(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着されるフレーム上に配設された映像表示部と、
上記フレーム上に、上記映像表示部より上記使用者の眼に至る光路上となる位置に配設され、該使用者に該映像表示部が表示する映像の虚像を見せるレンズ部と、
上記フレーム上に配設され、上記使用者の頭部の移動を検出する移動検出手段と、
上記移動検出手段により得られる上記頭部の移動に対応した検出信号に応じて、上記映像表示部における映像が表示される位置を制御する映像表示制御手段と、
上記移動検出手段と上記映像表示制御手段との間に設けられ、上記移動検出手段により得られる検出信号のうち所定速度よりも速い速度で使用者の頭部が移動したことに対応する信号のみを弁別するフィルタ回路とを備え、
上記フィルタ回路により弁別された信号のみを上記映像表示制御手段に供給すると共に、上記映像表示制御手段は、上記映像表示部における映像が表示される位置を、上記使用者の頭部の移動による上記虚像の移動を相殺する方向及び移動量にて移動させることとなされたディスプレイ装置。
【請求項２】
フレーム上に、使用者の眼の前方側となる位置に配設され、映像表示部より該使用者の眼に至る光路を形成するハーフミラーと、
上記フレーム上に上記ハーフミラーの前方側に位置して配設された減光フィルタとを備え、
上記減光フィルタの前方側よりの光束を該減光フィルタ及び上記ハーフミラーを透過させて上記使用者の眼に到達させることとなされた請求項１記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、使用者が頭部に装着して使用するディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、頭部搭載型のディスプレイ装置が提案されている。このディスプレイ装置は、図８及び図９に示すように、左右一対のＬＣＤ１０１，１０２の映像を左右一対のレンズ１０３，１０４で拡大して見る構造になっている。
【０００３】
上記各ＬＣＤ１０１，１０２の表示する映像は、左右各眼球２２，２３にとって、虚像１０７として一つに重なって観察される。
【０００４】
上記各ＬＣＤ１０１，１０２及び上記各レンズ１０３，１０４は、フレーム１０５内に配設され、支持部材１０６を介して、頭部２５に対して取り付けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなディスプレイ装置においては、上記頭部２５が移動したとき、上記虚像１０７は、該頭部２５の移動に同期して、図８中矢印ａ及び矢印ｂで示す左右方向及び図８中矢印ｃ及び矢印ｄで示す上下方向に移動する。
【０００６】
ところが、人間が通常の固定されて設置されたテレビジョン装置を見る時は、上記頭部２５が移動しても、映像は、空間内の定位置に固定して観察される。
【０００７】
上述のようなディスプレイ装置においては、観察される映像が通常のテレビジョン装置において観察される映像とは異なった動きをするため、映像を観察しているときには、上記頭部２５をなるべく移動させないようにしないと、長時間の映像観察による疲労が過大となる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、頭部を通常生活における如き自然な動きで動かしても、映像が固定される頭部装着型のディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し上記目的を達成するために、本発明に係るディスプレイ装置は、使用者の頭部に装着されるフレーム上に配設された映像表示部と、上記フレーム上に、上記映像表示部より上記使用者の眼に至る光路上となる位置に配設され、該使用者に該映像表示部が表示する映像の虚像を見せるレンズ部と、上記フレーム上に配設され、上記使用者の頭部の移動を検出する移動検出手段と、上記移動検出手段により得られる上記頭部の移動に対応した検出信号に応じて、上記映像表示部における映像が表示される位置を制御する映像表示制御手段と、上記移動検出手段と上記映像表示制御手段との間に設けられ、上記移動検出手段により得られる検出信号のうち所定速度よりも速い速度で使用者の頭部が移動したことに対応する信号のみを弁別するフィルタ回路とを備え、上記フィルタ回路により弁別された信号のみを上記映像表示制御手段に供給すると共に、上記映像表示制御手段は、上記映像表示部における映像が表示される位置を、上記使用者の頭部の移動による上記虚像の移動を相殺する方向及び移動量にて移動させることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、上記ディスプレイ装置において、上記移動検出手段により得られる検出信号のうち所定速度よりも速い速度で上記使用者の頭部が移動したことに対応する信号のみを弁別するフィルタ回路を該移動検出手段と上記映像表示制御手段との間に介在させ、このフィルタ回路により弁別された信号のみを該映像表示制御手段に供給することとしたものである。
【００１１】
さらに、本発明は、上述の各ディスプレイ装置において、上記フレーム上に上記使用者の眼の前方側となる位置に配設され上記映像表示部より該使用者の眼に至る光路を形成するハーフミラーと、該フレーム上に該ハーフミラーの前方側に位置して配設された減光フィルタとを設け、該減光フィルタの前方側よりの光束を該減光フィルタ及び該ハーフミラーを透過させて該使用者の眼に到達させることとしたものである。
【００１２】
【作用】
本発明に係るディスプレイ装置においては、映像表示制御手段は、使用者の頭部に装着されるフレーム上に配設された映像表示部における映像が表示される位置を、レンズ部により該使用者に見せられる虚像の該使用者の頭部の移動による移動を相殺する方向及び移動量にて移動させるので、上記虚像は、上記頭部が移動しても、空間上に固定して観察される。
【００１３】
また、上記ディスプレイ装置において、上記移動検出手段により得られる検出信号のうち所定速度よりも速い速度で上記使用者の頭部が移動したことに対応する信号のみを弁別するフィルタ回路を該移動検出手段と上記映像表示制御手段との間に介在させ、このフィルタ回路により弁別された信号のみを該映像表示制御手段に供給することとした場合には、上記虚像は、上記頭部を低速で移動させたときには、該頭部に追従して移動し、該頭部を所定速度よりも高速で移動させたときには、該頭部が移動しても、空間上に固定して観察される。
【００１４】
さらに、上述の各ディスプレイ装置において、上記フレーム上に上記使用者の眼の前方側となる位置に配設され上記映像表示部より該使用者の眼に至る光路を形成するハーフミラーと、該フレーム上に該ハーフミラーの前方側に位置して配設された減光フィルタとを設け、該減光フィルタの前方側よりの光束を該減光フィルタ及び該ハーフミラーを透過させて該使用者の眼に到達させることとした場合には、このディスプレイ装置により表示される映像と、このディスプレイ装置外方側の情景とを、選択的に、または、同時に、観察することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を図面を参照しながら以下の順序で説明する。
［１］全体像
［２］要部の説明
［３］変形例
［１］全体像
（１）光学系
本発明に係るディスプレイ装置の光学系は、図２に示すように、左右一対の映像表示部（ディスプレイパネル）３，４、左右一対のレンズ部５，６、ハーフミラー７、減光フィルタ１３の光学部品より構成されている。
【００１６】
上記各ディスプレイパネル３，４としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を用いることができる。また、上記減光フィルタ１３としては、液晶シャッタを用いることができる。
【００１７】
このディスプレイ装置では、上記各映像表示部３，４が表示する映像は、上記各レンズ部５，６により拡大された後、上記ハーフミラー７により反射され、このディスプレイ装置の使用者の左右の眼球２２，２３により、一の虚像表示領域２４上の虚像として重ねられて観察される。
【００１８】
上記ハーフミラー７と上記減光フィルタ１３を透して、このディスプレイ装置の外方側の状況を観察することも可能である。
【００１９】
また、上記減光フィルタ１３を液晶シャッタの如く透過率が可変調整できる機能を有するものとすれば、外界の明るさと上記映像の明るさとのバランスを調整することができる。
【００２０】
（２）システム概要
このディスプレイ装置は、図１に示すように、フレーム１を有し、このフレーム１内に上述した光学系を内蔵して構成されている。上記光学系を構成する光学部品は、上記外筐体１内に固定して配設されている。
【００２１】
上記フレーム１は、頭部装着機構２６に固定して取り付けられており、図３に示すように、この頭部装着機構２６を介して、上記使用者の頭部２５に装着される。
【００２２】
このディスプレイ装置は、ディスプレイ制御部１０を有している。このディスプレイ制御部１０には、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ装置）の如き映像信号出力装置１２より、ケーブル１１を介して、映像信号が供給される。このディスプレイ制御部１０は、上記映像信号を上記映像表示部３，４を制御する制御信号に変換し、ケーブル９を介して、該映像表示部３，４を制御する。
【００２３】
また、上記ディスプレイ制御部１０は、減光フィルタ制御回路を有しており、このディスプレイ制御部１０に設けられたフィルタ濃度コントロールボリューム１９により、上記減光フィルタ１３の光透過率をコントロールできるようになっている。
【００２４】
上記フレーム１の上面部には、移動検出手段となる移動検出部２が固定して取り付けられている。この移動検出部２は、上記使用者の頭部２５の移動を検出する。
【００２５】
（３）システムの特徴
このディスプレイ装置は、上記移動検出部２により、上記頭部２５の移動を検出し、この検出結果に応じて、上記映像表示部３，４における映像表示位置を制御する。
【００２６】
すなわち、上記頭部２５の移動に対する上記映像表示位置の制御は、図３に示すように、上記映像表示部３，４るおける映像表示可能領域の虚像２７（四角形ＡＢＣＤ）と、虚像表示領域２４（四角形ＥＦＧＨ）との位置関係を制御することにより行う。
【００２７】
上記映像表示部３，４においては、図４に示すように、映像表示可能領域３０（四角形Ａ′Ｂ′Ｃ′Ｄ′）内であって映像表示領域２９（四角形Ｅ′Ｆ′Ｇ′Ｈ′）の周囲部３１には、黒が表示される。
【００２８】
図３中矢印Ｐで示すように、上記頭部２５が使用者の左側に回転されたとき、上記映像表示領域の虚像２７は、図３中矢印Ｒで示すように、左側に移動する。このとき、上記移動検出部２は、上記頭部２５の移動を検出して、検出結果を上記ディスプレイ制御部１０に送る。このディスプレイ制御部１０は、上記虚像表示領域２４を上記映像表示可能領域の虚像２７に対して、図３中矢印Ｊで示す右方向に移動させ、該虚像表示領域２４を空間上の定位置に停止させる。
【００２９】
上記頭部２５が、図３中矢印Ｎで示す右方向や図３中矢印ＮＱ及び矢印Ｏで示す上下方向に移動した場合も、同様に、虚像表示領域２４の位置を調整して、空間上の定位置に停止させる。
【００３０】
このディスプレイ装置において、上記頭部２５の移動量が大きく、上記映像表示可能領域の虚像２７内で表示できなくなった場合で、上記使用者が映像観察を希望する場合には、上記ディスプレイ制御部１０に設けられたリセットスイッチ１７により、上記虚像表示領域２４を上記映像表示可能領域の虚像２７の中央部とすることができる。
【００３１】
また、このディスプレイ装置は、上記頭部２５の移動速度が所定の速度以上の速い速度であるときにのみ、対応するように構成することができる。
【００３２】
この場合には、上記ディスプレイ制御部１０に設けられたスイッチ１６を「移動」側に設定する。この「移動」モードの場合、上記虚像表示領域２４の映像表示可能領域の虚像２７に対する動き補償は、速い速度にだけ対応する。
【００３３】
また、虚像表示領域２４が映像表示可能領域の虚像２７の端の位置に来たときには、上記頭部２５が移動していなくても、ゆっくりと該虚像表示領域２４を該映像表示可能領域の虚像２７の中央部に戻すようにする。なお、上記リセットスイッチ１７によっても、上記虚像表示領域２４を上記映像表示可能領域の虚像２７の中央部に戻すことが可能である。
【００３４】
上記移動検出部２は、図５に示すように、移動検出手段となる移動センサ３２を有して構成されている。この移動センサ３２は、図５中矢印Ｘで示す上下方向用の回転センサ３４及び図５中矢印Ｙで示す左右方向用の回転センサ３５を、筐体３３上に保持して構成されている。
【００３５】
上記各回転センサ３４，３５からは、回転速度に応じた電圧の検出出力が出力され、上記ディスプレイ制御部１０に送られる。
【００３６】
［２］要部の説明
（１）頭部の移動に対する対応
このディスプレイ装置は、上記ディスプレイ制御部１０内に、図６に示すように、映像表示制御手段となる左右用の一対のディスプレイ表示制御系回路３６，５０を有している。このディスプレイ表示制御系回路３６，５０においては、上記映像信号出力装置１２から、ＮＴＳＣビデオ信号が、入力端子３７，５２を介してそれぞれ入力される。
【００３７】
この上記表示制御系回路３６，５０においては、上記ＮＴＳＣビデオ信号は、ＲＧＢデコーダ３８でＲＧＢビデオ信号３９に変換され、Ａ／Ｄコンバータ４０によりデジタル信号に変換され、セレクタ４１を介して、第１及び第２のフィールドメモリ４２，４３に選択的に送られる。
【００３８】
上記セレクタ４１に選択された側のフィールドメモリ４２，４３の一方よりの出力は、セレクタ４４を介して、Ｄ／Ａコンバータ４５に送られ、アナログ信号に変換される。
【００３９】
上記表示制御系回路３６において、上記Ｄ／Ａコンバータ４５の出力は、ディスプレイコントローラ４６に送られる。このディスプレイコントローラ４６は、上記映像表示部（左目パネル）３を制御し、映像を表示させる。
【００４０】
また、上記表示制御系回路５０においても、上記Ｄ／Ａコンバータの出力は、ディスプレイコントローラに送られる。このディスプレイコントローラは、上記映像表示部（右目パネル）４を制御し、映像を表示させる。
【００４１】
上記ＮＴＳＣビデオ信号を供給されるシンクセパレータ４７からは、コンポジットシンク信号４８が出力され、タイミングコントローラ４９に送られる。このコンポジットシンク信号４８に同期して、上記タイミングコントローラ４９は、フィールドメモリ４２，４３のコントロールを行う。フィールドメモリ４２，４３の書き込みと読み出しの切り換えは、奇数偶数フィールドの切り換えのタイミングで行い、一方が書き込みの場合、他方は読み出しを行う。
【００４２】
上記ディスプレイ制御部１０に設けられたスイッチ（１６）５９が「固定」側に設定され「固定」モードが選択されている場合には、上記回転センサ（３４，３５）５３，５４からの回転情報信号５５，５７は、Ａ／Ｄコンバータ５６，５８によりデジタル信号に変換され、上記タイミングコントローラ４９に送られる。
【００４３】
このタイミングコントローラ４９は、上記各タイミングセンサ（３４，３５）５３，５４より送られた回転情報信号５５，５７に応じて、上記フィールドメモリ４２，４３の読み出しタイミングを制御し、図４に示すように、上記各映像表示部３，４において、映像表示可能領域３０内の所定の映像表示領域２９に映像を表示させる。
【００４４】
上記ディスプレイ制御部１０においては、上記リセットスイッチ（１７）６０が“ＬＯＷ”に設定された場合には、上記タイミングコントローラ４９により上記フィールドメモリ４２，４３の読み出しタイミングが制御され、上記映像表示領域２９が上記映像表示可能領域３０の中央位置となされる。
【００４５】
上記ディスプレイ制御部１０のスイッチ１６が「移動」側に設定され「移動」モードが選択されている場合には、上記回転センサ（３４，３５）５３，５４からの回転情報信号５５，５７は、Ａ／Ｄコンバータ５６，５８によりデジタル信号に変換され、タイミングコントローラ４９に送られる。
【００４６】
上記タイミングコントローラ４９は、上記頭部２５の速い移動にのみ対応するために、送られた回転情報信号信号５５，５７にデジタルハイパスフィルタ（ＨＰＦ）をかけ、上記フィールドメモリ４２，４３の読み出しタイミングを制御する。
【００４７】
上記タイミングコントローラ４９は、映像表示領域２９が上記映像表示可能領域３０の端部にきたときには、自動的に、この映像表示可能領域３０中央部にゆっくりと戻しながら表示させるようにする。
【００４８】
この「移動」モードにおいても、上記ディスプレイ制御部１０において、上記リセットスイッチ（１７）６０が“ＬＯＷ”に設定されると、上記タイミングコントローラ４９により上記フィールドメモリ４２，４３の読み出しタイミングが制御され、上記映像表示領域２９は、上記映像表示可能領域３０の中央位置となされる。
【００４９】
（２）外光に対する対応
上述の電気回路系においては、図７に示すように、上記ディスプレイ制御部１０に設けられた減光コントロールボリューム（１９）６１の電圧に応じて、減光フィルタコントローラ６２を制御し、上記減光フィルタ６３の光透過率をコントロールすることができる。
【００５０】
この場合には、このディスプレイ装置の外方側の外光の明るさに応じて上記減光コントロールボリューム６１を操作することにより、この外光が上記映像表示部３，４に表示される映像の虚像とともに観察されるときの明るさをコントロールすることができる。
【００５１】
すなわち、上記減光コントロールボリューム６１の操作により、上記外光と上記映像の虚像との明るさのバランスを図ることができる。
【００５２】
［３］変形例
上述した映像信号出力装置は、コンピュータとしてもよい。この場合において、このコンピュータにより左右量眼間の視差を包含した映像信号を生成し、この映像信号を上記ディスプレイ制御部１０に入力すれば、立体表示（ステレオ映像再生）が可能となる。
【００５３】
なお、この場合には、上記ディスプレイ制御部１０に設けられたスイッチ１８を「ステレオ」側にする。
【００５４】
また、上記頭部２５の移動を検出する手段としては、上述の回転センサ３４，３５（５３，５４）を有して構成されたものに限定されず、時間変調磁界をコイルで時分割することにより、該頭部２５の移動を検出するものとしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係るディスプレイ装置においては、映像表示制御手段は、使用者の頭部に装着されるフレーム上に配設された映像表示部における映像が表示される位置を、レンズ部により該使用者に見せられる虚像の該使用者の頭部の移動による移動を相殺する方向及び移動量にて移動させる。
【００５６】
したがって，このディスプレイ装置においては、上記虚像は、上記頭部が移動しても、空間上に固定して観察される。
【００５７】
また、上記ディスプレイ装置において、上記移動検出手段により得られる検出信号のうち所定速度よりも速い速度で上記使用者の頭部が移動したことに対応する信号のみを弁別するフィルタ回路を該移動検出手段と上記映像表示制御手段との間に介在させ、このフィルタ回路により弁別された信号のみを該映像表示制御手段に供給することとした場合には、上記虚像は、上記頭部を低速で移動させたときには、該頭部に追従して移動し、該頭部を所定速度よりも高速で移動させたときには、該頭部が移動しても、空間上に固定して観察される。
【００５８】
さらに、上述の各ディスプレイ装置において、上記フレーム上に上記使用者の眼の前方側となる位置に配設され上記映像表示部より該使用者の眼に至る光路を形成するハーフミラーと、該フレーム上に該ハーフミラーの前方側に位置して配設された減光フィルタとを設け、該減光フィルタの前方側よりの光束を該減光フィルタ及び該ハーフミラーを透過させて該使用者の眼に到達させることとした場合には、このディスプレイ装置により表示される映像と、このディスプレイ装置外方側の情景とを、選択的に、または、同時に、観察することができる。
【００５９】
すなわち、本発明は、頭部を通常生活における如き自然な動きで動かしても、映像が固定される頭部装着型のディスプレイ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディスプレイ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】上記ディスプレイ装置における光路を示す斜視図である。
【図３】上記ディスプレイ装置の使用状態を示す斜視図である。
【図４】上記ディスプレイ装置の映像表示部における映像の表示状態を示す平面図である。
【図５】上記ディスプレイ装置の移動検出手段の構成を示す斜視図である。
【図６】上記ディスプレイ装置の映像表示制御手段の構成を示すブロック回路図である。
【図７】上記ディスプレイ装置において減光フィルタの濃度を調節する装置の構成を示すブロック回路図である。
【図８】従来のディスプレイ装置の構成を模式的に示す平面図である。
【図９】従来のディスプレイ装置の構成を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１  フレーム
２  移動検出部
３，４  映像表示部
５，６  レンズ部
７  ハーフミラー
１３，６３  減光フィルタ
２４  虚像表示領域
２５  頭部
３２  移動センサ
３６，５０  ディスプレイ表示制御系回路
【図１】
0003582128.tif 000002
【図２】
0003582128.tif 000003
【図３】
0003582128.tif 000004
【図４】
0003582128.tif 000005
【図５】
0003582128.tif 000006
【図６】
0003582128.tif 000007
【図７】
0003582128.tif 000008
【図８】
0003582128.tif 000009
【図９】
0003582128.tif 000010