KR20140085331A

KR20140085331A - 헤드 마운트 디스플레이

Info

Publication number: KR20140085331A
Application number: KR1020130161333A
Authority: KR
Inventors: 마끼꼬 히노; 야수시 미조꾸찌
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-07-07
Also published as: JP2014126753A; US9229236B2; US20140184477A1; CN103901619A

Abstract

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이에 탑재된 촬상부에 의해 촬상하고 있는 것을 주위에 알리는 기능을 가진 헤드 마운트 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다. 화상 신호에 따라 변조된 신호광을 주사하는 주사부(42)와, 상기 주사부(42)로부터의 상기 신호광이 입사하고, 또한, 가시광에 대하여 투과성을 갖는 표시부(6)를 구비하고, 상기 표시부(6)는, 상기 주사부(42)로부터의 상기 신호광을 일부 반사하는 하프 미러 영역(510)과, 상기 하프 미러 영역(510)의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖는 투과 영역(520)을 갖고, 사용 조건에 기초하여, 상기 투과 영역(520)을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 제어부(33)를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이이다.

Description

헤드 마운트 디스플레이{HEAD-MOUNTED DISPLAY}

본 발명은, 헤드 마운트 디스플레이에 관한 것이다.

종래, 예를 들어, 주사부에 의해 광을 주사하여 화상을 표시하는 화상 표시 장치를 구비한 헤드 마운트 디스플레이(이하, 「HMD」라고 함)가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개 제2011-76503호 공보

그러나, 상기의 HMD에는, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시하는 기능이 없다고 하는 과제가 있었다. 의사 표시의 일례로서는, 신체의 장애 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 관찰자가 장애인일 때, 피관찰자에 대하여 신체의 장애 등을 피관찰자에게 의사 표시를 잘할 수 없는 경우가 있다. 또한, 의사 표시의 다른 예로서는, 상기한 HMD와 같이 HMD가 촬상부를 구비하고 있는 경우, 피관찰자의 의도에 상관없이, 촬상되어 버리는 경우가 있다. 즉, 피관찰자가 촬상되어 있었다고 해도, HMD에는 하등 명시되지 않고, 촬상 중인 것을 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시되지 않으므로, 피관찰자는 촬상되어 있는지 여부를 이해하기 힘들다.

본 발명은, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.

[적용예 1]

본 적용예에 관한 헤드 마운트 디스플레이는, 화상 신호에 따라 변조된 신호광을 주사하는 주사부와, 상기 주사부로부터의 상기 신호광이 입사하고, 또한, 가시광에 대하여 투과성을 갖는 표시부를 구비하고, 상기 표시부는, 상기 주사부로부터의 상기 신호광을 반사하는 하프 미러 영역과, 상기 하프 미러 영역의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖는 투과 영역을 갖고, 사용 조건에 기초하여, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 적용예에 따르면, 사용 조건에 기초하여, 투과 영역에 신호광이 입사된다. 이에 의해, 투과 영역으로부터 신호광이 출사되므로, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시할 수 있다. 따라서, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시하는 기능을 가진 헤드 마운트 디스플레이를 제공할 수 있다.

[적용예 2]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 사용 조건은, 제1 조건과, 제2 조건을 갖고, 상기 제어부는, 상기 제1 조건에서는, 상기 하프 미러 영역을 향하여 상기 신호광을 주사시키고, 상기 제2 조건에서는, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 제1 조건일 때, 표시부에 화상을 표시하고, 제2 조건일 때, 투과 영역을 포함하는 영역에 신호광을 제어부가 주사시킨다. 이에 의해, 제2 조건일 때, 투과 영역으로부터 신호광이 출사되므로, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시할 수 있다.

[적용예 3]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 화상을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 촬상부를 구동시킨 경우에 상기 제2 조건을 적용하는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 촬상부를 구동시킨 경우에 신호광이 투과 영역에 입사하므로, 신호광이 투과 영역으로부터 출사한다. 이에 의해, 헤드 마운트 디스플레이에 탑재된 촬상부에 의해 촬상하고 있는 것을 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시시켜, 도촬, 컨닝, 정보 유출 등을 방지할 수 있다.

[적용예 4]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역 상에 상기 신호광이 주사되는 주사 영역의 외측에 위치하고, 상기 제어부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 주사 각도 범위보다도 확대시킴으로써, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 제어부가 신호광을 투과 영역에 주사시킬 수 있다.

[적용예 5]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 주사부는, 제1 방향에서는 공진에 의해 상기 신호광을 주사하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서는 비공진에 의해 상기 신호광을 주사하고, 상기 제어부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 상기 제2 방향에 대한 상기 주사 각도 범위보다도 확대시키는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 비공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하므로, 공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하는 경우에 필요해지는 공진 주파수의 조정이 불필요하다. 이에 의해, 공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하는 경우보다도 용이하게 주사 각도 범위를 확대할 수 있다.

[적용예 6]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역의 가시광에 있어서의 확산 투과율보다도 높은 확산 투과율을 갖는 확산 영역을 갖는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 확산 영역에 입사한 신호광이 확산된다. 이에 의해, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시 가능한 범위를 확대할 수 있다. 여기서, 「확산 투과율」이란, 가시광 영역에 있어서의 입사광에 대한 확산광 성분의 강도비를 말한다.

[적용예 7]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 확산 영역은 확산막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 용이하게 확산 영역을 형성할 수 있다.

[적용예 8]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 투과 영역을 포함하는 영역은, 상기 하프 미러 영역 및 상기 투과 영역인 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 제어부가 투과 영역에 신호광을 주사시킬 때, 하프 미러 영역에 신호광을 주사시킬 수 있다. 이에 의해, 제어부가 투과 영역에 신호광을 주사시킬 때에도, 표시부에 화상을 표시할 수 있다.

[적용예 9]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역에 인접하는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 제어부가 하프 미러 영역으로부터 투과 영역을 포함하는 영역에 신호광을 주사시킬 때에 확대시키는 주사 각도 범위를 작게 할 수 있다. 여기서, 「인접」이란, 비접촉 상태에서의 근방 배치를 포함하는 것으로 한다.

[적용예 10]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 노즈 패드부(nose pad portion)를 포함하는 프론트부를 갖는 안경형의 프레임을 구비하고, 상기 주사부는, 상기 프론트부의 상기 노즈 패드부측, 또한, 상기 표시부에서 반사되는 상기 신호광의 광축보다도 상기 프론트부의 중심에 가까운 측에 위치하는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 프론트부의 노즈 패드부측에 주사부가 위치하므로, 관찰자의 얼굴에 대하여 전방측으로 돌출된 부분이 헤드 마운트 디스플레이에 형성되는 것을 저감할 수 있다. 또한, 표시부에서 반사되는 신호광의 광축보다 프론트부의 중심에 가까운 측에 주사부가 위치하므로, 관찰자의 얼굴에 측방측으로 돌출된 부분이 헤드 마운트 디스플레이에 형성되는 것을 저감할 수 있다.

[적용예 11]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 신호광을 생성하는 신호광 생성부를 구비하고, 상기 프레임은, 상기 프론트부에 접속하는 탬플부(temple portion)와, 상기 탬플부의 단부인 모던부(modern portion)를 갖고, 상기 신호광 생성부는, 상기 모던부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이의 중량 균형을 우수한 것으로 할 수 있다.

[적용예 12]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 주사부는, 상기 신호광을 반사하는 반사면을 갖는 반사판이 설치된 기부(基部)와, 상기 기부를 제1 축 주위로 요동 가능하게 지지하는 축부와, 상기 제1 축에 교차하는 제2 축 주위로 요동 가능한 프레임부와, 상기 프레임부에 설치된 영구 자석과, 코일과, 상기 코일에 전압을 인가하는 전압 인가부를 더 구비하고, 상기 기부와 상기 프레임부는, 상기 축부에 의해 접속되어 있고, 상기 영구 자석은, 평면에서 보아, 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 대하여 경사지는 방향으로 배치되고, 상기 전압 인가부는, 상기 기부를 상기 제1 축 주위로 요동시키는 제1 주파수의 제1 전압과, 상기 프레임부를 상기 제2 축 주위로 요동시키는 제2 주파수의 제2 전압을 중첩한 전압을 상기 코일에 인가하는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 반사판이 설치된 기부를 제1 축 주위 및 제2 축 주위로 요동시킬 수 있어, 표시부에 대하여 용이하게 주사할 수 있다.

[적용예 13]

상기 적용예에 기재된 헤드 마운트 디스플레이는, 상기 주사부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 상기 제2 전압보다도 높게 함으로써, 상기 투과 영역을 포함하는 영역을 향하여 상기 신호광을 주사하는 것이 바람직하다.

본 적용예에 따르면, 주사 각도 범위를 용이하게 확대할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 HMD의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 HMD의 부분 확대도.
도 3은 구동 수단의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 발생 전압의 일례를 나타내는 설명도.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 주사광 출사부의 개략 구성도.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 광 스캐너의 평면도.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 광 스캐너의 단면도.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 표시부의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 9는 제1 실시 형태에 따른 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 11은 제3 실시 형태에 따른 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 12는 제4 실시 형태에 따른 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 13은 제5 실시 형태에 따른 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 14는 제6 실시 형태에 따른 HMD의 개략 구성을 도시하는 모식도.

이하, 본 발명의 HMD의 바람직한 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 각 도면에서는, 각 부재 등을 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 부재 등의 척도를 실제와는 다르게 나타내고 있다.

<제1 실시 형태>

도 1의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 HMD의 개략 구성을 도시하는 정면도, 도 1의 (b)는, 제1 실시 형태에 따른 HMD의 개략 구성을 도시하는 평면도, 도 2는, 제1 실시 형태에 따른 HMD의 부분 확대도이다. 또한, 도 3은, 구동 수단의 구성을 도시하는 블록도, 도 4는, 발생 전압의 일례를 나타내는 설명도이다. 또한, 도 5는, 제1 실시 형태에 따른 주사광 출사부의 개략 구성도, 도 6은, 제1 실시 형태에 따른 광 스캐너의 평면도, 도 7의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 광 스캐너의 단면도(A-A선을 따른 단면도), 도 7의 (b)는, 제1 실시 형태에 따른 광 스캐너의 단면도(B-B선을 따른 단면도)이다. 또한, 도 8은, 제1 실시 형태에 따른 표시부의 개략 구성을 도시하는 모식도, 도 9의 (a)는, 제1 실시 형태에 따른 제1 조건일 때의 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도, 도 9의 (b)는, 제1 실시 형태에 따른 제2 조건일 때의 표시부와 주사 영역의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

또한, 도 1 및 도 2에서는, 설명의 편의상, 서로 직교하는 3개의 축으로서, X축, Y축 및 Z축을 나타내고 있고, 그 도시한 화살표의 선단측을 「+측」, 기단부측을 「-측」으로 한다. 또한, X축에 평행한 방향을 「X축 방향」, Y축에 평행한 방향을 「Y축 방향」, Z축에 평행한 방향을 「Z축 방향」이라고 말한다. 여기서, X축, Y축 및 Z축은, 후술하는 HMD(1)를 관찰자의 헤드부(H)에 장착하였을 때에, X축 방향이 헤드부(H)의 전후 방향, Y축 방향이 헤드부(H)의 상하 방향, Z축 방향이 헤드부(H)의 좌우 방향이 되도록 설정되어 있다.

도 1의 (a), 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태의 HMD(1)는, 안경과 같은 외관을 갖는 HMD이며, 관찰자의 헤드부(H)에 창작하여 사용되고, 관찰자에게 허상에 의한 화상을 외계상과 중첩한 상태에서 시인시키는 것이다. 이 HMD(1)는 프레임(2)과, 신호 생성부(3)와, 주사광 출사부(4)와, 표시부(6)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 촬상부로서의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(700)를 더 구비하고 있다.

이와 같은 HMD(1)에서는, 신호 생성부(3)가 화상 정보에 따라 변조된 신호광을 생성하고, 주사광 출사부(4)가 그 신호광을 2차원적으로 주사하여 주사광을 출사하고, 표시부(6)가 그 주사광을 관찰자의 눈(EY)을 향하여 반사한다. 이에 의해, 화상 정보에 따른 허상을 관찰자에게 시인시킬 수 있다.

또한, HMD(1)는 우안용의 허상과 좌안용의 허상을 각각 형성하는 것이지만, 설명의 편의상, 각 도면에서는, 우안용의 허상을 형성하는 구성에 대해서 대표적으로 도시하고, 좌안용의 허상을 형성하는 구성에 대해서는, 우안용의 허상을 형성하는 구성과 마찬가지이므로, 그 도시를 생략하고 있다.

이하, HMD(1)의 각 부를 순차 상세하게 설명한다.

(프레임)

도 1의 (a), 도 1의 (b) 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 프레임(2)은 안경 프레임과 같은 형상을 이루고, 신호 생성부(3), 주사광 출사부(4), 표시부(6) 및 CCD 카메라(700)를 지지하는 기능을 갖는다.

또한, 프레임(2)은 주사광 출사부(4), 표시부(6), CCD 카메라(700) 및 노즈 패드부(21)를 지지하는 프론트부(610)와, 프론트부(610)에 접속되어 관찰자의 귀(EA)에 접촉하는 탬플부(620)와, 탬플부(620)의 프론트부(610)와 반대의 단부인 모던부(630)를 포함한다. 노즈 패드부(21)는 사용시에 관찰자의 코(NS)에 접착하여, HMD(1)를 관찰자의 헤드부(H)에 대하여 지지하고 있다. 프론트부(610)에는 림부(611)나 브릿지부(612)가 포함된다.

이 노즈 패드부(21)는, 사용시에서의 관찰자에 대한 프레임(2)의 위치를 조정 가능하게 구성되어 있다. 또한, 프레임(2)의 형상은 관찰자의 헤드부(H)에 장착할 수 있는 것이면, 도시의 것으로 한정되지 않는다.

(신호 생성부)

도 1의 (b) 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 신호 생성부(3)는, 상술한 프레임(2)의 모던부(630)에 설치되어 있다. 즉, 신호 생성부(3)는, 사용시에 관찰자의 귀(EA)에 대하여 눈(EY)과는 반대측에 배치되어 있다. 이에 의해, 헤드 마운트 디스플레이의 중량 균형을 우수한 것으로 할 수 있다.

이 신호 생성부(3)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 주사부로서의 광 스캐너(42)로 주사되는 신호광을 생성하는 기능과, 광 스캐너(42)를 구동하는 구동 신호를 생성하는 기능을 갖는다. 이와 같은 신호 생성부(3)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 신호광 생성부(31), 구동 신호 생성부(32)와, 제어부(33)와, 렌즈(34)를 구비한다. 신호광 생성부(31)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 스캐너(42)로 주사되는 신호광을 생성하는 것이다.

이 신호광 생성부(31)는, 복수의 광원(311R, 311G, 311B)과, 복수의 구동 회로(312R, 312G, 312B)와, 광 합성부(313)를 갖는다. 광원(311R)은 적색광을 출사하는 것이며, 광원(311G)은 녹색광을 출사하는 것이며, 광원(311B)은 청색광을 출사하는 것이다. 이와 같은 3색의 광을 이용함으로써, 풀 컬러의 화상을 표시할 수 있다.

이와 같은 광원(311R, 311G, 311B)은, 각각, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 레이저 다이오드, LED를 사용할 수 있다. 이와 같은 광원(311R, 311G, 311B)은, 각각, 구동 회로(312R, 312G, 312B)에 전기적으로 접속되어 있다.

구동 회로(312R)는, 상술한 광원(311R)을 구동하는 기능을 갖고, 구동 회로(312G)는, 상술한 광원(311G)을 구동하는 기능을 갖고, 구동 회로(312B)는, 상술한 광원(311B)을 구동하는 기능을 갖는다. 이와 같은 구동 회로(312R, 312G, 312B)에 의해 구동된 광원(311R, 311G, 311B)으로부터 출사된 3개(3색)의 광은, 광 합성부(313)에 입사한다.

광 합성부(313)는, 복수의 광원(311R, 311G, 311B)으로부터의 광을 합성하는 것이다. 이에 의해, 신호광 생성부(31)에서 생성되는 신호광을 주사광 출사부(4)에 전송하기 위한 광 파이버의 수를 적게 할 수 있다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 프레임(2)의 탬플부(620)를 따라서 설치된 1개의 광 파이버(7)를 통하여 신호 생성부(3)로부터 주사광 출사부(4)에 신호광을 전송할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 광 합성부(313)는, 2개의 다이클로익 미러(313a, 313b)를 갖는다. 다이클로익 미러(313a)는 적색광을 투과시킴과 함께 녹색광을 반사하는 기능을 갖는다. 또한, 다이클로익 미러(313b)는 적색광 및 녹색광을 투과시킴과 함께 청색광을 반사하는 기능을 갖는다.

이와 같은 다이클로익 미러(313a, 313b)를 이용함으로써, 광원(311R, 311G, 311B)으로부터의 적색광, 녹색광 및 청색광의 3색의 광을 합성하여, 신호광을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 광원(311R, 311G, 311B)으로부터의 적색광, 녹색광 및 청색광의 광로 길이가 서로 동등해지도록, 광원(311R, 311G, 311B)이 배치되어 있다.

또한, 광 합성부(313)는, 전술한 바와 같은 다이클로익 미러(313a, 313b)를 이용한 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어, 광 도파로, 광 파이버 등으로 구성되어 있어도 좋다. 이와 같은 신호광 생성부(31)에서 생성한 신호광은 렌즈(34)를 통하여 광 파이버(7)에 입력된다. 그리고, 이러한 신호광은 광 파이버(7)를 통하여, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 스캐너(42)에 전송된다.

이와 같이 신호광 생성부(31)에서 생성한 신호광을 광 스캐너(42)에 도광하는 광 파이버(7)를 이용함으로써, 신호광 생성부(31)의 설치 위치의 자유도가 증가된다. 여기서, 렌즈(34)는 신호광 생성부(31)에서 생성한 신호광을 광 파이버(7)에 입력하기 위해 집광하는 것이다. 또한, 렌즈(34)는, 필요에 따라서 설치하면 되고, 생략할 수 있다. 또한, 예를 들어, 렌즈(34) 대신에, 각 광원(311R, 311G, 311B)과 광 합성부(313) 사이에 렌즈를 설치함으로써도, 신호광을 광 파이버(7)에 입력할 수 있다.

구동 신호 생성부(32)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 스캐너(42)를 구동하는 구동 신호를 생성하는 것이다. 이 구동 신호 생성부(32)는, 광 스캐너(42)의 제1 방향에서의 주사(수평 주사)에 이용하는 제1 구동 신호(V1)를 생성하는 구동 회로(321)(제1 구동 회로)와, 광 스캐너(42)의 제1 방향으로 직교하는 제2 방향에서의 주사(수직 주사)에 이용하는 제2 구동 신호(V2) 및 제3 구동 신호(V3)를 생성하는 구동 회로(322)(제2 구동 회로)를 갖는다.

예를 들어, 구동 회로(321)는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주기(T1)에 의해 주기적으로 변화하는 제1 구동 신호(V1)(수평 주사용 전압)를 발생시키는 것이며, 구동 회로(322)는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주기(T1)와 다른 주기(T2)에 의해 주기적으로 변화하는 제2 구동 신호(V2)(수직 주사용 전압) 및 제2 구동 신호(V2)보다도 전압이 높은 제3 구동 신호(V3)(수직 주사용 전압)를 발생시키는 것이다. 또한, 제1 구동 신호(V1), 제2 구동 신호(V2), 제3 구동 신호(V3)에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다.

이와 같은 구동 신호 생성부(32)는, 도시하지 않은 신호선을 통하여, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 스캐너(42)에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 구동 신호 생성부(32)에서 생성한 구동 신호[(제1 구동 신호(V1), 제2 구동 신호(V2) 및 제3 구동 신호(V3)]는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 스캐너(42)에 입력된다. 전술한 바와 같은 신호광 생성부(31)의 구동 회로(312R, 312G, 312B) 및 구동 신호 생성부(32)의 구동 회로(321, 322)는 제어부(33)에 전기적으로 접속되어 있다.

제어부(33)는 영상 신호(화상 신호)에 기초하여, 신호광 생성부(31)의 구동 회로(312R, 312G, 312B) 및 구동 신호 생성부(32)의 구동 회로(321, 322)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 이에 의해, 신호광 생성부(31)가 화상 정보에 따라 변조된 신호광을 생성함과 함께, 구동 신호 생성부(32)가 화상 정보에 따른 구동 신호를 생성한다. 또한, 제어부(33)는 CCD 카메라(700)를 구동시켜, 촬상 동작 등을 제어하는 기능을 갖는다.

(주사광 출사부)

도 1의 (a), 도 1의 (b) 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 주사광 출사부(4)는, 상술한 프레임(2)의 브릿지부(612) 근방[바꾸어 말하면 프론트부(610)의 중심 근방]에 설치되어 있다. 즉, 주사광 출사부(4)는, 사용시에 관찰자의 눈(EY)보다도 코(NS)측에 위치하도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 주사광 출사부(4)는, 사용시의 관찰자의 정면에서 보아, 관찰자의 양쪽 눈(EY) 사이에 위치하고 있다. 또한 바꾸어 말하면, 주사광 출사부(4)는 표시부(6)에 의해 반사된 신호광의 광축의 위치보다도, 브릿지부(612)측[즉 프론트부(610)의 중심측]에 위치하고 있다. 이에 의해, HMD(1)에 관찰자의 얼굴에 대하여 측방측으로 돌출된 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 주사광 출사부(4)는 프레임(2)의 내측에 설치되어 있다. 즉, 주사광 출사부(4)는, 후술하는 표시부(6)에 대하여, 사용시에 관찰자측[즉 프론트부(610)의 노즈 패드부(21)측]에 배치되어 있다. 이에 의해, HMD(1)에 관찰자의 얼굴에 대하여 전방측으로 돌출된 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 주사광 출사부(4)는 프레임(2)에 대하여, 상술한 노즈 패드부(21)와는 다른 위치로 이동 기구(5)를 통하여 설치되어 있다. 이 이동 기구(5)는 프레임(2)에 대하여 주사광 출사부(4)를 Z축을 따른 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 그로 인해, 주사광 출사부(4)는, 후술하는 표시부(6)에 대하여 Z축을 따른 방향으로 이동 가능하다. 이에 의해, 신호광을 주사함으로써 형성된 주사광의 결상 위치(수평 방향 및 수직 방향으로 확대되는 주사광 전체가 결상되는 위치)의 눈 폭 방향에서의 조정을 노즈 패드부(21)의 위치 조정과 독립적으로 행할 수 있다.

이와 같은 주사광 출사부(4)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 하우징(41)과, 광 스캐너(42)와, 렌즈(커플링 렌즈)(43)와, 집광 위치 조정 기구(44)와, 렌즈(집광 렌즈)(45)를 구비한다. 하우징(41)은 광 스캐너(42) 및 렌즈(43)를 수납한다. 이 하우징(41)은 방진ㆍ방적 구조를 이루고 있다. 또한, 하우징(41)에는 집광 위치 조정 기구(44)를 통하여, 광 파이버(7)가 설치되어 있다. 또한, 집광 위치 조정 기구(44)에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다.

또한, 하우징(41)에는 렌즈(45)가 설치되고, 렌즈(45)가 하우징(41)의 일부(벽부의 일부)를 구성하고 있다. 이에 의해, 부품 개수를 억제함과 함께, 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 렌즈(45)에 대해서는, 이후에 상세하게 서술한다.

광 스캐너(42)는 신호광 생성부(31)로부터의 신호광을 2차원적으로 주사하는 광 스캐너이다. 이 광 스캐너(42)로 신호광을 주사함으로써 주사광이 형성된다. 이 광 스캐너(42)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기부(11)와, 1쌍의 축부(12a, 12b)(제1 축부)와, 프레임부(13)와, 1쌍의 축부(14a, 14b)(제2 축부)와, 지지부(15)와, 영구 자석(16)과, 코일(17)을 구비한다. 바꾸어 말하면, 광 스캐너(42)는 소위 짐벌 구조를 갖고 있다.

여기서, 기부(11), 1쌍의 축부(12a, 12b)는 Y1축(제1 축) 주위로 요동(왕복 회동)하는 제1 진동계를 구성한다. 또한, 기부(11), 1쌍의 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 1쌍의 축부(14a, 14b) 및 영구 자석(16)은 X1축(제2 축) 주위로 요동(왕복 회동)하는 제2 진동계를 구성한다.

또한, 광 스캐너(42)는 신호 중첩부(18)를 갖고 있고(도 5 참조), 영구 자석(16), 코일(17), 신호 중첩부(18) 및 구동 신호 생성부(32)는, 상술한 제1 진동계 및 제2 진동계를 구동[즉, 기부(11)를 X1축 및 Y1축 주위로 요동]시키는 구동부를 구성한다.

이하, 광 스캐너(42)의 각 부를 순차 상세하게 설명한다. 기부(11)는 판 형상을 이룬다. 기부(11)의 상면(한쪽의 면)에는, 광 반사성을 갖는 반사판(111)이 설치되어 있다. 제1 실시 형태에서는, 기부(11)는, 평면에서 보아, 원형을 이루고 있다. 또한, 기부(11)의 평면에서 보아 형상은, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 타원형, 사각형 등의 다각형이어도 좋다. 또한, 반사판(111)이 설치된 부분의 동적 변형을 저감하는 동적 변형 저감 구조를 갖는 형상이어도 좋다.

프레임부(13)는 프레임 형상을 이루고, 상술한 기부(11)를 둘러싸서 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 기부(11)는 프레임 형상을 이루는 프레임부(13)의 내측에 설치되어 있다. 그리고, 프레임부(13)는 축부(14a, 14b)를 통하여 지지부(15)에 지지되어 있다. 또한, 기부(11)는 축부(12a, 12b)를 통하여 프레임부(13)에 지지되어 있다. 또한, 프레임부(13)는 평면에서 보아, 내측 및 외측의 가장자리부가 각각 원형을 이루고 있다. 또한, 프레임부(13)의 형상은 기부(11)를 둘러싸는 프레임 형상이면, 도시의 것으로 한정되지 않는다.

축부(12a, 12b) 및 축부(14a, 14b)는, 각각, 탄성 변형 가능하다. 그리고, 축부(12a, 12b)는 기부(11)를 Y1축(제1 축) 주위로 회동(요동) 가능하게 하도록, 기부(11)와 프레임부(13)를 연결하고 있다. 또한, 축부(14a, 14b)는 프레임부(13)를 Y1축으로 직교하는 X1축(제2 축) 주위로 회동(요동) 가능하게 하도록, 프레임부(13)와 지지부(15)를 연결하고 있다.

축부(12a, 12b)는 기부(11)를 통하여 서로 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 축부(12a, 12b)는, 각각, Y1축을 따른 방향으로 연장되는 직사각형 형상을 이룬다. 그리고, 축부(12a, 12b)는, 각각, 일단부가 기부(11)에 접속되고, 타단부가 프레임부(13)에 접속되어 있다. 또한, 축부(12a, 12b)는, 각각, 중심축이 Y1축에 일치하도록 배치되어 있다. 이와 같은 축부(12a, 12b)는, 각각, 기부(11)의 Y1축 주위의 요동에 수반하여 비틀림 변형된다.

축부(14a) 및 축부(14b)는 프레임부(13)를 통하여(사이에 두고) 서로 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 축부(14a, 14b)는, 각각, X1축을 따른 방향으로 연장되는 직사각형 형상을 이룬다. 그리고, 축부(14a, 14b)는, 각각, 일단부가 프레임부(13)에 접속되고, 타단부가 지지부(15)에 접속되어 있다. 또한, 축부(14a, 14b)는, 각각, 중심축이 X1축에 일치하도록 배치되어 있다. 이와 같은 축부(14a, 14b)는, 각각, 프레임부(13)의 X1축 주위의 요동에 수반하여 비틀림 변형된다.

이와 같이, 기부(11)를 Y1축 주위로 요동 가능하게 함과 함께, 프레임부(13)를 X1축 주위로 요동 가능하게 함으로써, 기부(11)를 서로 직교하는 X1축 및 Y1축의 2축 주위로 요동(왕복 회동)시킬 수 있다. 또한, 축부(12a, 12b) 및 축부(14a, 14b)의 형상은, 각각, 상술한 것으로 한정되지 않고, 예를 들어, 도중의 적어도 1군데에 굴곡 또는 만곡된 부분이나 분기된 부분을 가져도 좋다.

전술한 바와 같은 기부(11), 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 축부(14a, 14b) 및 지지부(15)는, 일체적으로 형성되어 있다. 예를 들어, 기부(11), 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 축부(14a, 14b) 및 지지부(15)를 포함하는 구조체는, 실리콘 기판을 에칭함으로써 형성할 수 있다. 이에 의해, 제1 진동계 및 제2 진동계의 진동 특성을 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 이러한 구조체는, 제1 Si층(디바이스층)과, SiO₂층(박스층)과, 제2 Si층(핸들층)이 이 순서로 적층한 SOI 기판을 에칭함으로써 형성할 수도 있다.

이 경우, 예를 들어, 기부(11), 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 축부(14a, 14b) 및 지지부(15)를 제1 Si층에서 일체적으로 형성하면 되고, 기부(11), 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 축부(14a, 14b) 및 지지부(15)를 포함하는 구조체는, 필요에 따라서, SiO₂층, 제2 Si층을 포함하고 있어도 좋다.

상술한 프레임부(13)의 하면[반사판(111)과는 반대측의 면]에는, 영구 자석(16)이 접합되어 있다. 영구 자석(16)과 프레임부(13)의 접합 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 접착제를 이용한 접합 방법을 사용할 수 있다. 영구 자석(16)은, 평면에서 보아, X1축 및 Y1축에 대하여 경사지도록 배치되어 있다.

제1 실시 형태에서는, 영구 자석(16)은 X1축 및 Y1축에 대하여 경사지는 방향으로 연장되는 직사각형 형상(막대 형상)을 이룬다. 그리고, 영구 자석(16)은, 그 길이 방향으로 자화되어 있다. 즉, 영구 자석(16)은, 일단부를 S극으로 하고, 타단부를 N극으로 하도록 자화되어 있다. 또한, 영구 자석(16)은, 평면에서 보아, X1축과 Y1축의 교점을 중심으로서 대칭이 되도록 설치되어 있다.

제1 실시 형태에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 영구 자석(16)의 상면(한쪽의 면)에는, 오목부(161)가 설치되어 있다. 이에 의해, 회동하는 기부(11)가 영구 자석(16)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에서는, 프레임부(13)에 1개의 영구 자석(16)을 설치한 경우를 예로 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 프레임부(13)에 2개의 영구 자석을 설치해도 좋다. 이 경우, 예를 들어, 긴 형상을 이루는 2개의 영구 자석을, X1축 및 Y1축의 교점을 통하여 서로 대향함과 함께, 서로 평행해지도록, 프레임부(13)에 설치하면 된다.

X1축에 대한 영구 자석(16)의 자화의 방향(연장 방향)의 경사각(θ)은, 특별히 한정되지 않지만, 30° 이상 60° 이하인 것이 바람직하고, 45° 이상 60° 이하인 것이 보다 바람직하고, 45°인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 영구 자석(16)을 설치함으로써, 원활 또한 확실하게 기부(11)를 X1축의 주위로 회동시킬 수 있다.

이와 같은 영구 자석(16)으로서는, 예를 들어, 네오디뮴 자석, 페라이트 자석, 사마륨 코발트 자석, 알니코 자석, 본드 자석 등을 적절하게 사용할 수 있다. 이와 같은 영구 자석(16)은 경자성체를 착자한 것이며, 예를 들어, 착자 전의 경자성체를 프레임부(13)에 설치한 후에 착자함으로써 형성된다. 이미 착자가 이루어진 영구 자석(16)을 프레임부(13)에 설치하고자 하면, 외부나 다른 부품의 자계의 영향에 의해, 영구 자석(16)을 원하는 위치에 설치할 수 없는 경우가 있기 때문이다.

이와 같은 영구 자석(16)의 바로 아래에는, 코일(17)이 설치되어 있다. 즉, 프레임부(13)의 하면에 대향하도록, 코일(17)이 설치되어 있다. 이에 의해, 코일(17)로부터 발생하는 자계를 효율적으로 영구 자석(16)에 작용시킬 수 있다. 이에 의해, 광 스캐너(42)의 전력 절약화 및 소형화를 도모할 수 있다. 이와 같은 코일(17)은 신호 중첩부(18)에 전기적으로 접속되어 있다(도 5 참조).

그리고, 신호 중첩부(18)에 의해 코일(17)에 전압이 인가됨으로써, 코일(17)로부터 X1축 및 Y1축에 직교하는 자속을 갖는 자계가 발생한다. 신호 중첩부(18)는, 상술한 제1 구동 신호(V1), 제2 구동 신호(V2)[또는 제3 구동 신호(V3)]를 중첩하는 가산기(도시 생략)를 갖고, 그 중첩한 전압을 코일(17)에 인가한다. 여기서, 제1 구동 신호(V1), 제2 구동 신호(V2) 및 제3 구동 신호(V3)에 대해서 상세하게 서술한다.

상술한 바와 같이, 구동 회로(321)는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주기(T1)에 의해 주기적으로 변화하는 제1 구동 신호(V1)(수평 주사용 전압)를 발생시키는 것이다. 즉, 구동 회로(321)는, 제1 주파수(1/T1)의 제1 구동 신호(V1)를 발생시키는 것이다. 제1 구동 신호(V1)는, 정현파와 같은 파형을 이루고 있다. 그로 인해, 광 스캐너(42)는 효과적으로 광을 주주사할 수 있다. 또한, 제1 구동 신호(V1)의 파형은, 이에 한정되지 않는다.

또한, 제1 주파수(1/T1)는 수평 주사에 적합한 주파수이면, 특별히 한정되지 않지만, 10 내지 40㎑인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 제1 주파수는, 기부(11), 1쌍의 축부(12a, 12b)로 구성되는 제1 진동계(비틀림 진동계)의 비틀림 공진 주파수(f1)와 동등해지도록 설정되어 있다. 즉, 제1 진동계는, 그 비틀림 공진 주파수(f1)가 수평 주사에 적합한 주파수가 되도록 설계(제조)되어 있다. 이에 의해, 기부(11)의 Y1축 주위의 회동각을 크게 할 수 있다.

한편, 구동 회로(322)는, 후술하는 제1 조건의 경우에는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주기(T1)와 다른 주기(T2)에 의해 주기적으로 변화하는 제2 구동 신호(V2)(제1 조건에서의 수직 주사용 전압)를 발생시키는 것이다. 또한, 구동 회로(322)는, 후술하는 제2 조건의 경우에는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 구동 신호(V2)보다도 전압이 높은 제3 구동 신호(V3)(제2 조건에서의 수직 주사용 전압)를 발생시키는 것이다.

제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]는, 톱니파와 같은 파형을 이루고 있다. 그로 인해, 광 스캐너(42)는 효과적으로 광을 수직 주사(부주사)할 수 있다. 또한, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 파형은, 이에 한정되지 않는다.

제2 주파수(1/T2)는, 제1 주파수(1/T1)와 다르며, 또한, 수직 주사에 적합한 주파수이면, 특별히 한정되지 않지만, 30 내지 80㎐(60㎐ 정도)인 것이 바람직하다. 이와 같이, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수를 60㎐ 정도로 하고, 상술한 바와 같이 제1 구동 신호(V1)의 주파수를 10 내지 40㎑로 함으로써, 디스플레이에서의 묘화에 적합한 주파수에서, 기부(11)를 서로 직교하는 2축(X1축 및 Y1축)의 각각의 축 주위로 회동시킬 수 있다. 단, 기부(11)를 X1축 및 Y1축의 각각의 축 주위로 회동시킬 수 있으면, 제1 구동 신호(V1)의 주파수와 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수의 조합은, 특별히 한정되지 않는다.

제1 실시 형태에서는, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수는, 기부(11), 1쌍의 축부(12a, 12b), 프레임부(13), 1쌍의 축부(14a, 14b) 및 영구 자석(16)으로 구성된 제2 진동계(비틀림 진동계)의 비틀림 공진 주파수(공진 주파수)와 다른 주파수가 되도록 조정되어 있다.

이와 같은 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수(제2 주파수)는, 제1 구동 신호(V1)의 주파수(제1 주파수)보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 주기(T2)는 주기(T1)보다도 긴 것이 바람직하다. 이에 의해, 보다 확실 또한 보다 원활하게, 기부(11)를 Y1축 주위로 제1 주파수에서 회동시키면서, X1축 주위로 제2 주파수에서 회동시킬 수 있다.

또한, 제1 진동계의 비틀림 공진 주파수를 f1[㎐]로 하고, 제2 진동계의 비틀림 공진 주파수를 f2[㎐]로 하였을 때, f1과 f2가, f1>f2의 관계를 충족시키는 것이 바람직하고, f1≥10f2의 관계를 충족시키는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 보다 원활하게, 기부(11)를, Y1축 주위로 제1 구동 신호(V1)의 주파수에서 회동시키면서, X1축 주위로 제2 구동 신호(V2)[또는 제3 구동 신호(V3)]의 주파수에서 회동시킬 수 있다. 이에 대해, f1≤f2로 한 경우는, 제2 주파수에 의한 제1 진동계의 진동이 발생할 가능성이 있다.

다음에, 광 스캐너(42)의 구동 방법에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제1 구동 신호(V1)의 주파수는, 제1 진동계의 비틀림 공진 주파수와 같이 설정되어 있다. 또한, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수는, 제2 진동계의 비틀림 공진 주파수와 다른 값으로, 또한, 제1 구동 신호(V1)의 주파수보다도 작아지도록 설정되어 있다{예를 들어, 제1 구동 신호(V1)의 주파수가 15㎑, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수가 60㎐로 설정되어 있다}.

예를 들어, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같은 제1 구동 신호(V1)와, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같은 제2 구동 신호(V2)[또는 제3 구동 신호(V3)]를 신호 중첩부(18)에서 중첩하고, 중첩한 전압을 코일(17)에 인가한다.

그러면, 제1 구동 신호(V1)에 의해, 영구 자석(16)의 일단부(N극)를 코일(17)에 끌어당기고자 함과 함께, 영구 자석(16)의 타단부(S극)를 코일(17)로부터 이격시키고자 하는 자계(이 자계를 「자계 A1」이라고 함)와, 영구 자석(16)의 일단부(N극)를 코일(17)로부터 이격시키고자 함과 함께, 영구 자석(16)의 타단부(S극)를 코일(17)에 끌어당기고자 하는 자계(이 자계를 「자계 A2」라고 함)가 교대로 절환한다.

여기서, 상술한 바와 같이, 영구 자석(16)은, 각각의 단부(자극)가, Y1축에서 분할되는 2개의 영역에 위치하도록 배치된다. 즉, 도 6의 평면에서 보아, Y1축을 사이에 두고 일방측에 영구 자석(16)의 N극이 위치하고, 타방측에 영구 자석(16)의 S극이 위치하고 있다. 그로 인해, 자계 A1과 자계 A2가 교대로 절환됨으로써, 프레임부(13)에 Y1축 주위의 비틀림 진동 성분을 갖는 진동이 여진되고, 그 진동에 수반하여, 축부(12a, 12b)를 비틀림 변형시키면서, 기부(11)가 제1 구동 신호(V1)의 주파수에서 Y1축 주위로 회동한다.

또한, 제1 구동 신호(V1)의 주파수는, 제1 진동계의 비틀림 공진 주파수와 같다. 그로 인해, 제1 구동 신호(V1)에 의해, 효율적으로, 기부(11)를 Y1축 주위로 회동시킬 수 있다. 즉, 상술한 프레임부(13)의 Y1축 주위의 비틀림 진동 성분을 갖는 진동이 작아도, 그 진동에 수반하는 기부(11)의 Y1축 주위의 회동각을 크게 할 수 있다.

한편, 제2 구동 신호(V2)[또는 제3 구동 신호(V3)]에 의해, 영구 자석(16)의 일단부(N극)를 코일(17)에 끌어당기고자 함과 함께, 영구 자석(16)의 타단부(S극)를 코일(17)로부터 이격시키고자 하는 자계(「자계 B1」)와, 영구 자석(16)의 일단부(N극)를 코일(17)로부터 이격시키고자 함과 함께, 영구 자석(16)의 타단부(S극)를 코일(17)에 끌어당기고자 하는 자계(「자계 B2」)가 교대로 절환된다.

여기서, 상술한 바와 같이, 영구 자석(16)은, 각각의 단부(자극)가, X1축에서 분할되는 2개의 영역에 위치하도록 배치된다. 즉 도 6의 평면에서 보아, X1축을 사이에 두고 일방측에 영구 자석(16)의 N극이 위치하고, 타방측에 영구 자석(16)의 S극이 위치하고 있다. 그로 인해, 자계 B1과 자계 B2가 교대로 절환됨으로써, 축부(14a, 14b)를 각각 비틀림 변형시키면서, 프레임부(13)가 기부(11)와 함께, 제2 구동 신호(V2)[또는 제3 구동 신호(V3)]의 주파수에서 X1축 주위로 회동한다.

또한, 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수는, 제1 구동 신호(V1)의 주파수에 비해 매우 낮게 설정되어 있다. 또한, 제2 진동계의 비틀림 공진 주파수는, 제1 진동계의 비틀림 공진 주파수보다도 낮게 설계되어 있다. 그로 인해, 기부(11)가 제2 구동 신호(V2)[및 제3 구동 신호(V3)]의 주파수에서 Y1축 주위로 회동하게 되는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 광 스캐너(42)에 따르면, 광 반사성을 갖는 반사판(111)을 구비하는 기부(11)를 서로 직교하는 2개의 축 주위로 각각 요동시키므로, 광 스캐너(42)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 이와 같은 광 스캐너(42)로 주사된 신호광(주사광)은 렌즈(45)를 통하여, 하우징(41)의 외부에 출사한다. 렌즈(45)는 광 스캐너(42)와 표시부(6) 사이에 설치되어 있다.

이 렌즈(45)는 표시부(6)에서 반사한 신호광이 평행광이 되도록, 광 스캐너(42)로부터의 신호광을 광 스캐너(42)와 표시부(6) 사이에서 집광하는 싱글 렌즈다. 즉, 렌즈(45)는 표시부(6)에서 반사한 신호광이 평행광이 되도록, 주사되는 위치에 따라서 신호광의 초점 위치를 조정하는 초점 조정부를 구성하고 있다고 말할 수 있다. 이와 같은 렌즈(45)를 설치함으로써, 표시부(6)의 자세나 형상 등의 설계의 자유도가 증가된다.

또한, 도 5에 도시하는 집광 위치 조정 기구(집광 위치 조정부)(44)는, 광 파이버(7)의 광 스캐너(42)측의 단부면을 광 파이버(7)의 축선 방향으로 이동시킴으로써, 신호광의 집광 위치를 조정하는 기능을 갖는다. 이에 의해, 비교적 간단 또한 소형인 구성이고, 광 스캐너(42)로 신호광을 주사함으로써 형성된 주사광의 집광 위치를 조정하여, 관찰자가 시인하는 화상을 최적화할 수 있다.

이 집광 위치 조정 기구(44)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 광 파이버(7)에 고정된 수나사 부재(441)와, 하우징(41)에 대하여 회전 가능하게 지지되고, 수나사 부재(441)에 나합하는 암나사 부재(442)를 갖는다. 이와 같은 집광 위치 조정 기구(44)는 암나사 부재(442)를 하우징(41)에 대하여 회전시킴으로써, 수나사 부재(441)와 함께 광 파이버(7)를 광 파이버(7)의 축선 방향으로 이동시킬 수 있다.

이와 같은 집광 위치 조정 기구(44)를 통하여 하우징(41)에 설치된 광 파이버(7)로부터 출사한 신호광은 렌즈(43)를 통하여, 상술한 광 스캐너(42)의 반사판(111)에 입사한다. 렌즈(43)는 광 파이버(7)로부터 출사한 신호광의 스폿 직경을 조정하는 기능을 갖는다. 또한, 렌즈(43)는 광 파이버(7)로부터 출사한 신호광의 방사각을 조정하어, 대략 평행화하는 기능도 갖는다.

(표시부)

도 1의 (a), 도 1의 (b) 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 표시부(6)는, 상술한 프레임(2)의 프론트부(610)에 포함되는 림부(611)에 설치되어 있다. 즉, 표시부(6)는, 사용시에 관찰자의 눈(EY)의 전방 또한 광 스캐너(42)보다도 그 관찰자에 대하여 원방측에 위치하도록 배치되어 있다. 이에 의해, HMD(1)에 관찰자의 얼굴에 대하여 전방측으로 돌출된 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 표시부(6)는 광 스캐너(42)로부터의 신호광이 입사하고, 또한, 가시광에 대하여 투과성을 갖는다.

또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 표시부(6)는 신호광의 주사에 의한 화상을 표시하는 하프 미러 영역(510)과, 하프 미러 영역(510)의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖는 투과 영역(520)을 갖는다. 제1 실시 형태에서는, 투과 영역(520)은 하프 미러 영역(510)에 인접하고 있다. 여기서, 하프 미러 영역(510)은 광 스캐너(42)로부터의 신호광을 일부 반사시킴과 함께, 사용시에서 표시부(6)의 외측으로부터 관찰자의 눈을 향하는 외광을 투과시키는 기능을 갖는다.

구체적으로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하프 미러 영역(510)은 외광을 투과시키는 투명 기판(투광부)(61)과, 투명 기판(61)에 지지되고, 광 스캐너(42)로부터의 신호광을 반사시키는 회절 격자(62)를 갖는다. 또한, 하프 미러 영역(510)은, 그 자체가 하프 미러라고도 말할 수 있고, 또한, 투명 기판(61)에 회절 격자(62) 등의 하프 미러가 설치되어 있다고도 말할 수 있다. 이에 의해, 회절 격자(62)에 다양한 광학 특성을 갖게 하고, 광학계의 부품 개수를 줄이거나, 디자인의 자유도를 높이거나 할 수 있다.

예를 들어, 회절 격자(62)로서 홀로그램 소자를 이용함으로써, 하프 미러 영역(510)에서 반사하는 신호광의 출사 방향을 조정할 수 있다. 또한, 하프 미러 영역(510)은, 상술한 구성으로 한정되지 않고, 예를 들어, 투명 기판 상에 금속 박막이나 유전체 다층막 등으로 구성된 반투과 반사막을 형성한 것이어도 좋다.

또한, 투과 영역(520)에 입사한 신호광은 표시부(6)의 외측에 출사된다. 제1 실시 형태에서는, 투과 영역(520)은 하프 미러 영역(510)의 가시광에 있어서의 확산 투과율보다도 높은 확산 투과율을 갖는 확산 영역(521)을 갖는다. 이에 의해, 확산 영역(521)에 입사한 신호광이 확산된다. 여기서, 확산 영역(521)은 투명 기판(61) 상에 확산막을 형성함으로써 설치되어 있다. 확산막으로서는, 예를 들어, 내부에 확산재를 포함한 수지 필름 등을 들 수 있다.

다음에, 주사 영역(530)에 대해서 설명한다. 주사 영역(530)은 광 스캐너(42)로부터의 신호광이 주사되는 영역이다. 주사 영역(530)의 범위는, HMD(1)의 사용 조건에 의해 변화한다. HMD(1)의 사용 조건은, 제1 조건과 제2 조건을 갖고 있다. 제1 조건에서는, 제어부(33)는 하프 미러 영역(510)을 향하여 신호광을 주사시킨다. 즉, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주사 영역(530)은 하프 미러 영역(510)에 존재한다.

제2 조건에서는, 제어부(33)는 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역에 신호광을 주사시킨다. 즉, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주사 영역(530)은 하프 미러 영역(510)과 투과 영역(520)[확산 영역(521)]에 걸쳐서 존재한다. 이에 의해, 제1 조건일 때, 표시부(6)에 화상을 표시하고, 제2 조건일 때, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역에 신호광을 제어부(33)가 주사시킨다. 또한, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역은, 제1 실시 형태에서는, 하프 미러 영역(510) 및 투과 영역(520)[확산 영역(521)]이다.

제1 실시 형태에서는, 제어부(33)는 CCD 카메라(700)를 구동시키고 있지 않은 경우에 제1 조건을 적용하고, CCD 카메라(700)를 구동시킨 경우에 제2 조건을 적용한다. 이에 의해, CCD 카메라(700)를 구동시킨 경우에 신호광이 투과 영역(520)[확산 영역(521)]에 입사하므로, 신호광이 투과 영역(520)[확산 영역(521)]으로부터 출사한다. 그리고, 사출된 광에 의해 피관찰자에 대하여 의지 표시된다.

다음에, 주사 영역(530)의 범위를, HMD(1)의 사용 조건에 의해 바꾸는 방법을 설명한다. 상술한 바와 같이, 제1 조건에서는, 구동 회로(322)가, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주기(T1)와 다른 주기(T2)에 의해 주기적으로 변화하는 제2 구동 신호(V2)(제1 조건에서의 수직 주사용 전압)를 발생시킨다. 또한, 제2 조건에서는, 구동 회로(322)가, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 구동 신호(V2)보다도 전압이 높은 제3 구동 신호(V3)(제2 조건에서의 수직 주사용 전압)를 발생시킨다.

이에 의해, 제1 조건에 있어서의 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 주사 각도 범위를 확대할 수 있다. 즉, 주사 영역(530)의 범위를, HMD(1)의 사용 조건에 의해 바꿀 수 있다. 또한, 제어부(33)가 구동 회로(322)를 제어하고 있으므로, 제어부(33)가 제1 조건에 있어서의 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 주사 각도 범위를 확대시키고 있다고 말할 수 있다.

이상, 상기 제1 실시 형태에 따른 HMD(1)에 따르면, 하기의 효과를 얻을 수 있다.

표시부(6)는 광 스캐너(42)로부터의 신호광을 일부 반사하는 하프 미러 영역(510)과, 하프 미러 영역의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖는 투과 영역(520)을 갖고, 제1 조건에서는 하프 미러 영역(510)을 향하여 신호광을 주사시키고, 제2 조건에서는 투과 영역(520)을 포함하는 영역에 신호광을 주사시키는 제어부(33)를 구비한다. 이에 의해, 제1 조건일 때, 표시부(6)에 화상을 표시하고, 제2 조건일 때, 투과 영역(520)을 포함하는 영역에 신호광을 제어부(33)가 주사시킨다. 따라서, 제2 조건일 때, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시할 수 있는 기능을 가진 HMD(1)를 제공할 수 있다.

또한, 제어부(33)는 CCD 카메라(700)를 구동시킨 경우에 제2 조건을 적용하므로, CCD 카메라(700)를 구동시킨 경우에 신호광이 투과 영역(520)에 입사하고, 신호광이 투과 영역(520)으로부터 출사한다. 따라서, HMD에 탑재된 CCD 카메라(700)에 의해 촬상하고 있는 것을 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시하는 기능을 가진 HMD(1)를 제공할 수 있다.

또한, 투과 영역(520)은 하프 미러 영역(510)의 가시광에 있어서의 확산 투과율보다도 높은 확산 투과율을 갖는 확산 영역(521)을 가지므로, 확산 영역(521)에 입사한 신호광이 확산된다. 이에 의해, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시 가능한 범위를 확대할 수 있다.

또한, 투과 영역(520)을 포함하는 영역은 하프 미러 영역(510) 및 투과 영역(520)이므로, 제어부(33)가 투과 영역(520)에 신호광을 주사시킬 때, 하프 미러 영역(510)에 신호광을 주사시킬 수 있다. 이에 의해, 제어부(33)가 투과 영역(520)에 신호광을 주사시킬 때에도, 표시부(6)에 화상을 표시할 수 있다.

또한, 투과 영역(520)은 하프 미러 영역(510)에 인접하고 있으므로, 제어부(33)가 하프 미러 영역(510)으로부터 투과 영역(520)을 포함하는 영역에 신호광을 주사시킬 때에 확대시키는 주사 각도 범위를 작게 할 수 있다.

또한, 투과 영역(520)은 하프 미러 영역(510) 상에 신호광이 주사되는 주사 영역(530)의 외측에 위치하고, 제어부(33)는, 제2 조건에서, 제1 조건에 있어서의 주사 각도 범위보다도 확대시킴으로써, 투과 영역(520)을 포함하는 영역에 신호광을 주사시킨다. 이에 의해, 제어부(33)가 신호광을 투과 영역(520)에 주사시킬 수 있다.

또한, 광 스캐너(42)는, 제1 방향에서는 공진에 의해 신호광을 주사하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서는 비공진에 의해 신호광을 주사하고, 제어부(33)는, 제2 조건에서, 제1 조건에 있어서의 제2 방향에 대한 주사 각도 범위보다도 확대시킨다. 이에 의해, 비공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하므로, 공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하는 경우에 필요해지는 공진 주파수의 조정이 불필요하다. 따라서, 공진에 의한 주사의 주사 각도 범위를 확대하는 경우보다도 용이하게 주사 각도 범위를 확대할 수 있다.

또한, 확산 영역(521)은 확산막이 형성하여 설치되므로, 용이하게 확산 영역(521)을 형성할 수 있다.

또한, 광 스캐너(42)는 프론트부(610)의 노즈 패드부(21)측, 또한, 표시부(6)에서 반사되는 신호광의 광축보다도 프론트부(610)의 중심에 가까운 측에 위치한다. 이에 의해, 프론트부(610)의 노즈 패드부(21)측에 광 스캐너(42)가 위치하므로, 관찰자의 얼굴에 대하여 전방측으로 돌출된 부분이 HMD(1)에 형성되는 것을 저감할 수 있다. 또한, 표시부(6)에서 반사되는 신호광의 광축보다 프론트부(610)의 중심에 가까운 측에 광 스캐너(42)가 위치하므로, 관찰자의 얼굴에 측방측으로 돌출된 부분이 HMD(1)에 형성되는 것을 저감할 수 있다.

또한, 신호광 생성부(31)는 모던부(630)에 설치되어 있으므로, HMD(1)의 중량 균형을 우수한 것으로 할 수 있다.

또한, 기부(11)와 프레임부(13)는 축부(12a, 12b)에 의해 접속되어 있고, 영구 자석(16)은, 평면에서 보아, X축 및 Y축에 대하여 경사지는 방향으로 배치되고, 전압 인가부는 기부(11)를 Y축 주위로 요동시키는 제1 주파수의 제1 전압과, 프레임부(13)를 X축 주위로 요동시키는 제2 주파수의 제2 전압을 중첩한 전압을 코일(17)에 인가한다. 이에 의해, 부품 개수를 적게 하면서, 반사판(111)이 설치된 기부(11)를 X축 주위 및 Y축 주위로 요동시킬 수 있다.

또한, 광 스캐너(42)는, 제2 조건에서, 제1 조건에 있어서의 제2 전압[제2 구동 신호(V2)의 전압]보다도 높게 함으로써, 투과 영역(520)을 포함하는 영역을 향하여 신호광을 주사하므로, 주사 각도 범위를 용이하게 확대할 수 있다.

<제2 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 10은, 제2 실시 형태에 따른 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 제2 실시 형태에 대해서, 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 10에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 제2 실시 형태의 HMD(1A)는 투과 영역(520)에 확산 영역(521)을 갖지 않는 점, CCD 카메라(700)를 구비하고 있지 않은 점, 사용 조건이 다른 점 이외에는, 상술한 제1 실시 형태의 HMD(1)와 마찬가지이다.

도 10의 (a)는, 제1 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있고, 도 10의 (b)는, 제2 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있다. 도 10의 (a), 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 투과 영역(520)은 확산 영역(521)을 갖지 않는다.

또한, 제1 실시 형태에서는, CCD 카메라(700)를 구동시킨 경우에, 제어부(33)는 제2 조건을 적용하였지만, 제2 실시 형태에서는, CCD 카메라(700)와는 관계없이, 관찰자가 피관찰자에게 뭔가 의사 표시하고자 하는 경우에 제2 조건을 적용할 수 있다. 의사 표시의 일례로서는, 신체의 장애 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 관찰자가 장애인일 때, 피관찰자에 대하여 신체의 장애 등을 피관찰자에게 의사 표시를 잘할 수 없는 경우가 있다.

신체에 장애 등이 느껴지지 않을 때에는, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, HMD(1A)의 주사 영역(530)을 하프 미러 영역(510)으로서, 관찰자는 화상을 관찰할 수 있다. 그러나, 신체에 장애 등이 발생하였을 때에는, 관찰자는 제어부(33)를 통하여 제2 조건을 적용하고, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, HMD(1A)의 주사 영역(530)을 투과 영역(520)으로 할 수 있다. 이 때, 투과 영역(520)에 입사한 신호광이, 투과 영역(520)으로부터 출사한다.

따라서, 제2 실시 형태에 따른 HMD(1A)에 따르면, 제1 실시 형태에서의 효과 외에, 하기의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 관찰자가 피관찰자에게 뭔가 의사 표시하고자 하는 경우에 제2 조건을 적용할 수 있으므로, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시하는 기능을 가진 HMD(1A)를 제공할 수 있다.

<제3 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 11은, 제3 실시 형태에 따른 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 제3 실시 형태에 대해서, 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 11에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 제3 실시 형태의 HMD(1B)는 투과 영역(520)[확산 영역(521)]의 위치가 다른 점, 제3 구동 신호(V3) 대신에 제4 구동 신호(V4)(제2 조건에서의 수평 주사용 전압)를 사용하는 점, 제2 조건의 경우의 주사 영역(530)이 다른 점 이외에는, 상술한 제1 실시 형태의 HMD(1)와 마찬가지이다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 도 11 중의 상측을 「상」, 하측을 「하」, 좌측을 「좌」, 우측을 「우」라고 말한다.

도 11의 (a)는, 제1 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있고, 도 11의 (b)는, 제2 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있다. 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]은, 제1 조건일 때의 주사 영역(530)의 좌측에 위치한다.

제1 실시 형태에서는, 제어부(33)는, 제1 조건에 있어서의 상하 방향(제2 방향)에 대한 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 상하 방향(제2 방향)에 대한 주사 각도 범위를 확대시키고 있다. 한편, 제3 실시 형태에서는, 제어부(33)는, 제1 조건에 있어서의 좌우 방향(제1 방향)에 대한 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 좌우 방향(제1 방향)에 대한 주사 각도 범위를 확대시키고 있다.

구체적으로는, 제2 조건일 때, 구동 회로(321)가, 주기(T1)에 의해 주기적으로 변화하고 제1 구동 신호(V1)보다도 전압이 높은 제4 구동 신호(V4)(도시 생략)를 발생시킨다. 이에 의해, 제2 조건일 때, 좌우 방향(제1 방향)에 대한 주사 각도 범위를 확대할 수 있다.

따라서, 제3 실시 형태에 따른 HMD(1B)에 따르면, 제2 조건일 때, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시할 수 있는 기능을 가진 HMD(1B)를 제공할 수 있다.

<제4 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 12는, 제4 실시 형태에 따른 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 제4 실시 형태에 대해서, 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 12에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 제4 실시 형태의 HMD(1C)는 투과 영역(520)[확산 영역(521)]의 위치가 다른 점, 제3 구동 신호(V3) 및 제4 구동 신호(V4)를 사용하는 점, 제2 조건의 경우의 주사 영역(530)이 다른 점 이외에는, 상술한 제1 실시 형태의 HMD(1)와 마찬가지이다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 도 12 중의 상측을 「상」, 하측을 「하」, 좌측을 「좌」, 우측을 「우」라고 말한다.

도 12의 (a)는, 제1 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있고, 도 12의 (b)는, 제2 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있다. 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]은, 제1 조건일 때의 주사 영역(530)을 둘러싸고 있다.

제1 실시 형태에서는, 제어부(33)는, 제1 조건에 있어서의 상하 방향(제2 방향)에 대한 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 상하 방향(제2 방향)에 대한 주사 각도 범위를 확대시키고 있다. 한편, 제4 실시 형태에서는, 상하 방향(제2 방향)에 대한 주사 각도 범위의 확대 외에, 제어부(33)는, 제1 조건에 있어서의 좌우 방향(제1 방향)에 대한 주사 각도 범위와 비교하여, 제2 조건에 있어서의 좌우 방향(제1 방향)에 대한 주사 각도 범위도 확대시키고 있다.

구체적으로는, 제2 조건일 때, 구동 회로(321)가 제4 구동 신호(V4)를 발생시키고, 구동 회로(322)가 제3 구동 신호(V3)를 발생시킨다. 이에 의해, 제2 조건일 때, 좌우 방향(제1 방향), 상하 방향(제2 방향)의 양쪽 방향에 대한 주사 각도 범위를 확대할 수 있다. 또한, 도 12에서는, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]의 내측과 외측의 양쪽에 하프 미러 영역(510)이 존재하고 있지만, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]의 외측의 하프 미러 영역은 없어도 좋다.

따라서, 제4 실시 형태에 따른 HMD(1C)에 따르면, 제1 실시 형태에서의 효과 외에, 하기의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]이 제1 실시 형태와 비교해서 확대될 수 있으므로, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시 가능한 범위를 확대할 수 있다.

<제5 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 13은, 제5 실시 형태에 따른 표시부(6)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 제5 실시 형태에 대해서, 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 13에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 제5 실시 형태의 HMD(1D)는, 제2 조건일 때에 피관찰자에 대한 화상을 표시하는 점 이외에는, 상술한 제1 실시 형태의 HMD(1)와 마찬가지이다.

도 13은, 제2 조건일 때의 표시부(6)와 주사 영역(530)의 개략 구성을 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 하프 미러 영역(510)에 「녹화 중」으로 표시하고 있다.

따라서, 제5 실시 형태에 따른 HMD(1D)에 따르면, 제1 실시 형태에서의 효과 외에, 하기의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 피관찰자가, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]으로부터 신호광이 출사하는 것의 의미를 모르는 경우라도, 「녹화 중」이라고 하는 표시를 확인함으로써, 관찰자는 피관찰자에 대하여 보다 확실하게 의사 표시할 수 있다. 또한, 표시하는 화상은 「녹화 중」으로 한정되지 않는다.

<제6 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 14는, 제6 실시 형태에 따른 HMD의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.

이하, 제5 실시 형태에 대해서, 상술한 제1 실시 형태와의 상위점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다. 또한, 도 13에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다. 제5 실시 형태의 HMD(1E)는 헤드셋형의 HMD에 적용한 것 이외에는, 상술한 제1 실시 형태의 HMD(1)와 마찬가지이다.

HMD(1E)는 관찰자의 헤드부(H)에 장착되는 장착부(27)와, 장착부(27)로부터 연장되는 연장부(28)를 갖는다. 장착부(27)에는 신호 생성부(3)가 설치되어 있다. 또한, 연장부(28)에는 주사광 출사부(4) 및 표시부(6)가 설치되어 있다.

따라서, 제6 실시 형태에 따른 HMD(1E)에 따르면, 제2 조건일 때, 관찰자로부터 피관찰자에 대하여 의사 표시할 수 있는 기능을 가진 HMD(1E)를 제공할 수 있다.

이상, 본 발명의 HMD에 대해서, 도시한 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 HMD에서는, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있고, 또한, 다른 임의의 구성을 부가할 수도 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 투과 영역(520)이 투명 기판(61)인 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 하프 미러 영역(510)의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖고 있으면 된다. 또한, 투과 영역(520)이 확산 영역(521)을 갖는 경우, 투과 영역(520)의 전체 영역이 확산 영역(521)일 필요는 당연히 없고, 투과 영역(520)은 부분적으로 확산 영역(521)이 아닌 영역을 갖고 있어도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 주사 각도 범위를 변화시킴으로써, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역에 신호광을 주사시키는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 스캐너(42) 자체를 움직이는 기구를 설치해도 좋다. 즉, 제2 조건일 때, 주사 각도 범위를 변화시키는 것 대신에, 광 스캐너(42) 자체를 움직여서 주사 위치를 변화시킴으로써, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역에 신호광을 주사시켜도 좋다. 다른 예로서는, 제2 조건일 때에, 프리즘 등의 광학 부재를 광로 상에 배치하여 광로 변경시킴으로써, 투과 영역(520)[확산 영역(521)]을 포함하는 영역에 신호광을 주사시켜도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 제2 조건일 때, 제어부(33)가 하프 미러 영역(510) 및 투과 영역(520)[확산 영역(521)]에 신호광을 주사시키는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 제2 조건일 때, 제어부(33)가 투과 영역(520)에만 신호광을 주사시켜도 좋다.

또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 구동 신호 생성부(32)가, 제1 구동 신호(V1), 제2 구동 신호(V2) 및 제3 구동 신호(V3)를 생성하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 전압 등이 다른 복수의 구동 신호를 사용 조건에 따라서 생성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 확산 영역(521)이 형성하기 위해 확산막을 이용하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 투과 영역(520)을 조면 가공함으로써, 확산 기능을 갖게 해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 사용 조건에 의해 확산 영역(521)의 확산 투과율이 변화되지 않는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 조건에 있어서의 확산 영역(521)의 확산 투과율과 비교하여, 제2 조건에 있어서의 확산 영역(521)의 확산 투과율의 쪽을 높게 해도 좋다. 이에 의해, 제1 조건일 때, 확산 영역(521)에 의해 확산된 외광이 관찰자의 눈에 입사하는 양을 저감할 수 있으므로, 외광에 의한 시계(視界) 불량을 저감할 수 있다. 확산 영역(521)의 확산 투과율을 변화시키는 방법으로서는, 예를 들어, 고분자 분산형 액정(PDLC:Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 사용함으로써 실현할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 신호광 생성부(31)는 모던부(630)에 위치하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 광 스캐너(42)에 신호광을 유도할 수 있으면 어디에서든 좋다. 예를 들어, HMD와는 다른 휴대 단말기 등으로부터 신호광을 광 파이버(7)로 유도해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 기부(11)를 요동(왕복 회동)시키는 구동 수단이 무빙 마그네트형의 전자 구동 방식을 채용한 경우를 예로 설명하였지만, 이러한 구동 수단은, 이에 한정되지 않고 무빙 코일형의 전자 구동 방식일 수도 있고, 또한, 정전 구동 방식, 압전 구동 방식 등의 전자 구동 방식 이외의 구동 방식을 채용하는 것이어도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 광 스캐너(42)는 소위 짐벌 구조를 갖고 있는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 1축의 광 스캐너를 사용해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, CCD 카메라(700)가 프레임(2)에 지지되어 있는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, CCD 카메라(700)가 제어부(33)에 전기적으로 접속되어 있거나, 또는, 무선에 의해 통신 가능하게 되어 있으면 어디에서든 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 촬상부가 CCD 카메라(700)인 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, CMOS(Complementary Semiconductor) 카메라 등이어도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 우안용 및 좌안용의 허상을 형성하는 경우를 예로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 우안용 또는 좌안용 중 어느 한쪽의 허상을 형성하도록 구성으로 해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 안경형 및 헤드셋형의 HMD에 본 발명을 적용한 경우를 예로 설명하였지만, 본 발명은 헤드부(H)에 장착 가능한 HMD이면, 이들에 한정되지 않고, 예를 들어, 헬멧형의 HMD에도 적용 가능하다.

1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E : 헤드 마운트 디스플레이(HMD)
2 : 프레임
3 : 신호 생성부
4 : 주사광 출사부
5 : 이동 기구
6 : 표시부
7 : 광 파이버
8 : 눈 폭 조정 기구
11 : 기부
12a, 12b : 축부
13 : 프레임부
14a, 14b : 축부
15 : 지지부
16 : 영구 자석
17 : 코일
18 : 신호 중첩부
21 : 노즈 패드부
27 : 장착부
28 : 연장부
31 : 신호광 생성부
32 : 구동 신호 생성부
33 : 제어부
34 : 렌즈
41 : 하우징
42 : 광 스캐너(주사부)
43 : 렌즈(커플링 렌즈)
44 : 집광 위치 조정 기구
45 : 렌즈(집광 렌즈)
61 : 투명 기판
62 : 회절 격자
111 : 반사판
161 : 오목부
311B, 311G, 311R : 광원
312B, 312G, 312R : 구동 회로
313 : 광 합성부
313a, 313b : 다이클로익 미러
321, 322 : 구동 회로
441 : 수나사 부재
442 : 암나사 부재
510 : 하프 미러 영역
520 : 투과 영역
521 : 확산 영역
530 : 주사 영역
610 : 프론트부
611 : 림부
612 : 브릿지부
620 : 탬플부
630 : 모던부
700 : 촬상부로서의 CCD 카메라
EA : 귀
EY : 눈
FP1, FP2, FP3 : 결상점
H : 헤드부
NS : 코
P1, P2, P3 : 위치
T1 : 주기
T2 : 주기
V1 : 제1 구동 신호
V2 : 제2 구동 신호
V3 : 제3 구동 신호
θ : 경사각

Claims

화상 신호에 따라 변조된 신호광을 주사하는 주사부와,
상기 주사부로부터의 상기 신호광이 입사하고, 또한, 가시광에 대하여 투과성을 갖는 표시부
를 구비하고,
상기 표시부는, 상기 주사부로부터의 상기 신호광을 반사하는 하프 미러 영역과, 상기 하프 미러 영역의 가시광에 있어서의 투과율보다도 높은 투과율을 갖는 투과 영역을 갖고,
사용 조건에 기초하여, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항에 있어서,
상기 사용 조건은, 제1 조건과, 제2 조건을 갖고,
상기 제어부는, 상기 제1 조건에서는, 상기 하프 미러 영역을 향하여 상기 신호광을 주사시키고, 상기 제2 조건에서는, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 또는 제2항에 있어서,
화상을 촬상하는 촬상부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 촬상부를 구동한 경우에 상기 제2 조건을 적용하는 헤드 마운트 디스플레이.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역에 상기 신호광이 주사되는 주사 영역의 외측에 위치하고,
상기 제어부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 주사 각도 범위보다도 확대시킴으로써, 상기 투과 영역을 포함하는 영역에 상기 신호광을 주사시키는 헤드 마운트 디스플레이.
제4항에 있어서,
상기 주사부는, 제1 방향에서는 공진에 의해 상기 신호광을 주사하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서는 비공진에 의해 상기 신호광을 주사하고,
상기 제어부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 상기 제2 방향에 대한 상기 주사 각도 범위보다도 확대시키는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역의 가시광에 있어서의 확산 투과율보다도 높은 확산 투과율을 갖는 확산 영역을 갖는 헤드 마운트 디스플레이.
제6항에 있어서,
상기 확산 영역은, 확산막이 형성되어 있는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투과 영역을 포함하는 영역은, 상기 하프 미러 영역 및 상기 투과 영역인 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투과 영역은, 상기 하프 미러 영역에 인접하는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
노즈 패드부(nose pad portion)를 포함하는 프론트부를 갖는 안경형의 프레임을 구비하고,
상기 주사부는, 상기 프론트부의 상기 노즈 패드부측, 또한, 상기 표시부에서 반사되는 상기 신호광의 광축보다도 상기 프론트부의 중심에 가까운 측에 위치하는 헤드 마운트 디스플레이.
제10항에 있어서,
상기 신호광을 생성하는 신호광 생성부를 구비하고,
상기 프레임은, 상기 프론트부에 접속하는 탬플부(temple portion)와, 상기 탬플부의 단부인 모던부(modern portion)를 갖고,
상기 신호광 생성부는, 상기 모던부에 설치되어 있는 헤드 마운트 디스플레이.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사부는, 상기 신호광을 반사하는 반사면을 갖는 반사판이 설치된 기부(基部)와, 상기 기부를 제1 축 주위로 요동 가능하게 지지하는 축부와, 상기 제1 축에 교차하는 제2 축 주위로 요동 가능한 프레임부와, 상기 프레임부에 설치된 영구 자석과, 코일과, 상기 코일에 전압을 인가하는 전압 인가부를 더 구비하고,
상기 기부와 상기 프레임부는, 상기 축부에 의해 접속되어 있고,
상기 영구 자석은, 평면에서 보아, 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 대하여 경사지는 방향으로 배치되고,
상기 전압 인가부는, 상기 기부를 상기 제1 축 주위로 요동시키는 제1 주파수의 제1 전압과, 상기 프레임부를 상기 제2 축 주위로 요동시키는 제2 주파수의 제2 전압을 중첩한 전압을 상기 코일에 인가하는 헤드 마운트 디스플레이.
제12항에 있어서,
상기 주사부는, 상기 제2 조건에서, 상기 제1 조건에 있어서의 상기 제2 전압보다도 높게 함으로써, 상기 투과 영역을 포함하는 영역을 향하여 상기 신호광을 주사하는 헤드 마운트 디스플레이.