JPWO2019017187A1 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

反射部材を用いるヘッドマウントディスプレイにおいて、ユーザの没入感を維持し、且つ、表示装置と反射部材の安定性を向上させる。ヘッドマウントディスプレイは、保持部と、ユーザの頭部に装着され、頭部の大きさに合わせて長さが調整される装着部材と、画像を表示する表示面が、装着部材がユーザの頭部に装着された状態で下方を向くように保持部に保持された表示装置と、反射面が表示装置の表示面側に向くように保持部に保持され、且つ、画像を頭部に装着部材が装着されたユーザの眼球に向けて反射させる反射部材と、表示装置及び反射部材が設けられた空間を遮蔽する遮蔽部と、を有する。

Description

本開示は、ヘッドマウントディスプレイに関する。

近年、ＶＲ（Virtual Reality、仮想現実）に対応したＶＲヘッドマウントディスプレイが普及している。ＶＲヘッドマウントディスプレイは、仮想現実で実行されるゲーム、スポーツ又はライブ観戦等に用いられる。ＶＲヘッドマウントディスプレイは、ユーザの頭部に装着され、ユーザの位置又は方向を検出し、検出した位置又は方向に応じた画像を表示する。

このようなヘッドマウントディスプレイには、右目用と左目用とでそれぞれ異なる画像を表示する二つの表示装置を有するタイプと、右目用と左目用とで共通の一つの画像を表示する一つの表示装置を有するタイプが含まれる。このようなヘッドマウントディスプレイの内、特に後者の両目で見るヘッドマウントディスプレイでは、ユーザは、左目と右目で一つの表示装置上の同じ点を見るため、寄り目になり、表示装置を見づらくなる傾向にある。そのため、後者のヘッドマウントディスプレイでは、表示装置をユーザの眼球の位置からある程度離して配置する必要がある。

しかしながら、表示装置をユーザの眼球の位置から離れるようにユーザの頭部の前方に配置して、眼球から表示装置までの距離を大きくすると、ヘッドマウントディスプレイの重心が前方に位置するようになる。特に、ユーザが、頭部及び首の筋力が十分に備わっていない子供である場合、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイを手で支える必要があり、没入感が低下するという問題があった。

特許文献１には、帽子のひさしの上面に装着ホールを構成し、装着ホールの内部に映像ディスプレイを備え、ひさしの下面に映像ディスプレイの映像を反射する反射鏡を備えた帽子型仮想現実ディスプレイ映像システムが開示されている。

特開２０１７−８９０８７号公報

特許文献１に開示されたシステムでは、ユーザの目には、映像ディスプレイに表示された映像以外の外部映像が写る。そのため、このシステムは、映像ディスプレイに表示された映像のみをユーザが視認する必要のあるシステムでの利用には適していなかった。また、このシステムでは、映像ディスプレイは帽子のひさしの上面に構成された装着ホールの内部に設けられ、一方、反射鏡は帽子のひさしの下面に設けられており、映像ディスプレイと反射鏡の安定性が損なわれる可能性があった。

本実施形態は、このような課題を解決すべくなされたものであり、反射部材を用いるヘッドマウントディスプレイにおいて、ユーザの没入感を維持し、且つ、表示装置と反射部材の安定性を向上させることを目的とする。

実施形態の一側面に係るヘッドマウントディスプレイは、保持部と、ユーザの頭部に装着され、頭部の大きさに合わせて長さが調整される装着部材と、画像を表示する表示面が、装着部材がユーザの頭部に装着された状態で下方を向くように保持部に保持された表示装置と、反射面が表示装置の表示面側に向くように保持部に保持され、且つ、画像を頭部に装着部材が装着されたユーザの眼球に向けて反射させる反射部材と、表示装置及び反射部材が設けられた空間を遮蔽する遮蔽部と、を有する。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、反射部材は、装着部材を装着したユーザの顔前に配置されることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、反射部材は、反射面の反対側の面が保持部に当接するように保持部に保持されていることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、表示装置は、保持部のうち装着部材を装着したユーザの頭部の上方に配置される部分に保持されることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、遮蔽部は、装着部材を装着したユーザの後頭部を囲むように設けられることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、遮蔽部は、装着部材の側端部の一部を覆うように設けられることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、保持部には、ヘッドマウントディスプレイの重心を、表示装置が保持される部分より装着部材を装着したユーザの頭頂部側の領域に位置させるための加重部材が設けられていることが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、さらに、表示装置と反射部材の間に設けられ、画像を拡大するレンズを有することが好ましい。

また、ヘッドマウントディスプレイにおいて、ヘッドマウントディスプレイの位置及び方向情報を取得するセンサをさらに有し、表示装置は、位置及び方向情報に応じた画像を表示することが好ましい。

また、実施形態の他の側面に係るヘッドマウントディスプレイは、保持部と、画像を表示する表示面及び保持部に保持される保持面を有する表示装置と、反射面が表示装置の表示面側に向くように保持部に保持された反射部材と、表示装置及び反射部材が設けられた空間を遮蔽する遮蔽部と、を有する。

本実施形態では、反射部材を用いるヘッドマウントディスプレイにおいて、ユーザの没入感を維持し、且つ、表示装置と反射部材の安定性を向上させることが可能となる。

ヘッドマウントディスプレイ１の概略構成の一例を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ１の模式的な斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイ１の模式的な斜視図である。 （Ａ）はヘッドマウントディスプレイ１の側面図であり、（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ１の正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ１の平面図及び底面図である。 ヘッドマウントディスプレイ１の内部構造を説明するための模式図である。 制御装置２の概略構成の一例を示す図である。 ヘッドマウントディスプレイ３の模式的な斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイ４の模式的な斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイ５の模式的な斜視図である。 ゲームシステム１００の概略構成の一例を示す図である。 ヘッドマウントディスプレイ６の概略構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、ヘッドマウントディスプレイ１の概略構成の一例を示す図である。

図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１は、保持部１１、遮蔽部１２、装着部材１３、表示装置１４及び反射部材１５等を有する。

保持部１１は、その内側において、装着部材１３、表示装置１４及び反射部材１５を保持する。遮蔽部１２は、保持部１１とともに表示装置１４及び反射部材１５が設けられた空間を遮蔽するように保持部１１に設けられている。装着部材１３は、ユーザの頭部に装着され、頭部の大きさに合わせて長さが調整されるように、保持部１１に保持される。表示装置１４は、画像を表示する表示面が、装着部材１３がユーザの頭部に装着された状態で下方を向くように保持部１１に保持される。反射部材１５は、反射面が表示装置１４の表示面側に向くように保持部１１に保持され、表示装置１４に表示された画像をユーザの眼球に向けて反射させる。

このヘッドマウントディスプレイ１では、保持部１１及び遮蔽部１２が外光を遮蔽するので、ユーザの没入感を維持することが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ１では、一つの保持部１１の内側において、装着部材１３、表示装置１４及び反射部材１５を保持するので、ユーザの頭部に対する表示装置１４と反射部材１５の安定性を向上させることが可能となる。

また、ヘッドマウントディスプレイ１では、重心がユーザの頭頂部から所定範囲内、好ましくは頭頂部近傍に位置するように、保持部１１の後端部の大きさ又は位置が設定（調節）される。これにより、ユーザはヘッドマウントディスプレイ１を保持し易くなる。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ１の模式的な斜視図である。図２（Ａ）は、ヘッドマウントディスプレイ１を斜め上方から見た斜視図であり、図２（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ１を斜め下方から見た斜視図であり、図３は、ヘッドマウントディスプレイ１を下方から見た斜視図である。

ヘッドマウントディスプレイ１は、右目用と左目用とで共通の一つの画像を表示するＶＲヘッドマウントディスプレイであり、仮想現実で実行されるゲーム、スポーツ又はライブ観戦等に用いられる。なお、ヘッドマウントディスプレイ１は、ＶＲ以外の用途（一般的な画像の視聴等）に用いられてもよい。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ１は、保持部１１、遮蔽部１２、装着部材１３、表示装置１４、反射部材１５、レンズ１６及びセンサ１７等を有する。

保持部１１は、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザの頭部の前方から後方までを覆うように形成され、内側において、装着部材１３、表示装置１４、反射部材１５及びレンズ１６等を保持する。保持部１１は、ユーザの目から頭頂部を介して後頭部までを覆うように曲折されて形成されている。保持部１１の内面は、低い反射率を有している。例えば、保持部１１は、反射率の低い素材で形成されている。また、保持部１１の内面が黒色に塗布されてもよい。

保持部１１は、前後方向Ａ１において中央に位置し且つ高さ方向Ａ３において上側に位置する第１部分１１Ａで装着部材１３を保持する。また、保持部１１は、前後方向Ａ１において前側に位置し且つ高さ方向Ａ３において上側に位置する第２部分１１Ｂ（第１部分１１Ａの前側）で表示装置１４を保持する。第２部分１１Ｂは、装着部材１３を装着したユーザの頭部の上方に配置される部分の一例である。なお、保持部１１の内面（第２部分１１Ｂ）には表示装置１４を着脱可能に配置するための着脱機構が設けられてもよい。また、保持部１１は、前後方向Ａ１において前側に位置し且つ高さ方向Ａ３において下側に位置する第３部分１１Ｃ（第２部分１１Ｂの下側）で反射部材１５を保持する。

また、保持部１１の内側には支持部材１１Ｄが設けられる。支持部材１１Ｄは、保持部１１の上面から下方に向けて設けられており、一方の面においてレンズ１６の一端を支持するとともに、他方の面において装着部材１３を支持する。

また、第３部分１１Ｃの下端１１Ｅには、ゴム部材又は軟質ポリウレタンフォーム等の緩衝部材が設けられてもよい。第３部分１１Ｃの下端１１Ｅは、ユーザの顔に接触されないように配置されている。ゴム部材は、下端１１Ｅがユーザの顔に接触しても、スポンジ部材等と比較して、汗又は皮脂等が付着しにくく汚れにくいため、ヘッドマウントディスプレイ１を清潔な状態に保つことが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ１内部に光が入ることを防ぐために、緩衝部材はヘッドマウントディスプレイ１の内側（ユーザの顔側）に向かって延伸するように設けられてもよい。

遮蔽部１２は、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザの頭部の側方を覆うように、保持部１１の側方に設けられる。遮蔽部１２の内面は、保持部１１の内面と同様に、低い反射率を有している。例えば、遮蔽部１２は、反射率の低い素材で形成されている。また、遮蔽部１２の内面が黒色に塗布されてもよい。保持部１１及び遮蔽部１２によって形成される空間には、保持部１１の第１部分１１Ａと反対側に開口部が設けられており、ユーザはこの開口部を介してヘッドマウントディスプレイ１を着脱することができる。

装着部材１３は、ユーザの頭部に装着させてユーザの頭部を固定させるための部材である。装着部材１３は、ユーザの頭部に装着されるように、保持部１１の第１部分１１Ａの内側、即ち保持部１１の上部に保持される。装着部材１３は、ユーザの頭頂部に装着される第１装着部１３Ａと、ユーザの額に装着される第２装着部１３Ｂと、ユーザの後頭部に装着される第３装着部１３Ｃとを有し、ユーザの額、頭頂部及び後頭部に装着されるように形成されている。また、装着部材１３は、ユーザの頭部の大きさに合わせて第３装着部１３Ｃの長さを調整するための調整ダイヤル１３Ｄを有する。ユーザは、調整ダイヤル１３Ｄを用いて第３装着部１３Ｃの長さを調整することにより、装着部材１３を頭部に適切にフィットさせることが可能となる。

装着部材１３は、ゴム部材又は樹脂部材で形成される。従来、主に、ユーザの目の周囲に当接する本体部を有するタイプのヘッドマウントディスプレイが使用されている。このタイプのヘッドマウントディスプレイは、本体部に連結されたベルトを締めることにより、ユーザの頭部に装着される。この場合、ユーザの目の周囲への圧迫を緩和するために、ユーザとの接触位置にはスポンジ部材等が設けられる。しかしながら、装着部材１３は、ユーザの額、頭頂部及び後頭部に装着されるため、スポンジ部材ではなく、ゴム部材又は樹脂部材を直接ユーザに接触させても、ユーザは目の周囲において感じる程の圧迫を感じない。ゴム部材又は樹脂部材は、ユーザの顔又は頭部に接触しても、スポンジ部材等と比較して、汗又は皮脂等が付着しにくく汚れにくいため、ヘッドマウントディスプレイ１を清潔な状態に保つことが可能となる。

表示装置１４は、画像を表示するディスプレイである。表示装置１４は、画像を表示する表示面及び保持部１１に保持される保持面を有する。特に、表示装置１４は、保持部１１の内側（下方）に向けて画像を表示するように、保持部１１の第２部分１１Ｂの内側且つ装着部材１３の前方に保持される。表示装置１４として、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro−Luminescence）ディスプレイ等が用いられる。または、表示装置１４として、多機能携帯電話（所謂「スマートフォン」）、タブレットＰＣ（Personal Computer）等が用いられてもよい。

反射部材１５は、反射面が表示装置１４の表示面側に向くように保持部１１に保持され、表示装置１４に表示された画像を頭部に装着部材１３が装着されたユーザの眼球に向けて反射させるミラーである。反射部材１５は、装着部材１３を装着したユーザの顔前に配置され且つ表示装置１４と対向するように、保持部１１の第３部分１１Ｃの内側、即ち保持部１１の下部に保持される。即ち、反射部材１５は、反射面の反対側の面が保持部１１に当接するように保持部１１に保持されている。反射部材１５として、破損の恐れの少ないプラスチック製のミラーが用いられることが好ましい。なお、反射部材１５として、紙製のミラーが用いられてもよい。また、表示装置１４から、ユーザの眼球に至るまでの光路に、複数の反射部材１５が設けられてもよい。

レンズ１６は、表示装置１４と反射部材１５の間に設けられ、表示装置１４に表示された画像を、反射部材１５側から見たときに光学的に拡大する。レンズ１６は、一端が第３部分１１Ｃの上端に支持され、他端が支持部材１１Ｄに支持されるように配置される。レンズ１６は、例えば所定の倍率（例えば６倍）を有する凸型フレネルレンズである。なお、表示装置１４と反射部材１５の間に複数のレンズ１６が設けられてもよい。また、反射部材１５とユーザの眼球位置との間にも、一又は複数のレンズが設けられてもよい。

センサ１７は、ヘッドマウントディスプレイ１の位置又は方向情報を取得する位置トラッキングデバイスである。例えば、センサ１７は、外部に設けられた、レーザを照射する照射部からのレーザを受光する受光部を有し、受光部が受光した光に基づいて位置情報を算出する。なお、センサ１７は、ヘッドマウントディスプレイ１に加わる加速度を３軸方向毎に検出する３軸加速度センサを有し、３軸加速度センサが検出した各加速度からヘッドマウントディスプレイ１の位置情報を算出してもよい。また、センサ１７は、ヘッドマウントディスプレイ１の回転角速度を３軸方向毎に検出する３軸ジャイロセンサを有し、３軸ジャイロセンサが検出した各回転角速度からヘッドマウントディスプレイ１の方向情報を算出する。センサ１７は、位置又は方向情報を取得できるものであれば、どのようなものでもよく、上記した構成に限定されない。

図４（Ａ）は、ヘッドマウントディスプレイ１の側面図である。

図４（Ａ）に示すように、遮蔽部１２は、上端（保持部１１の第１部分１１Ａと接する端部）及び下端１２Ａが略平行になるように形成される。なお、ヘッドマウントディスプレイ１では、遮蔽部１２の上端及び下端１２Ａが略水平な状態で使用されることを想定している。保持部１１の第２部分１１Ｂ、即ち表示装置１４は、遮蔽部１２の上端に対して第１角度θ１だけ下方に傾くように設けられている。第１角度θ１は０°より大きく２０°より小さい角度（例えば１０°）に設定される。また、保持部１１の第３部分１１Ｃ、即ち反射部材１５は、遮蔽部１２の下端１２Ａに対して第２角度θ２だけ上方に傾くように設けられている。第２角度θ２は３０°以上且つ５０°以下の角度（例えば３５°）に設定される。換言すると、表示装置１４の表示面を含む平面と、反射部材１５の反射面を含む平面とがなす角度のうち鋭角となる角度は、３０°よりも大きく７０°よりも小さい角度に設定され、より好ましくは、４０°以上６０°以下に設定され、さらに好ましくは４０°以上５０°以下に設定される。

第２角度θ２（反射部材１５の仰角）を大きくする程、ヘッドマウントディスプレイ１のサイズ、特にユーザの前方の空間が小さくなり、ヘッドマウントディスプレイ１の重心が、表示装置１４等が配置された前方側に偏ることを抑制させることが可能となる。しかしながら、第２角度θ２を大きくし過ぎると、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザ自身の顔が反射部材１５に写り込む可能性がある。第１角度θ１及び第２角度θ２を上記のように設定することにより、ヘッドマウントディスプレイ１のサイズの増大を抑制しつつ、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザ自身の顔が反射部材１５に写り込むことを防止することが可能となる。

図４（Ｂ）は、ヘッドマウントディスプレイ１の正面図である。

図４（Ｂ）に示すように、保持部１１の第３部分１１Ｃの下端１１Ｅには、ユーザの鼻が保持部１１に接触しないように切り欠け部１１Ｆが形成されている。

表示装置１４に表示された画像全体を反射部材１５で反射させるためには、反射部材１５と、装着部材１３を装着したユーザの眼球との間の距離が大きい程、反射部材１５のサイズを大きくする必要がある。反射部材１５のサイズが大きくなると、ヘッドマウントディスプレイ１のサイズ、特にユーザの前方の空間が大きくなる。そのため、反射部材１５と、装着部材１３を装着したユーザの眼球との間の距離は小さくなることが望ましい。ヘッドマウントディスプレイ１では、切り欠け部１１Ｆにより、反射部材１５と、装着部材１３を装着したユーザの眼球との間の距離を小さくすることが可能となり、ヘッドマウントディスプレイ１のサイズを小さくすることが可能となる。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、それぞれヘッドマウントディスプレイ１の平面図及び底面図である。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサ１７は、保持部１１の第１部分１１Ａを介して、装着部材１３の第１装着部１３Ａと対向する位置に配置される。これにより、センサ１７は、ヘッドマウントディスプレイ１を装着したユーザの頭頂部と対向する位置に配置され、ヘッドマウントディスプレイ１の重心をユーザの頭頂部のより近傍に位置させることが可能となる。したがって、ユーザはヘッドマウントディスプレイ１を保持し易くなる。

図６は、ヘッドマウントディスプレイ１の内部構造について説明するための模式図である。

図６に示すように、表示装置１４は、表示面が下方に向けて画像を表示するように配置され、反射部材１５は、反射面を表示装置１４の表示面側に向け、表示装置１４に表示された画像を装着部材１３を装着したユーザの眼球に向けて反射させるように配置される。また、レンズ１６は、表示装置１４と反射部材１５の間に、表示装置１４に表示された画像を反射部材１５に向けて光学的に拡大するように配置される。したがって、表示装置１４に表示された画像は、レンズ１６で拡大され、反射部材１５で反射されてユーザの目に到達する。

ヘッドマウントディスプレイ１では、表示装置１４は、装着部材１３を装着したユーザの頭頂部の付近又は上方に、表示面が下方に向くように配置される。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１は、表示装置１４がユーザの眼球の正面に、表示面をユーザの顔に向けた縦置きの姿勢で配置された場合と比較して、その荷重を分散させ、ヘッドマウントディスプレイ１の重心を後方（ユーザの頭頂部側）に位置させることが可能となる。したがって、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ１を保持し易くなる。

また、ヘッドマウントディスプレイ１では、表示装置１４に表示された画像は反射部材１５を介してユーザの眼球に到達する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザの上方に配置された表示装置１４に表示された画像をユーザの眼球に到達させることが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ１では、反射部材１５が設けられることにより、表示位置１４からユーザの目までの距離が、表示位置１４から反射部材１５までの距離と、反射部材１５からユーザの目までの距離の和となる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１では、表示位置１４からユーザの目までの距離を十分に大きくすることができ、ユーザが寄り目になり、表示装置１４を見づらくなることを防止することができる。

また、ヘッドマウントディスプレイ１では、表示装置１４に表示された画像はレンズ１６を介してユーザの眼球に到達する。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１では、表示装置１４のサイズを増大させることなく、ユーザの視野に占める映像の範囲（ＦＯＶ：Field Of View）を大きくすることが可能となる。したがって、ヘッドマウントディスプレイ１は、サイズ（重量）を増大させることなく、ユーザの没入感を維持することが可能となる。

なお、ヘッドマウントディスプレイ１において、レンズ１６を省略し、代わりに反射部材１５として拡大鏡を使用してもよい。その場合も、ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザの没入感を維持することが可能となる。

また、レンズ１６は、上端（保持部１１の第１部分１１Ａと接する端部）及び下端１２Ａが略平行になるように形成される。これにより、表示装置１４に表示された画像は、歪むことなく拡大される。

また、レンズ１６の下部に、表示装置１４側からの光を透過し、反射部材１５側からの光を透過しないハーフミラーが設けられてもよい。これにより、外光が表示装置１４で反射してユーザの目に映ることが防止される。

また、保持部１１及び遮蔽部１２は、表示装置１４とレンズ１６の間、及び、レンズ１６と反射部材１５の間において、平坦になる（凸部が存在しない）ように形成される。これにより、表示装置１４に表示された画像が遮蔽されたり、保持部１１が反射部材１５に映り込んだりすることが防止される。

特に、保持部１１において、支持部材１１Ｄは、第１部分１１Ａに対して直交するように設けられている。一方、保持部１１において、表示装置１４を保持する第２部分１１Ｂと反射部材１５を保持する第３部分１１Ｃの間の第４部分１１Ｈは、支持部材１１Ｄに対して、上側が前方に傾くように設けられている。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１では、表示装置１４とレンズ１６の間に位置する支持部材１１Ｄ及び第４部分１１Ｈが反射部材１５に写り込むことを防止しつつ、ユーザの視野に映る画像のサイズを大きくすることが可能となる。

また、遮蔽部１２は、装着部材１３の側端部の一部又は全部、表示装置１４及び反射部材１５を覆うように設けられ、保持部１１とともに表示装置１４及び反射部材１５が設けられた空間を遮蔽する。また、遮蔽部１２は、装着部材１３を装着したユーザの後頭部を囲むように設けられる。これにより、遮蔽部１２は、ヘッドマウントディスプレイ１の内部、特に装着部材１３を装着したユーザの眼球への外光の進入を遮蔽する。ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ１を装着した際にヘッドマウントディスプレイ１の外部の画像を見なくなるため、表示装置１４に表示された画像への没入感を維持することが可能となる。

また、保持部１１は、ヘッドマウントディスプレイ１の重心が、水平方向において、頭部に装着部材１３が装着されたユーザの頭頂部Ｐ１（第１装着部１３Ａが保持部１１と当接する位置）から所定範囲Ｒ（例えば５ｃｍ）内であり、鉛直方向において、ヘッドマウントディスプレイ１の内側に位置するように形成されている。または、保持部１１は、ヘッドマウントディスプレイ１の重心が、水平方向において、装着部材１３の第１装着部１３Ａ、第２装着部１３Ｂ及び第３装着部１３Ｃの左右二つの結合位置Ｐ２の中点から所定範囲内であり、鉛直方向において、ヘッドマウントディスプレイ１の内側に位置するように形成されてもよい。

ヘッドマウントディスプレイ１では、重心がユーザの頭頂部から所定範囲内に位置するように、保持部１１の後端部１１Ｇの大きさ又は位置が設定（調節）される。例えば、ヘッドマウントディスプレイ１では、ユーザの頭頂部を中心として、前方に配置された表示装置１４、反射部材１５及びレンズ１６に対して前後のバランスが取れるように、後端部１１Ｇが大きく形成される。または、ヘッドマウントディスプレイ１では、前後のバランスが取れるように、後端部１１Ｇが後方に形成されてもよい。また、保持部１１の後端部１１Ｇに、ヘッドマウントディスプレイ１の重心を、表示装置１４が保持される部分より装着部材１３を装着したユーザの頭頂部側の領域（ユーザの頭頂部から所定範囲内）に位置させるための加重部材が設けられてもよい。また、加重部材として、表示装置１４に表示される画像に対応する音声を出力するヘッドホン等の音声出力装置が、保持部１１の後端部１１Ｇに設けられてもよい。これらにより、ユーザはヘッドマウントディスプレイ１を保持し易くなる。

図７は、制御装置２の概略構成の一例を示す図である。

制御装置２は、インタフェース部２１と、記憶部２２と、処理部２３とを備える。制御装置２は、センサ１７及び表示装置１４と通信可能に接続され、センサ１７による検出結果に応じて、表示装置１４に表示させる画像を変更させる。制御装置２は、不図示のケーブル又は無線通信ネットワークを介してセンサ１７及び表示装置１４と接続され、ヘッドマウントディスプレイ１から離れた位置に配置される。なお、制御装置２は、ヘッドマウントディスプレイ１の保持部１１上に配置されてもよい。また、表示装置１４が、多機能携帯電話又はタブレットＰＣ等である場合、制御装置２は、表示装置１４内に組み込まれてもよい。

インタフェース部２１は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のシリアルバスに準じるインタフェース回路を有し、センサ１７及び表示装置１４と電気的に接続して画像及び各種の情報を送受信する。また、インタフェース部２１は、無線信号を送受信するアンテナと、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の所定の通信プロトコルに従って、無線通信回線を通じて信号の送受信を行うための無線通信インタフェース回路とを有し、センサ１７及び表示装置１４と無線通信により接続してもよい。

記憶部２２は、例えば、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ等の半導体メモリを備える。記憶部２２は、処理部２３での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ（compact disk read only memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（digital versatile disk read only memory）等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２２にインストールされてもよい。また、コンピュータプログラムは、特定のサーバ装置等から無線通信を介して記憶部２２にインストールされてもよい。また、記憶部２２は、データとして、表示装置１４に表示させる画像（動画像又は静止画像）データ等を記憶する。さらに、記憶部２２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

処理部２３は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部２３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、制御装置２の全体的な動作を統括的に制御する。なお、処理部２３は、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＬＳＩ（large scale integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）等でもよい。処理部２３は、記憶部２２に記憶されているプログラム等に基づいて制御装置２の各種処理が適切な手順で実行されるように、インタフェース部２１等の動作を制御する。処理部２３は、記憶部２２に記憶されているプログラム（オペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。

処理部２３は、インタフェース部２１を介して、センサ１７からヘッドマウントディスプレイ１の位置情報及び方向情報を取得する。処理部２３は、記憶部２２から表示装置１４に表示させる画像を読み出し、読み出した画像から、取得した位置情報及び方向情報に応じた画像を生成する。処理部２３は、生成した画像をインタフェース部２１を介して表示装置１４に表示させる。なお、処理部２３は、表示装置１４に表示された画像がユーザの目に正しい向きで映るように、必要に応じて、左右又は上下方向に反転させた画像を生成する。

以上説明してきたように、ヘッドマウントディスプレイ１では、保持部１１及び遮蔽部１２が、表示装置１４及び反射部材１５が設けられた空間を遮蔽し、外光を遮蔽するので、ユーザの没入感を維持することが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ１では、一つの保持部１１の内側において、装着部材１３、表示装置１４及び反射部材１５を保持するので、ユーザの頭部に対する表示装置１４と反射部材１５の安定性を向上させることが可能となる。

また、ヘッドマウントディスプレイ１は、ユーザの頭部の上方に表示装置１４を配置して、表示装置１４に表示された画像を反射部材１５によりユーザの眼球に向けて反射させる。これにより、ヘッドマウントディスプレイ１は、重心を後方（ユーザの頭頂部側）に位置させることが可能となる。したがって、ユーザは、頭部及び首の筋力が十分に備わっていない子供等であっても、手でヘッドマウントディスプレイ１を支えることなく、ヘッドマウントディスプレイ１を装着することが可能となる。

図８は、他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ３の模式的な斜視図である。図８は、ヘッドマウントディスプレイ３を下方から見た斜視図である。

図８に示すヘッドマウントディスプレイ３は、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の構成を有する。但し、ヘッドマウントディスプレイ３では、第３装着部１３Ｃの長さを調整するための調整ダイヤル１３Ｄが省略され、代わりに、第３装着部材３３Ｃがゴムベルト等の弾性部材で形成される。これにより、ユーザは、弾性部材により、装着部材３３を頭部に適切にフィットさせることが可能となる。また、ヘッドマウントディスプレイ３も、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の効果を奏することが可能となる。

図９は、さらに他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ４の模式的な斜視図である。図９は、ヘッドマウントディスプレイ４を斜め上方から見た斜視図である。

図９に示すヘッドマウントディスプレイ４は、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の構成を有する。但し、ヘッドマウントディスプレイ４では、板状の保持部１１の代わりに、棒状の保持部４１により、装着部材１３、表示装置１４、反射部材１５及びレンズ１６が保持される。保持部４１は、左右方向Ａ２の両端に設けられた第１部分４１Ａ及び第２部分４１Ｂと、第１部分４１Ａ及び第２部分４１Ｂを接続する第３部分４１Ｃを有する。また、ヘッドマウントディスプレイ４では、保持部１１の側方を覆う遮蔽部１２の代わりに、保持部４１の側方を覆う遮蔽部４２Ａ及び保持部４１の前方を覆う遮蔽部４２Ｂが設けられる。ヘッドマウントディスプレイ４も、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の効果を奏することが可能となる。

図１０は、さらに他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ５の模式的な斜視図である。図１０は、ヘッドマウントディスプレイ５を斜め上方から見た斜視図である。

図１０に示すヘッドマウントディスプレイ５は、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の構成を有する。但し、ヘッドマウントディスプレイ５では、板状の保持部１１の代わりに、棒状の保持部５１により、装着部材１３、表示装置１４、反射部材１５及びレンズ１６が保持される。保持部４１は、左右方向Ａ２の中央位置に設けられる。また、ヘッドマウントディスプレイ５では、保持部１１の側方を覆う遮蔽部１２の代わりに、保持部５１の側方を覆う遮蔽部５２Ａ及び保持部５１の前方を覆う遮蔽部５２Ｂが設けられる。ヘッドマウントディスプレイ５も、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の効果を奏することが可能となる。

なお、本開示は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、保持部１１及び遮蔽部１２が別の部材で形成される例を示したが、保持部１１及び遮蔽部１２は、同一の部材により形成されてもよい。例えば、保持部１１及び遮蔽部１２は、ユーザの頭部に装着される帽体の一部であってもよい。帽体は、例えばヘルメット形状を有する。

また、保持部１１、遮蔽部１２、表示装置１４及び反射部材１５を含む本体部が、装着部材１３に対して回転可能に設けられてもよい。例えば本体部は、保持部１１及び遮蔽部１２によって形成された空間内に、表示装置１４及び反射部材１５を収容する。この本体部は、装着部材１３に対して仰俯角方向に回転できるように、回転軸部材を介して装着部材１３に連結される。これにより、ユーザ毎の個人差に応じた適切な位置に表示装置１４及び反射部材１５を配置させることが可能となる。

図１１は、さらに他の実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ６を適用したゲームシステム１００の概略構成の一例を示す図である。

図１１に示すように、ゲームシステム１００は、ヘッドマウントディスプレイ６に加えて、基部１０１、椅子１０２及び入力装置１０３等を有する。

基部１０１は、床面等に固定するように設けられている。椅子１０１は、ゲームをプレイするユーザが着座する椅子であり、基部１０１に、水平方向Ａ４に回転可能に設けられる。入力装置１０３は、椅子１０２に着座したユーザによる入力操作を受け付ける操作部１０３Ａを有し、椅子１０２の水平方向Ａ４の回転に伴って水平方向Ａ４に回転するように椅子１０２に固定される。また、入力装置１０３は、椅子１０２の前後方向Ａ５へのリクライニング動作に伴って仰俯角方向Ａ６に移動（回転）可能に椅子１０３に設けられている。

センサ６７は、入力装置１０３に設けられ、少なくとも、椅子１０２の回転方向（即ち水平方向Ａ４）における基準方向に対する入力装置１０３の相対方向情報と、仰俯角方向Ａ５における基準角度に対する入力装置１０３の相対角度情報とを取得する。なお、基準方向及び基準角度は、ゲーム開始時等の所定のタイミングに、入力装置１０３の初期方向及び初期角度として設定される。

ヘッドマウントディスプレイ６は、椅子に着座したユーザと対面するように入力装置１０３に設けられ、センサ６７が取得した入力装置１０３の相対方向情報及び相対角度情報と、操作部１０３Ａが取得したユーザによる入力操作に応じた画像を表示する。入力装置１０３は、ヘッドマウントディスプレイ６が取り付けられる被取付部の一例である。なお、センサ６７又はヘッドマウントディスプレイ６は、事前に設定されたセンサ６７の設置位置とヘッドマウントディスプレイ６の設置位置との位置関係に基づいて、入力装置１０３の相対方向情報及び相対角度情報から、ヘッドマウントディスプレイ６の位置情報及び方向情報を算出して取得してもよい。その場合、ヘッドマウントディスプレイ６は、ヘッドマウントディスプレイ６の位置情報及び方向情報に応じた画像を表示する。

このゲームシステム１００では、ユーザは、椅子１０２に座った状態のまま、足の力により椅子１０２を水平方向Ａ４に回転させたり、背中又は腰の力により椅子１０２を前後方向Ａ５へリクライニングさせることにより、入力装置１０３の位置及び方向を変化させる。入力装置１０３の位置及び方向の変化はセンサ６７によって検出され、入力装置１０３の水平方向の向き及び仰俯角方向の角度の変化、即ちヘッドマウントディスプレイ６の位置及び方向の変化に応じて、ヘッドマウントディスプレイ６に表示される画像が変化する。

図１２は、ヘッドマウントディスプレイ６の概略構成の一例を示す図である。

図１２に示すヘッドマウントディスプレイ６は、ヘッドマウントディスプレイ１と同様の構成を有する。但し、ヘッドマウントディスプレイ６では、装着部材１３が省略され、保持部６１は入力装置１０３に固定される。また、ヘッドマウントディスプレイ６では、表示装置１４は、ユーザの頭部がヘッドマウントディスプレイ６内に存在するか否かに関わらず、表示面が下方を向くように保持部１１に保持される。一方、反射部材１５は、ユーザの頭部がヘッドマウントディスプレイ６内に存在するか否かに関わらず、表示装置１４の表示面に表示された画像を、ヘッドマウントディスプレイ６の後方側、即ちユーザが椅子に着座したときにユーザの頭部が位置する方向に反射させる。また、ヘッドマウントディスプレイ６では、保持部６１の側方の内、入力装置１０３側の側方は入力装置１０３により遮蔽され、入力装置１０３と反対側の側方に遮蔽部６２が設けられる。ユーザは、入力装置１０３に固定されたヘッドマウントディスプレイ６を覗き込むことにより、ヘッドマウントディスプレイ６に表示された画像を視認することができる。

なお、ヘッドマウントディスプレイが取り付けられる被取付部は、入力装置１０３のような略水平方向に延伸し且つ略水平方向に回転する円筒状又は円柱状の部材に限定されない。例えば、被取付部は、エレベータのような移動可能に設けられた部屋の壁でもよい。または、被取付部は、潜水艦の外部を監視するための潜望鏡のような、略鉛直方向に延伸し且つ略鉛直方向に移動可能に設けられた円筒状又は円柱状の部材でもよい。

また、ヘッドマウントディスプレイは、被取付部に固定されるのではなく、被取付部に対して移動可能に取り付けられていてもよい。例えば、ヘッドマウントディスプレイは、被取付部に対して回転可能なように、回転軸を介して被取付部に取り付けられてもよい。または、ヘッドマウントディスプレイは、被取付部に対してスライド可能なように、スライド軸を介して被取付部に取り付けられてもよい。その場合、ヘッドマウントディスプレイの位置情報及び方向情報を取得するセンサは、ヘッドマウントディスプレイの移動に伴って移動するように、ヘッドマウントディスプレイに設けられる。

当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換、及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１、３、４、５、６ ヘッドマウントディスプレイ
１１、４１、５１、６１ 保持部
１２、４２、５２、６２ 遮蔽部
１３、３３ 装着部材
１４ 表示装置
１５ 反射部材
１６ レンズ
１７、６７ センサ

Claims (10)

1. 保持部と、
   ユーザの頭部に装着され、頭部の大きさに合わせて長さが調整される装着部材と、
   画像を表示する表示面が、前記装着部材がユーザの頭部に装着された状態で下方を向くように前記保持部に保持された表示装置と、
   反射面が前記表示装置の表示面側に向くように前記保持部に保持され、且つ、前記画像を頭部に前記装着部材が装着されたユーザの眼球に向けて反射させる反射部材と、
   前記表示装置及び前記反射部材が設けられた空間を遮蔽する遮蔽部と、
   を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記反射部材は、前記装着部材を装着したユーザの顔前に配置される、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記反射部材は、前記反射面の反対側の面が前記保持部に当接するように前記保持部に保持されている、請求項１または２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記表示装置は、前記保持部のうち前記装着部材を装着したユーザの頭部の上方に配置される部分に保持される、請求項１〜３の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記遮蔽部は、前記装着部材を装着したユーザの後頭部を囲むように設けられる、請求項１〜３の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記遮蔽部は、前記装着部材の側端部の一部を覆うように設けられる、請求項１〜５の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 前記保持部には、前記ヘッドマウントディスプレイの重心を、前記表示装置が保持される部分より前記装着部材を装着したユーザの頭頂部側の領域に位置させるための加重部材が設けられている、請求項１〜６の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. さらに、前記表示装置と前記反射部材の間に設けられ、前記画像を拡大するレンズを有する、請求項１〜７の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. ヘッドマウントディスプレイの位置及び方向情報を取得するセンサをさらに有し、
   前記表示装置は、前記位置及び方向情報に応じた画像を表示する、請求項１〜８の何れか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 保持部と、
    画像を表示する表示面及び前記保持部に保持される保持面を有する表示装置と、
    反射面が前記表示装置の表示面側に向くように前記保持部に保持された反射部材と、
    前記表示装置及び前記反射部材が設けられた空間を遮蔽する遮蔽部と、
    を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。