(57)【要約】【課題】周辺視野を大きくして没入感を低減しつつ、外光によるコントラストの低下や写り込みを防止して映像品質を向上する。【解決手段】装着者の眼前に、その視野範囲を部分的に遮る位置に配置されて、映像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された映像を装着者の眼に導く接眼光学系とを備える光学装置２と、該光学装置２を支持して装着者の頭部Ａに装着する装着フレーム３と、光学装置２の出射面２ａにおいて正反射して装着者の瞳位置に入射する外光の少なくとも光学装置２の出射面２ａへの入射光軸上に配置され、外光の強度を低減する減光手段４とを備える頭部装着型映像表示装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の眼前に、その視野範囲を部分的に遮る位置に配置されて、映像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された映像を装着者の眼に導く接眼光学系とを備える光学装置と、
該光学装置を支持して装着者の頭部に装着する装着フレームと、
前記光学装置の出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光の少なくとも前記光学装置の前記出射面への入射光軸上に配置され、外光の強度を低減する減光手段とを備える頭部装着型映像表示装置。
【請求項２】
前記減光手段がハーフミラーである請求項１に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項３】
前記減光手段がＮＤフィルタである請求項１に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項４】
外光の強度を検出するセンサを備え、
前記減光手段が、前記センサにより検出された外光の強度に応じて外光の強度を低減する度合いを変化させる請求項１に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項５】
前記減光手段が、液晶フィルタである請求項４に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項６】
前記センサが複数備えられ、
前記減光手段が、前記センサに近接する領域ごとに外光の強度を低減する度合いを変化させる請求項４または請求項５に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項７】
前記減光手段が、前記接眼光学系の瞳位置を通り、前記接眼光学系の光軸に直交する平面よりも後方に配置されている請求項１に記載の頭部装着型映像表示装置。
【請求項８】
前記減光手段が、装着者の頭部に装着された状態で、装着者の側頭部に沿って延びている請求項７に記載の頭部装着型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部装着型映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、頭部装着型映像表示装置として、眼鏡型フレームに取り付けられた表示素子を備え、装着者が正面を正視したときに表示素子が視界から外れる位置に配置されている頭部装着型映像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０１７１２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の頭部装着型映像表示装置においては、眼と表示素子との間隔（アイリリーフ）が短いと画像のみに没入してしまう没入感が増大するという問題がある。これを解決するために、アイリリーフを大きくすることで周辺視野を大きくして、没入感を低減することができるが、画面を大きくする必要があり、外光によるコントラストの低下や写り込みによって映像品質が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、周辺視野を大きくして没入感を低減しつつ、外光によるコントラストの低下や写り込みを防止して映像品質を向上することができる頭部装着型映像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、装着者の眼前に、その視野範囲を部分的に遮る位置に配置されて、映像を表示する表示素子と、該表示素子に表示された映像を装着者の眼に導く接眼光学系とを備える光学装置と、該光学装置を支持して装着者の頭部に装着する装着フレームと、前記光学装置の出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光の少なくとも前記光学装置の前記出射面への入射光軸上に配置され、外光の強度を低減する減光手段とを備える頭部装着型映像表示装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、装着者が装着フレームによって光学装置を頭部に装着すると、光学装置は装着者の眼前に配置されるので、表示素子に表示された映像を接眼光学系を介して拡大して見ることができる。光学装置は装着者の視野範囲を部分的に遮る位置に配置されるので、光学装置による映像だけではなくその周辺視野をも確認することができ、没入感を低減することができる。
【０００８】
この場合において、十分な周辺視野を確保するためにアイリリーフを大きく確保した場合には、光学装置の出射面に外光が入射することになるが、出射面において正反射して装着者の瞳位置に入射する外光については、その出射面への入射光軸上に配置された減光手段によって遮られて強度が低減させられる。これにより、光学装置により提供される映像のコントラスト低下や写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記減光手段がハーフミラーであってもよい。
また、上記発明においては、前記減光手段がＮＤ（Neutral Density）フィルタであってもよい。
このようにすることで、光学装置の出射面に入射して瞳位置へ正反射する外光の強度を簡易にかつ効果的に低減して、映像品質の低下を防止することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、外光の強度を検出するセンサを備え、前記減光手段が、前記センサにより検出された外光の強度に応じて外光の強度を低減する度合いを変化させてもよい。
このようにすることで、外光の強度が高いときには外光を十分に減光して映像品質の向上を図り、外光の強度が低いときには減光の度合いを低くして、視野が不必要に制限されることを防止することができる。
また、上記発明においては、前記減光手段が、液晶フィルタであってもよい。これにより、減光の度合いを簡易に調節することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記センサが複数備えられ、前記減光手段が、前記センサに近接する領域ごとに外光の強度を低減する度合いを変化させてもよい。
このようにすることで、遮光の必要のない範囲については明るい視野を確保することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記減光手段が、前記接眼光学系の瞳位置を通り、前記接眼光学系の光軸に直交する平面よりも後方に配置されていてもよい。
このようにすることで、減光手段を視野範囲外に配置することができ、減光手段によって視野範囲が制限されるのを防止することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記減光手段が、装着者の頭部に装着された状態で、装着者の側頭部に沿って延びていてもよい。
このようにすることで、装着者の頭部に装着した状態で、減光手段を頭部から飛び出さないように配置することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周辺視野を大きくして没入感を低減しつつ、外光によるコントラストの低下や写り込みを防止して映像品質を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る頭部装着型映像表示装置を示す頭部に装着した状態を示す平面図である。
【図２】図１の頭部装着型映像表示装置に備えられる光学装置の内部構造を示す模式図である。
【図３】図１の頭部装着型映像表示装置を頭部に装着した状態を示す側面図である。
【図４】図１の頭部装着型映像表示装置の第１の変形例であって、減光手段として液晶シャッタを有する場合を示す側面図である。
【図５】図４の頭部装着型映像表示装置において外光の強度が低い場合を示す側面図である。
【図６】図１の頭部装着型映像表示装置の第２の変形例であって、減光手段として左右別個の液晶シャッタを有する場合を示す平面図である。
【図７】図６の頭部装着型映像表示装置において右側からの外光の強度が低い場合を示す平面図である。
【図８】図１の頭部装着型映像表示装置の第３の変形例を示す側面図である。
【図９】図８の頭部装着型映像表示装置の減光手段の配置を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る頭部装着型映像表示装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置１は、図１に示されるように、映像を表示する光学装置２と、該光学装置２を装着者の頭部Ａに装着する装着フレーム３と、該装着フレーム３に固定された減光手段４とを備えている。
【００１７】
光学装置２は、図２に示されるように、映像を表示するバックライト付きの一対のＬＣＤ（液晶表示装置）５と、該各ＬＣＤ５に表示された映像を装着者の両眼にそれぞれ導く一対のプリズム（接眼光学系）６とを備えている。
装着フレーム３は、装着者の頭部Ａを取り囲む環状に形成され、Ｕ字状のフレーム本体７と、該フレーム本体７に対してスライドして長さ調節を可能にするベルト８と、該ベルト８の端部どうしを着脱可能に連結するバックル９とを備えている。
【００１８】
光学装置２は、フレーム本体７の中央に設けられたシャフト７ａの先端に固定され、装着者が装着フレーム３を頭部Ａに装着したときに、装着者の両眼の前方の視野範囲を部分的に遮る位置に配置されるように、十分なアイリリーフを形成して配置するようになっている。図中、符号１０は、頭部Ａの表面に押し当てられることにより弾性変形させられて、装着フレーム３を頭部Ａの形状にフィットさせるウレタンゴム等の弾性材料からなるパッド部である。
【００１９】
減光手段４は、図３に示されるように、装着フレーム３のフレーム本体７と光学装置２との隙間を含む、装着者の視野範囲のほぼ全域を覆う位置に配置されたハーフミラー（以下、ハーフミラー４とも言う。）により構成されている。これにより、装着者の視野には、光学装置２の出射面２ａとその周辺のハーフミラー４に覆われた周辺視野とによって占められるようになる。
ハーフミラー４は、例えば、５０％の透過率を有し、外部から入射してくる外光の約半分を遮光するようになっている。
【００２０】
このように構成された本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置１を使用するには、フレーム本体７に対してベルト８の長さを調節してバックル９を固定することにより環状に形成された装着フレーム３を頭部Ａを取り囲むように配置して、パッド部１０を額Ｂと後頭部Ｃとに押し当てて挟むことにより頭部Ａに装着する。
【００２１】
そして、ＬＣＤ５を作動させて映像を表示すると、ＬＣＤ５に表示された映像が接眼光学系６を介して、装着者の眼の方向に出射されるので、装着者は視野範囲の一部において光学装置２の映像を見ることができる。
また、光学装置２が十分なアイリリーフをもった状態で配置されているので、装着者は、光学装置２による映像の周囲に周辺視野を得ることができる。これにより、光学装置２によって表示される映像のみに没入してしまう没入感の発生を防止することができる。
【００２２】
さらに、本実施形態に係る頭部装着型映像表示装置１によれば、周辺視野がハーフミラー４によって覆われているので、外部から入射する外光のほぼ半分が遮光される。その結果、強度の強い外光が接眼光学系６を介してＬＣＤ５に入射して映像のコントラストが低下する不都合の発生を防止することができる。また、接眼光学系６の出斜面２ａにおいて正反射して装着者の瞳位置に入射する外光を減光することができるので、装着者の眼への外光の写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。
【００２３】
なお、本実施形態においては、減光手段４としてハーフミラーを採用したが、これに代えて、ＮＤフィルタを採用してもよいし、液晶シャッタを採用してもよい。液晶シャッタは、液晶の状態によって透過率を調節することができる。液晶シャッタ１１は、装着者が操作することにより、あるいは、図４および図５に示されるように、装着フレーム３に配置された照度センサ１２によって検出された外光Ｌの強度に応じて透過率を変化させることができる。
【００２４】
図４に示す例では、外光Ｌの強度が高いので液晶シャッタ１１の透過率を低下させて遮光の度合いを高めている。一方、図５に示す例では外光Ｌの強度が低いので液晶シャッタ１１の透過率を増大させて遮光の度合いを低くしている。これにより、外光Ｌの強度が高いときには光学装置２の出射面２ａに入射する外光Ｌの強度を低下させて、映像品質の低下を防止することができる。一方、外光Ｌの強度が低いときには、透過率を高くして、明るい周辺視野を得ることができる（図４〜図７においては、斜線の密度が高いものを透過率の低い状態、密度が低いものを透過率の高い状態として表示している。）。
【００２５】
さらに、図６および図７に示されるように、照度センサ１２を装着フレーム３に複数（図６および図７に示す例では、左右２カ所に）設けるとともに、左右の眼に対応する液晶シャッタ１１の透過率を別個に変更することにしてもよい。図６に示す例は、左右両側から入射する外光Ｌの強度が同程度に高い場合であって、照度センサ１２の検出結果に基づいて、両液晶シャッタ１１はほぼ同等の低い透過率を有している。
【００２６】
これに対して、図７に示す例は、装着者に対して右側から入射する外光Ｌの強度が左側から入射する外光の強度より低く、左右の照度センサ１２の検出結果に基づいて、右側の液晶シャッタ１１の透過率が左側の液晶シャッタ１１の透過率より大きくなっている。これにより、左側の液晶シャッタ１１により左側の光学装置２の映像のコントラストの低下を防止し、右側の液晶シャッタ１１により右側の明るい周辺視野を得ることができる。
【００２７】
なお、図６および図７に示す例では、透過率を調節する液晶シャッタ１１を左右２つに分割して別個に調節することとしたが、これに代えて、左右方向に３以上に分割してもよいし、上下方向に分割してもよい。また、明確に分割することなく、透過率を滑らかに変化させることにしてもよい。
【００２８】
また、本実施形態においては、光学装置２の画面を除く視野全面を遮光手段４，１１によって覆うこととしたが、これに代えて、図８に示されるように、光学装置２の出斜面２ａにおいて正反射して瞳位置Ｄに入射する外光Ｌの入射経路を遮る位置であって、装着者の瞳位置Ｄを通り、光学装置２の光軸Ｅに直交する平面Ｆよりも後方のみに遮光手段４を配置することにしてもよい。このようにすることで、遮光手段４を装着者の視野範囲外に配置することができ、最大限に広く明るい周辺視野を得ることができるとともに、外光の写り込みによる映像品質の低下を防止することができる。
【００２９】
この場合に、外光Ｌの入射光軸上に遮光手段４を配置する配置の仕方は、何通りも考えられるが、図９に示されるように、装着者の側頭部Ｇに沿う方向に配置することにより、遮光手段４を頭部Ａから外側に大きく突出させることなくコンパクトに配置することができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、減光手段４，１１を装着フレーム３に固定することとしたが、これに代えて、着脱可能に取り付けることにしてもよい。また、フレーム本体７の下部に固定することとしたが、フレーム本体を装着者の眼よりも低い位置に配置してその上部に減光手段を取り付けることにしてもよい。また、ゴーグルのように装着者の顔面に密着させられる形態の減光手段を採用してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  頭部
Ｄ  瞳位置
Ｆ  平面
Ｇ  側頭部
Ｌ  外光
１  頭部装着型映像表示装置
２  光学装置
２ａ  出射面
３  装着フレーム
４  ハーフミラー（減光手段）
５  ＬＣＤ（表示素子）
６  プリズム（接眼光学系）
１１  液晶フィルタ（減光手段）
１２  照度センサ（センサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010169743.tif 000009
【図８】
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【図９】
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