバッ
クライトで照射される透過型の一対のカラーＬＣＤと、
この一対のＬＣＤに表示された映像を、一対の接眼レン
ズ側に反射するための反射鏡を備えており、上記バック
ライトの照射によって一対のＬＣＤに表示された映像
を、同じく一対の接眼レンズで拡大して、ユーザの左右
の眼の網膜に対して投影させるようにしている。これに
より、ユーザはあたかも数メートル先にある大画面を見
るようにして映像を視ることが可能となる。

【０００４】図７は、従来としてのヘッドマウントディ
スプレイ装置を示す斜視図である。この図に示すヘッド
マウントディスプレイ装置１Ａは、ディスプレイ部２
と、このディスプレイ部２と連結部４を介して連結され
た装着部３よりなる。ディスプレイ部２は、当該ヘッド
マウントディスプレイ装置１Ａを頭部に装着した状態の
もとで、ユーザが映像を観察するための部位とされ、こ
の場合には、図に分解して示すように、メインボディ部
２４０に対して上キャビネット２０１及び前パネル２０
３が筐体として取り付けられて構成される。装着部３
は、ユーザの頭部に装着するために設けられる機構部位
であり、この装着部３をユーザの頭部に適正に装着する
ことにより、ディスプレイ部２が、ユーザの顔面の前方
において両眼に対応する位置にて保持されるようになっ
ている。そして、この図には示されない、ディスプレイ
部２の背面側キャビネットに設けられた左右一対の窓部
２５０ａ、２５０ａを覗くことにより、表示映像を視る
ようにされている。

【０００５】メインボディ部２４０の内部構造につい
て、図８及び図９を参照して説明する。メインボディ部
２５０の内部は、図８に示すように、１つのメインフレ
ーム２７０と、このメインフレーム２７０の下面側に対
して取り付けられる左右一対の鏡筒２５０，２５０と、
メインフレーム２７０の上面側に対して取り付けられる
左右一対のＬＣＤホルダ２６０、及びＬＣＤホルダ２６
０の上部に配置されてメインフレーム２７０に対して固
定されるようにして取り付けられるメイン基板２８０よ
り成る。

【０００６】図９には、上記メインボディ部２５０の内
部の構成部分のうち、左又は右の何れか一方に対応する
１組の鏡筒２５０及びＬＣＤホルダ２６０を抜き出して
示している。鏡筒２５０には、後述するＬＣＤ２６１に
より表示された画像を虚像に拡大するためのレンズ及び
ハーフミラー等から成る光学系が取り付けられている。
この鏡筒２５０の上面パネル２５１にはＬＣＤホルダ２
６０の下部が位置する開口部２５２が形成されている。
この開口部２５２に対しては、ＬＣＤホルダ２６０の下
端部が摺動自在で、かつ隙間が無いようにされた状態で
当接可能とされている。また、開口部２５２の左右両側
には、位置調整ピン２５４、２５４が突出形成されてお
り、更にその前後には、各一対のボス２５５，２５５が
２組突出形成されている。また、鏡筒２５０上面部の左
右両縁に形成されるネジ穴２５３，２５３は、ネジＮ１
によりメインフレーム２７０に対して鏡筒２５０を固定
するために設けられる。また、ネジ穴２５３，２５３の
近傍に形成されている左右一対の位置決めピンは、メイ
ンフレーム２７０に対して鏡筒２５０を固定する際の位
置決めに用いられる。

【０００７】図９に示すＬＣＤホルダ２６０は、透過型
のカラーのＬＣＤ２６１や拡散板、偏光板等を支持する
ユニットとされる。このＬＣＤホルダ２６０の左右に
は、一対の位置調整孔２６２が形成されると共に、この
位置調整孔２６２の両側にはそれぞれ一対のネジ穴２６
３、２６３が形成されている。

【０００８】これら鏡筒２５０及びＬＣＤホルダ２６０
は、図８に示すメインフレーム２７０に対して、次のよ
うにして取り付けられる。例えば、先ずメインフレーム
２７０に対して鏡筒２５０が適切に位置決めされた状態
のもとで、ネジ穴２５３，２５３に対して下側からネジ
Ｎ１を貫通させてメインフレーム２７０に対してネジ止
めを行うことで、鏡筒２５０がメインフレーム２７０に
対して固定される。この状態では、鏡筒２５０の開口部
２５２とメインフレーム２７０に形成されている開口部
２７１とが連通するような状態が得られている。

【０００９】続いては、上記のようにして鏡筒２５０が
取り付けられたメインフレーム２７０に開口部２７１の
部分に対して、その下端部をあてがうようにしてＬＣＤ
ホルダ２６０を適切に配置する。このとき、ＬＣＤホル
ダ２６０の下端部が鏡筒２５０の開口部２５２に対して
摺動自在で、かつ隙間が無いようにされた状態で当接し
ており、また、鏡筒２５０の位置調整ピン２５４，２５
４がそれぞれＬＣＤホルダ２６０の位置調整孔の２６２
に遊挿されることによりＬＣＤホルダ２６０が仮止めさ
れている状態にある。この状態の元で、ＬＣＤホルダ２
６０を図８に示す矢印Ｘ，Ｙ，Ｚで示す各方向に動かす
ようにしてＬＣＤ２６１の位置調整を行った後、ＬＣＤ
２６１の各ネジ穴２６３に対してそれぞれ貫通させたネ
ジ（図示せず）を、鏡筒２５０の各ボスに対してネジ止
めする。この取り付け作業が左右の各鏡筒２５０、及び
ＬＣＤホルダ２６０について行われることで、図８に示
ようにしてメインフレーム２７０に対して左右一対の鏡
筒２５０及びＬＣＤホルダ２６０が固定的に取り付けら
れることになる。

【００１０】このようにして左右一対の鏡筒２５０及び
ＬＣＤホルダ２６０が取り付けられたメインフレーム２
７０に対しては、続いて図８に示すメイン基板２８０が
取り付けられることになる。このメイン基板２８０は、
例えば主として表示デバイスを駆動するための駆動回路
が備えられているものとされ、基板部２８１に対して
は、所要の回路部を形成する素子群と、この透過型ＬＣ
Ｄにバックライトを照射するためのバックライト用電源
部２８２等が取り付けられているものとされる。この場
合、メイン基板２８０の下部には、その上側からリフレ
クタ２９１に覆われるようにしてバックライト２９０が
取り付けられている。

【００１１】このメイン基板２８０には下端部の左右両
端前方において一対の位置決め孔２８３，２８３が備え
られており、この位置決め孔２８３，２８３をメインフ
レーム２７０の位置決めピン２７２に挿入させて位置決
めするようにされる。この状態では、バックライト２９
０が、左右一対のＬＣＤ２６１の上側に位置するように
される。この状態において、メインフレーム２７０の所
定箇所（例えば複数箇所）の下側からネジＮ２を貫通さ
せるようにして、メイン基板２８０のフレームに対して
ネジ止めすることで、メイン基板２８０を固定するよう
にされる。なお、メイン基板２８０と左右一対のＬＣＤ
２６１（ＬＣＤホルダ２６０）とは、それぞれフラット
ケーブル２８４により電気的に接続されている。

【００１２】これまでの工程により、鏡筒２５０，２５
０、ＬＣＤホルダ２６０，２６０、及びメイン基板２８
０がメインフレーム２７０に対して一体的に取り付けら
れると、このメインフレーム２７０をメインボディ部２
４０の筐体内に適正に配置して納め、例えばメインフレ
ーム２７０の後ろ側の左右に設けられたフレーム固定用
ネジ穴２７３，２７３に対してネジ（図示せず）を貫通
させて、メインボディ部２４０の筐体の所定箇所にネジ
止めするようにされる。これにより、図７に示すように
して、メインボディ部２４０内に対して図８に示した各
パーツが組み合わされた状態で固定的に取り付けられる
ことになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図７〜
図９に示した構造のヘッドマウントディスプレイ装置１
Ａでは、ディスプレイ部２の内部構造として、左右でそ
れぞれ独立した２つの光学ブロック、即ち、鏡筒２５
０，２５０を有しており、これら２つの鏡筒を１つのメ
インフレーム２７０に対して固定するようにしている。
このため、例えばメインフレーム２７０については左右
の光学系の精度維持等のために充分な剛性が必要であ
り、そのサイズも比較的大きく、かつ相応の重量も有し
ていた。また、２つの鏡筒２５０，２５０をメインフレ
ーム２７０に固定したり、メインフレーム２７０をメイ
ンボディ部２４０に対して固定するためにビスやネジ等
を用いるようにしていることで、それだけ、部品点数が
増加すると共に、取り付けのためのスペースの確保も必
要とされていた。

【００１４】また、ヘッドマウントディスプレイ装置で
は光学系を形成するレンズ等をはじめとする部品の性能
の左右のばらつきをある範囲内にとどめる必要がある
が、ヘッドマウントディスプレイ装置１Ａのように左右
の鏡筒がそれぞれ独立している場合、例えば左右の光学
系について、上記のような光学系の特性を考慮してレン
ズ等を選別して左右１対の鏡筒を組み立てた後は、最終
的に図８に示す状態に組み上げるまでは、常にこれら左
右１対の鏡筒の組ごとに管理する必要が生じることにな
る。

【００１５】このように、図７〜図９に示したヘッドマ
ウントディスプレイ装置１Ａの構成では、ディスプレイ
部２の小型軽量化が困難であると共に、組立時における
工程数が増加したり、製造工程のもとでのパーツ管理が
煩雑化するという製造能率上の問題を抱えている。

【００１６】更に、図７〜図９にて説明したようなディ
スプレイ部２においては、例えば衝撃が与えられる等し
て、ディスプレイ部２に対して外部から負荷がかかって
筐体に歪みが生じたような場合、筐体に直接ネジ止め固
定されているメインフレーム２７０等にも歪みが生じや
すいことになる。これによって、メインフレーム２７０
に対して固定されている光学系、即ち鏡筒にも物理的な
ずれ等が生じる可能性があり、それだけ製品としての信
頼性の向上も妨げられることになる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記した
課題を解決するため、画像表示を行う表示手段とこの表
示手段により表示される画像を虚像として拡大する左右
一対の光学系からなる光学視覚手段が内部に備えられ、
当該光学視覚装置が頭部に装着された状態において虚像
として拡大された表示画像が視認可能な位置状態にある
ようにされるディスプレイ部を有した光学視覚装置とし
て、このディスプレイ部の内部においては、光学視覚手
段を形成する所定部位のうち、少なくとも左右一対の光
学系を一体的に保持することのできる１つの保持部材を
設けることとした。また、上記保持部材を、ディスプレ
イ部の内部において揺動可能な状態で支持する支持手段
を設けることとし、例えばこの支持手段は、光学視覚手
段を形成する所定部位が取り付けられた保持部材におい
てほぼ重心とされる位置に対して設けられる被支持部
と、この被支持部に対応してディスプレイ部の筐体の内
壁側の所定位置に形成された支持部とを、弾性部材を介
して連結するように構成することとした。

【００１８】上記構成によれば、先ず、左右一対の光学
系が１つの保持部材により一体的に保持されることにな
るため、例えば左右の光学系をそれぞれ独立的に備えた
２つの鏡筒を１つのメインフレームに取り付ける場合よ
りも、部品点数及びその総量が削減されることになる。
また、この保持部材を、ディスプレイ部の内部におい
て、その支持部位の機構により制限される範囲内で揺動
可能に支持するようにしたことで、保持部材はディスプ
レイ部の筐体内部においてその動きが固定的に制限され
ずに、ある程度の遊びを有した状態が得られることにな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態のヘ
ッドマウントディスプレイ装置の外観を示す斜視図であ
る。この図に示すヘッドマウントディスプレイ装置１
は、ユーザが映像を視るための部位であるディスプレイ
部２と、当該ヘッドマウントディスプレイ装置１をユー
ザの頭部に装着するための装着部３からなる。これらデ
ィスプレイ部２及び装着部３は連結部４により連結され
ることにより一体化されており、当該ヘッドマウントデ
ィスプレイ装置１が頭部に装着された状態では、ディス
プレイ部２はユーザの顔面の前面部における両眼に対応
する位置にあるようにして支持される。

【００２０】ディスプレイ部２内部には、後述するよう
にして、カラーの透過型ＬＣＤ及びバックライト等から
成る表示デバイス、レンズやハーフミラー等から成る光
学系、及び表示デバイスを駆動するための回路系等が備
えられている。また、ディスプレイ部２の筐体は、上キ
ャビネット２０１、下キャビネット２０２、前パネル２
０３及び、後キャビネット２０４が組み合わされて形成
される。なお、ここでは図示しないが、後キャビネット
２０４においては、ユーザが画像を視るための左右一対
の透明性を有する窓部２０５，２０５がはめ込まれるよ
うにして設けられている。本実施の形態においては、上
記キャビネット及びパネル部分のうち、後キャビネット
２０４は例えばＡＢＳ樹脂などの合成樹脂により形成さ
れ、上キャビネット２０１及び下キャビネット２０２
は、マグネシウム等の金属系の材質により形成される。
つまり、後キャビネット２０４については熱伝導性の低
いとされる材質を用い、上キャビネット２０１及び下キ
ャビネット２０２については熱伝導性が高いとされる材
質を用いるようにされる。

【００２１】装着部３においては、先ず、装着時におい
ては頭部前側に位置するとされる前フレーム３１が設け
られる。この前フレーム３１の中央下部は連結部４と連
結されており、その中央上部には装着時においてユーザ
の額に当接する額パッド３７が設けられる。また、前フ
レーム３１の両端はヒンジ３１ａ，３１ａを介してサイ
ドフレーム３２と連結される。サイドフレーム３２は、
その上部において頭頂パッド３５の両端を伸縮ベルト３
６を介して支持すると共に、その後部両端に対して長さ
調節部３４，３４が設けられる。頭頂パッド３５は、装
着時においてユーザの頭頂部に当接することにより当該
ヘッドマウントディスプレイ装置１を支持する部位とさ
れ、両端の伸縮ベルト３６，３６により、ユーザの頭部
のサイズに応じて長さが調節可能とされている。長さ調
節部３４，３４は後部のベルト３３と、サイドフレーム
３２，３２とを長さ調節可能な機構を有しながら連結し
ている部位とされ、この長さ調節部３４，３４を動かす
ことにより、前フレーム３１、サイドフレーム３２，３
２、及びベルト３３から成る頭周りのサイズを調節する
ことができるようになっている。

【００２２】このような構造を有するヘッドマウントデ
ィスプレイ装置１をユーザの頭部に装着した状態を、図
２に示す。この図に示すように、装着部３の頭頂パッド
３５はユーザＹのほぼ頭頂部に当接すると共に、額パッ
ド３７の背面側に設けられたクッション部材３７ａがユ
ーザの額に当接するようにされる。更に、前フレーム３
１、サイドフレーム３２，３２、ベルト３３から成る頭
周りのフレーム部分がユーザの頭部周囲を取り巻くよう
にされる。このようにして、装着部３が頭部に対して装
着されることで、ディスプレイ部２は、ユーザＹの顔面
前方のほぼ目の位置において安定的に位置するように支
持されることになる。この状態において、ユーザＹはデ
ィスプレイ部２の背面側に設けられた左右一対の窓部
（ここでは図示せず）から映像を視るようにされる。

【００２３】次に、ディスプレイ部２の内部を含めた構
造について、図３〜図６を参照して説明する。図３はデ
ィスプレイ部２の内部構造を示す正面図である。また、
図４は、図３に示すＡ−Ａ視矢（左眼側の表示／光学系
の略中心位置）を切断面とする側面図であり、図５は、
図３に示すＢ−Ｂ視矢（ディスプレイ部２自体の中心位
置）を切断面とする側面図である。図６は、ディスプレ
イ部２の内部に備えられる鏡枠２０７を示す正面図、平
面図、背面図、及び側面図である。なお、ディスプレイ
部２の左右の表示／光学系の構造はほぼ同一であること
から、右眼側の表示／光学系の構造は図４による説明に
準ずるものとする。

【００２４】ディスプレイ部２の外形を形成する筐体
は、図３〜図５に示すように、上キャビネット２０１、
下キャビネット２０２、前パネル２０３、及び後キャビ
ネット２０４が組み合わされて形成される。なお、図３
において破線Ｃ，Ｄで示す位置は、上キャビネット２０
１と下キャビネット２０２との接合位置を示している。
そして、上キャビネット２０１、及び下キャビネット２
０２はマグネシウムなどの金属系により形成されて高い
熱伝導性を有し、後キャビネット２０４はＡＢＳ樹脂な
どの合成樹脂により形成されて熱伝導性が低くなるよう
にされているのは前述したとおりである。

【００２５】後キャビネット２０４には、左右一対の窓
部２０５，２０５がはめ込まれるようにして設けられて
いる（図４参照）が、これら窓部２０５，２０５は、例
えば透明性を有する樹脂或いはガラス等の材質により形
成される。また、前パネル２０３（図４，図５参照）は
その前面部が透明性を有する樹脂やガラス等により形成
されているものとされ、窓部２０５，２０５から、後述
する平面ハーフミラー２０９，２０９、凹面ハーフミラ
ー２０８，２０８を介して外部の景色を見ることができ
るようにされている。

【００２６】ディスプレイ部２内部においては、左右両
眼に対応するようにして一体に形成された略眼鏡型の鏡
枠２０７が設けられる。図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）
には、それぞれ鏡枠２０７の正面図、平面図、背面図、
及び側面図が示されている。これらの図に示すように、
鏡枠２０７は、上面部を形成するプレート部３０１が左
右の光学系の装着部位にまたがるようにして存在する。
そして、このプレート部３０１の下側の前面側におい
て、左右一対の凹面ハーフミラー２０８，２０８を取り
付けるための枠部である、左右一対の凹面ハーフミラー
取付部３０２，３０２が形成されており、この凹面ハー
フミラー取付部３０２，３０２に対して、図４に示すよ
うにして凹面ハーフミラー２０８，２０８が取り付けら
れる。また、この凹面ハーフミラー取付部３０２，３０
２の奥側には、平面ハーフミラー２０９，２０９を取り
付けるための枠部である左右一対の平面ハーフミラー取
付部３０３，３０３が形成され、この平面ハーフミラー
取付部３０３，３０３に対して、所定の傾斜角度を有す
るようにしてそれぞれ平面ハーフミラー２０９，２０９
が取り付けられる（図４参照）。この取り付け角度は、
平面ハーフミラー２０９，２０９の入射光が凹面ハーフ
ミラー２０８，２０８に向かって反射し得る角度として
設定されている。

【００２７】また、プレート部３０１には、左右一対の
凸レンズ取付部３０４，３０４としての窓部が形成さ
れ、図３及び図４に示すようにして、凸レンズ２１０，
２１０が取り付けられる。更に凸レンズ取付部３０４，
３０４の周囲に対しては、ＬＣＤホルダ３０５を位置調
整可能な状態で取り付けるための枠部であるＬＣＤホル
ダ取付部３０５，３０５が形成されており、ここに対し
て図３及び図４に示すようにＬＣＤホルダ３０５が位置
調整されて取り付けられる。なお、ＬＣＤホルダ３０５
については後述する。

【００２８】また、プレート部３０１において、鏡枠２
０７の左右における中心で、かつ、プレート部３０１の
若干後方の位置に対しては、図６（ｂ）に示すように穴
部２０７ａが形成される。この穴部２０７ａは、後述す
るようにして鏡枠２０７に対して光学系や表示デバイ
ス、基板部等が装着された状態において、ほぼ重心とな
る位置に対応しているものとされ、当該鏡枠２０７をデ
ィスプレイ部２の筐体に対して支持されるようにして取
り付ける際の取り付け箇所とされる。また、左右の光学
系装着部分の間にはリブ３０６が形成され、鏡枠２０７
に対して光学系が装着されて相応の重量を有する状態で
も、充分な強度が得られるようにしている。位置決めピ
ン３０７は、鏡枠２０７に対して後述するバックライト
２１４を取り付ける際の位置決めに用いられる。鏡枠２
０７は、このような形状が樹脂等によって一体的に形成
されるものである。このような構造により、左右の両眼
に対応してそれぞれ独立的に存在する２系統の光学系
は、一体の鏡枠２０７により一体化されて保持されるこ
とになる。

【００２９】また、凹面ハーフミラー２０８，２０８の
前面側と前パネル２０３との間には、例えば、その下部
が下キャビネット２０２に形成された溝部に支持される
ような状態で、左右一対のフィルム液晶シャッター２０
６が設けられる（図４参照）。このフィルム液晶シャッ
ター２０６は、図示しない操作部に対する操作などによ
ってその濃度（透過光量）を調節可能とされており、フ
ィルム液晶シャッター２０６の濃度を明るくすると後述
するＬＣＤ２１２による表示画像の他に外部の景色も見
えるようにされ、暗くすれば表示画像のみが見えるよう
にされている。

【００３０】鏡枠２０７の凸レンズ取付部３０４，３０
４に対して取り付けられるＬＣＤホルダ２１３，２１３
は、それぞれ、カラーによる透過型のＬＣＤ２１２と、
このＬＣＤ２１２と凸レンズ２１０との間に位置するよ
うにして配置された光学フィルタ２１１等が設けられる
（図３，図４参照）。さらには、ＬＣＤ２１２と所定の
位置関係を保つようにして、偏光板や拡散板等が備えら
れているものとされる。ここで、光学系が組み込まれた
鏡枠２０７に対して、ＬＣＤ２１２を一体化して取り付
けるようなことはせずに、ＬＣＤ２１２及び凸レンズ２
１０等を備えたユニットであるＬＣＤホルダ２１３，２
１３により取り付けを行うようにしたのは、鏡枠２０７
に対するＬＣＤホルダ２１３の取り付け時においてその
取り付け位置を調整可能とすることで、左右の画像の位
置調整を可能とするためである。

【００３１】また、バックライト２１４の電源となる回
路部位であるバックライト用電源部２１６は、図３及び
図５に示すように、ディスプレイ部２内部空間のほぼ中
央部において、鏡枠２０７の真上あたりに所定方法によ
り固定された状態で設けられる。このバックライト用電
源部２１６は、図５に示すように、バックライト２１４
の中央部を含むようにして形成されるフレーム部２１７
により覆われることで、バックライト２１４と一体化さ
れた状態で支持される。このフレーム部２１７は、例え
ば金属系などの高い熱伝導性を有する材質が用いられ
る。

【００３２】バックライト２１４は例えば一本の長尺の
蛍光灯とされて、図３〜図５に示すように、左右一対の
ＬＣＤ２１２，２１２の上部にまたがって位置するよう
にして設けられる。また、このバックライト２１４の上
側に対しては、図４に示すように略半円筒状のリフレク
タ２１５が固定的に設けられ、これにより、上側方向に
照射されたバックライト２１４の照射光を下側に反射さ
せ、この反射光がＬＣＤ２１２に対して入光されるよう
にしている。なお、リフレクタ２１５を備えたバックラ
イト２１４の鏡枠２０７に対する取り付け機構について
は図示していないが、前述した鏡枠２０７の位置決めピ
ン３０７が挿入される位置決め孔が所定位置に形成され
ているものとされる。そして、この位置決め孔に位置決
めピン３０７が挿入されて位置決めを行って図３及び図
４に示す位置状態としたうえで、例えばボスやネジ等を
用いた適当な方法によって鏡枠２０７に対して固定する
ようにされる。

【００３３】この場合、基板２１８にはＬＣＤ２１２，
２１２を駆動するための駆動回路や、フィルム液晶シャ
ッター２０６の濃度を可変するための回路部等が搭載さ
れ、所定の取り付け方法に従って、ディスプレイ部２内
部において図３〜図５に示す位置状態で、バックライト
２１４の所定部分に対してボスやネジ等によって固定さ
れる。ここでは、基板２１８とＬＣＤ２１２，２１２と
が、図４に示すようにしてフラットケーブル２１９など
により接続されている状態が示されている。

【００３４】このような構造によれば、ディスプレイ部
２内に備えられる左右一対の光学系、バックライト２１
４、リフレクタ２１５、バックライト用電源部２１６、
及び基板２１８は、鏡枠２０７をその取り付け基盤部と
して、一体的に形成されることになる。

【００３５】ここで、上記構造によるディスプレイ部２
における画像の表示原理について、図４を参照して説明
する。例えば、本実施の形態のヘッドマウントディスプ
レイ装置１を図２に示したようにして装着した状態で、
ユーザが窓部２０５，２０５を覗いたとすると、左右一
対のＬＣＤ２１２，２１２に表示された映像がバックラ
イト２１４により映像光として照射され、先ず、この画
像光が左右一対の平面ハーフミラー２０９，２０９に到
達することにより、同じく左右一対の凹面ハーフミラー
２０８，２０８に対して反射される。この凹面ハーフミ
ラー２０８，２０８に到達した映像光はここで拡大され
た虚像となり、この虚像の映像光が平面ハーフミラー２
０９，２０９を透過して、左右の眼の各網膜（なお、図
４ではこれを瞳位置Ｐとして示している）に投影され
る。このような原理により、ユーザは数メートル先にあ
る大画面を見るようにして映像を鑑賞することができ
る。

【００３６】この際、左右一対の凹面ハーフミラー２０
８，２０８の前面に設けられたフィルム液晶シャッター
２０６の濃度が明るくなるように操作を行うと、前パネ
ル２０３側から入射する光が透過して、表示画像と共に
周囲の景色もより明るく見えてくるようにされる。ま
た、フィルム液晶シャッター２０６の濃度を暗くするよ
うに操作を行えば、周囲の景色は見えない状態で表示画
像のみを見るようにすることもできるようにされてい
る。

【００３７】続いて、ディスプレイ部２の筐体に対する
鏡枠２０７の取り付け構造について説明する。前述のよ
うにして、左右一対の光学系、バックライト２１４、リ
フレクタ２１５、バックライト用電源部２１６、及び基
板２１８等が一体的に取り付けられてユニット化された
鏡枠２０７は、図３及び図５に示すようにして、その中
央部において段付きビス２２０により下キャビネット２
０２に対して物理的に連結されるようにして支持され
る。つまり、鏡枠２０７のほぼ中央に設けられた穴部２
０７ａに対して弾性体であるゴムブッシュ２２１をはめ
込んだ上で、このゴムブッシュ２２１の貫通孔２２１ａ
に対して段付きビス２２０のネジ部分を貫通させた後、
下キャビネット２０２の内壁側に突出するようにして形
成されたネジ受け部２０２ａ（図５）に対して、段付き
ビス２２０のねじ部分を締結するようにされる。

【００３８】このような取り付け構造とした場合、ユニ
ット化された鏡枠２０７は、段付きビス２２０により取
り付けられた箇所のみが支持位置とされたうえで、ゴム
ブッシュ２２１が有する弾性の作用によってある程度の
揺動が可能な状態で筐体内において支持されることにな
る。この際、段付きビス２２０による取り付け位置、即
ち、穴部２０７ａの形成位置は、ユニット化された鏡枠
２０７のほぼ重心位置とされ、かつ、ゴムの弾性力によ
って支持されていることから、定常状態では、左右及び
前後のバランスが許容範囲を超えて崩れて傾かないよう
にされて適正な位置状態が保たれるようになっている。
これにより、例えばディスプレイ部２の筐体に対して外
部から強い負荷が加わって筐体にある程度の歪みが生じ
たとしても、ユニット化された鏡枠２０７には筐体の歪
みによる影響がほとんど及ばないようにされることにな
る。

【００３９】なお、上記のようにして段付きビス２２０
によりネジ止めを行う際には、段付きビス２２０の段差
部分に対して図５に示すように板バネ２２２の一部を挟
み込んで固定するようにようにしている。この板バネ２
２２は、図３及び図５に示すように、段付きビス２２０
による固定部分から上側に返すようにして折り曲げられ
ており、その折り曲げられて段付きビス２２０の頭の上
側に位置する面が、付勢力を持ってバックライト用電源
部２１６を収納したフレーム部２１７に対して当接する
ようにされている。これにより、本実施の形態ではバッ
クライト用電源部２１６にて発生した熱の多くが、フレ
ーム部２１７→段付きビス２２０→（ネジ受け部２０２
ａ→）下キャビネット２０２に伝達されて、主として下
キャビネット２０２側により効率的に放熱が行われるよ
うにしている。

【００４０】また、本発明は上これまで説明した構成に
限定されるものではなく各種変更が可能であり、例え
ば、ＬＣＤ以外の表示デバイスを採用した場合であって
も、本発明の適用が可能とされる。また、鏡枠２０７
や、その他の各構成部位の形状や配置位置の細部等は、
実際の使用条件等に応じて適宜変更されて構わない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ディスプ
レイ部の内部において、少なくとも左右一対の光学系が
１つの保持部材により一体的に保持されることになるた
め、例えば左右の光学系ごとに独立的に設けた２つの鏡
筒を１つのメインフレームに取り付ける構造と比較し
て、部品点数及び総重量等を削減することが可能とな
り、それだけディスプレイ部の小型軽量化を促進するこ
とが可能になる。また、組立時において鏡筒をメインフ
レームに取り付ける作業も省略されると共に、常に左右
一対の鏡筒を組で管理する必要も無くなり、それだけ作
業効率も向上することになる。

【００４２】更に、上記保持部材を、ディスプレイ部の
内部において例えばゴムブッシュなどの弾性体を介在さ
せる等して揺動可能に支持する構造としたことで、例え
ば外力を受けてディスプレイ部の筐体が歪んだような状
態となってもこの影響をほとんど受けずに済むことにな
る。このため、衝撃などによって内部の光学系等に物理
的ずれが生じるような可能性も著しく軽減され、それだ
け製品としての信頼性が向上されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態としてのヘッドマウントデ
ィスプレイ装置の外観例を示す斜視図である。

【図２】本実施の形態としてのヘッドマウントディスプ
レイ装置を装着した状態を示す側面図である。

【図３】ディスプレイ部の内部構造を示す正面図であ
る。

【図４】ディスプレイ部の内部構造を側面より示す断面
図である。

【図５】ディスプレイ部の内部構造を側面より示す断面
図である。

【図６】鏡枠の構造例を示す正面図、平面図、背面図及
び側面図である。

【図７】従来例としてのヘッドマウントディスプレイ装
置全体の外観例を示す斜視図である。

【図８】従来例のヘッドマウントディスプレイ装置にお
いてディスプレイ部の内部構成例を示す斜視図である。

【図９】従来例のヘッドマウントディスプレイ装置に備
えられる鏡筒及びＬＣＤホルダを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ヘッドマウントディスプレイ装置、２ディスプレ
イ部、３装着部、４連結部、３１前フレーム、３１
ａヒンジ、３２サイドフレーム、３３ベルト、３４
長さ調節部、３５頭頂パッド、３６伸縮ベルト、
３７額パッド、３７ａクッション部材、２０１上
キャビネット、２０２下キャビネット、２０２ａネ
ジ受け部、２０３前パネル、２０４後キャビネッ
ト、２０５窓部、２０６フィルム液晶シャッター、
２０７鏡枠、２０７ａ穴部、２０８凹面ハーフミ
ラー、２０９平面ハーフミラー、２１０凸レンズ、
２１１光学フィルタ、２１２ＬＣＤ、２１３ホル
ダ、２１４バックライト、２１５リフレクタ、２１
６バックライト用電源部、２１７フレーム部、２１
８基板、２１９フラットケーブル、２２０段付き
ビス、２２１ゴムブッシュ、２２１ａ貫通孔、２２
２板バネ、３０１プレート部、３０２凹面ハーフミ
ラー取付部、３０３平面ハーフミラー取付部、３０４
凸レンズ取付部、３０５ＬＣＤホルダ取付部、３０
６リブ、３０７位置決めピン、Ｙユーザ、Ｐ瞳
位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示を行う表示手段と、この表示手
段により表示される画像を虚像として拡大する左右一対
の光学系からなる光学視覚手段が内部に備えられ、当該
光学視覚装置が頭部に装着された状態において、虚像と
して拡大された表示画像が視認可能な位置状態にあるよ
うにされるディスプレイ部を有し、上記ディスプレイ部の内部においては、上記光学視覚手
段を形成する所定部位のうち、少なくとも上記左右一対
の光学系を一体的に保持することのできる１つの保持部
材が備えられていることを特徴とする光学視覚装置。
【請求項２】上記保持部材を、上記ディスプレイ部の
内部において揺動可能な状態で支持する支持手段が備え
られていることを特徴とする請求項１に記載の光学視覚
装置。
【請求項３】上記支持手段は、上記光学視覚手段を形
成する所定部位が取り付けられた保持部材においてほぼ
重心とされる位置に対して設けられる被支持部と、この
被支持部に対応してディスプレイ部の筐体の内壁側の所
定位置に形成された支持部とを、弾性部材を介して連結
するように構成されていることを特徴とする請求項２に
記載の光学視覚装置。
【請求項４】上記保持部材に対して、上記表示手段を
形成する所定部位が固定的に設けられることを特徴とす
る請求項１に記載の光学視覚装置。