(57)【要約】日常生活で使用しても違和感の少ない、頭部に装着して使用するタイプの画像表示装置を提供する。画像表示装置１は、使用者の頭部に装着可能とされた本体１０と、使用者が本体１０を頭部に装着して正面を正視したときにその視界から外れるとともに、使用者が正面から視線をずらしたときにのみ視界に入るように所定の画像を表示する表示部２０と、を備えている。表示部２０は、右目用、左目用の２つとされ、使用者以外の者からは直接見ることができないようにして、本体１０上の所定位置に設けられている。
2004017120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着可能とされた本体と、
前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を正視したときにその視界から外れるとともに、前記使用者が正面から視線をずらしたときにのみ視界に入るように所定の画像を表示する表示手段と、を備えており、
前記表示手段は、前記使用者以外の者からは直接見ることができない前記本体上の位置に設けられている、
画像表示装置。
【請求項２】
前記本体は、メガネのフレーム形状に形成されて、そのフレーム枠の少なくとも一部が、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を正視したときにその視界から外れるように位置しており、
前記表示手段は、前記フレーム枠の前記一部に設けられている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記本体は、
前記本体が前記使用者の頭部に取付けられたときに、前記使用者の両目の前方に当該両目と平行な方向に配される細長い形状とされた正面部と、
この正面部を前記使用者の頭部に装着する固定部と、
を備えてなり、
前記表示手段は、前記正面部に設けられている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記正面部は、棒状、又は幅の狭い薄板状とされている、
請求の範囲第３項記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記本体の内部に、
光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体の外部に導くための光学系と、を備えて構成されている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記本体は、外部から画像を表示するための画像信号を有線又は無線のいずれかで受信するための手段を備えており、前記表示手段は、この手段により受信した前記画像信号に応じた画像を表示するように構成されている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記表示手段は、前記使用者の左右の目のそれぞれに１対１に対応するように、前記本体に２つ設けられている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して、正面から視線を下方にずらしたときにのみ、表示する前記画像が前記使用者の視界に入るように構成されている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項９】
メガネのフレーム形状をした本体と、この本体に設けられて使用者に画像を提供する表示手段とを備えており、
前記表示手段は、前記本体の内部に、
光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体外部に導くための反射ミラーと、前記画像を使用者に提供するための接眼レンズと、を備えており、
前記接眼レンズは、前記本体を装着している使用者が正面を正視したときは視界外にあり、正面から視線をずらしたときにのみ視認可能で、且つ前記使用者以外の者からは直接見ることができない位置に設けられている、
画像表示装置。
【請求項１０】
細長い形状とされた正面部、及びこの正面部を使用者の頭部に装着する固定部を備えている本体と、この本体に設けられて前記使用者に画像を提供する表示手段とを備えており、
前記表示手段は、前記本体の内部に、
光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体外部に導くための反射ミラーと、前記画像を使用者に提供するための接眼レンズと、を備えており、
前記正面部は、前記本体が前記使用者の頭部に取付けられたときに、前記使用者の両目の前方に当該両目と平行な方向に配されるようにされているとともに、
前記接眼レンズは、前記本体を装着している使用者が正面を正視したときは視界外にあり、正面から視線をずらしたときにのみ視認可能で、且つ前記使用者以外の者からは直接見ることができない位置に設けられている、
画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、頭部に装着して使用可能な小型の画像表示装置に関する。
発明の背景
頭部に装着して使用され、使用者の眼前に画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、バーチャルリアリティをはじめ種々の分野で利用されている。ＨＭＤは、通常、外光を遮断して画像のみを表示するようにゴーグルあるいは大型のメガネのフレーム形状に形成される。ＨＭＤを使用すると、使用者はどの方向を向いていても画像を見ることができる反面、外界を見ることはできなくなる。
近年、画像を視界の一部に表示し、外界を見つつ画像を見ることを可能にした小型の画像表示装置が提案されている。この画像表示装置は、画像を見ることに特化したものではなく、日常生活を補助することを主たる目的としており、表示される画像は、従来のＨＭＤとは異なり文字や数字等である。
例えば、日本国公開特許公報（平成７年特許出願公開第２０９６００号）には、液晶表示装置（ＬＣＤ）、反射ミラー、接眼レンズ等を１つの筐体に収容し、筐体をメガネやサングラスのフレームに装着する構成とした画像表示装置が提案されている。筐体はメガネの左右のレンズのいずれかの前方上部に取り付けられ、ＬＣＤに表示された画像が反射ミラーと接眼レンズ、さらにメガネのレンズを介して、使用者の一方の眼に斜め上方から与えられる。
ところで、上記公報に開示される画像表示装置では、画像表示装置をメガネに取り付ける構成としているために、見映えがよくない。そのために、日常生活の中で上記のような画像表示装置を使用すると、非常に違和感を多く感じることになる。
本発明の課題は、日常生活で使用しても違和感の少ない、頭部に装着して使用するタイプの画像表示装置を提供することにある。
【発明の開示】
以上のような本発明の課題を解決する画像表示装置は、使用者の頭部に装着可能とされた本体と、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を正視したときにその視界から外れるとともに、前記使用者が正面から視線をずらしたときにのみ視界に入るように所定の画像を表示する表示手段と、を備えており、前記表示手段は、前記使用者以外の者からは直接見ることができない前記本体上の位置に設けられている。
このような画像表示装置は、表示手段が使用者以外の者からは見えないように設けられているので、日常生活で用いても、他者が表示手段に気付くことはなく、違和感が少ない。
例えば、前記本体を、メガネのフレーム形状に形成して、そのフレーム枠の少なくとも一部を、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を正視したときにその視界から外れるように位置させ、前記表示手段を、前記フレーム枠の前記一部に設けるようにする。このようにすると従来のメガネを使用しているのと同じなので、日常生活においてもまったく違和感がない。
前記本体は、また、前記本体が前記使用者の頭部に取付けられたときに、前記使用者の両目の前方に当該両目と平行な方向に配される細長い形状とされた正面部と、この正面部を前記使用者の頭部に装着する固定部と、を備えるものとすることができる。この場合、前記表示手段は、前記正面部に設けられる。このような本体は、本体を、メガネのフレーム形状とする場合に比べれば日常生活にはなじまないかもしれないが、構成が簡単であり、デザイン的にも優れている。この場合における正面部は、例えば、棒状、又は幅の狭い薄板状とすることができる。棒状である場合の正面部の直径は、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度、薄板状である場合の正面部の幅は例えば１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度にすることができる。棒状である場合の正面部の直径、及び薄板状である場合の正面部の幅は、すべての部分で同じになっている必要はない。
なお、正面部は、使用者の顔に対して上下方向の多少の湾曲を持っていてもよいし、使用者の顔に対して左右方向の多少の湾曲を持っていてもよい。
表示手段としては様々な形態を取り得るが、その一例として、前記表示手段は、前記本体の内部に、光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体の外部に導くための光学系と、を備えた構成とすることができる。
また、前記本体が、外部から画像を表示するための画像信号を有線又は無線のいずれかで受信するようにして、前記表示手段が、この手段により受信した前記画像信号に応じた画像を表示するように構成すると、画像表示装置を小型化することができる。画像信号にはビデオ信号やＲＧＢ信号などがある。
前記表示手段は、前記使用者の左右の目のそれぞれに１対１に対応するように、前記本体に２つ設けるようにしてもよい。表示手段は、使用者に装着された際に、使用者の目に近い位置に画像を表示するので、左右の目にそれぞれ対応した表示手段を設けることで、立体画像などの高度な画像を容易に表示することができるようになる。
また表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して、正面から視線を下方にずらしたときにのみ、表示する前記画像が前記使用者の視界に入るように構成してもよい。このような構成により、表示手段による画像を見ながら自分の足下を確認できるので、移動しながらの使用が容易になる。
本発明の他の画像表示装置は、メガネのフレーム形状をした本体と、この本体に設けられて使用者に画像を提供する表示手段とを備えており、前記表示手段は、前記本体の内部に、光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体外部に導くための反射ミラーと、前記画像を使用者に提供するための接眼レンズと、を備えており、前記接眼レンズは、前記本体を装着している使用者が正面を正視したときは視界外にあり、正面から視線をずらしたときにのみ視認可能で、且つ前記使用者以外の者からは直接見ることができない位置に設けられるものとできる。
本発明の他の画像表示装置は、また、細長い形状とされた正面部、及びこの正面部を使用者の頭部に装着する固定部を備えている本体と、この本体に設けられて前記使用者に画像を提供する表示手段とを備えており、前記表示手段は、前記本体の内部に、光源と、この光源をバックライトとして用いる液晶表示手段と、この液晶表示手段により表示された画像を前記本体外部に導くための反射ミラーと、前記画像を使用者に提供するための接眼レンズと、を備えており、前記正面部は、前記本体が前記使用者の頭部に取付けられたときに、前記使用者の両目の前方に当該両目と平行な方向に配されるようにされているとともに、前記接眼レンズは、前記本体を装着している使用者が正面を正視したときは視界外にあり、正面から視線をずらしたときにのみ視認可能で、且つ前記使用者以外の者からは直接見ることができない位置に設けられているものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本実施形態の画像表示装置の全体を示す図である。
図２は、表示部の詳細を示す図である。
図３Ａは、画像表示装置を装着した使用者が正面を正視した状態を示す図であり、図３Ｂは、使用者が表示部を見ている状態を示す図である。
図４は、第１変形例にかかる画像表示装置の斜視図である。
図５は、使用者が図４に示す画像表示装置を頭部に装着した状態を概略的に表す側面図である。
図６は、第２変形例にかかる画像表示装置の斜視図である。
図７は、使用者が図６に示す画像表示装置を頭部に装着した状態を概略的に表す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の画像表示装置１の外観図である。
この画像表示装置１は、メガネのフレーム形状をした本体１０と、画像を表示するための表示部２０と、を含んで構成される。この画像表示装置１は、図外の画像処理装置からビデオ信号やＲＧＢ信号などの画像信号を有線又は無線で受信して、この画像信号による画像を表示部２０により表示する装置である。
本体１０は、使用者が頭部に装着できるようにされている。本体１０は、使用者が頭部に装着する際に使用者の耳に掛けられることになるつる１１と、表示部２０が設けられるフレーム枠１３とから構成される。フレーム枠１３には、通常のメガネやサングラス等と同様にレンズ１４を入れることが可能である。フレーム枠１３には、装着した際に画像表示装置１が安定するようにノーズパッド１５が形成されている。
本体１０には、つる１１にスピーカやイヤホンのような音を使用者に対して出力するための音出力装置１２が一体に設けられている。画像表示装置１を装着したときに、使用者の耳の近傍に音出力装置１２を設けることができるため、音出力装置１２からの出力音をそれほど大きくする必要がない。
また、図示を省略するが、本体１０には、画像処理装置からの画像信号を有線又は無線で受信するために、ケーブル或いはアンテナが設けられる。受信した画像信号は、表示部２０へ送られる。なお、音出力装置１２から出力される音は、画像処理装置から画像信号と同時に受信するようにすると、画像と音とを容易に同期の取れたものにすることができる。
表示部２０は、本体１０のフレーム枠１３に設けられている。表示部２０は、図２に示すような構成を備えている。表示部２０は、フレーム枠１３の内部に、光源２１、液晶表示装置２２、反射ミラー２３、２４を備えており、さらにフレーム枠１３に接眼レンズ２５を備えている。液晶表示装置２２は、光源２１をバックライトとしており、本体１０により受信された画像信号に応じた画像を生成する。光源２１及び液晶表示装置２２により生成された画像は、反射ミラー２３、２４及び接眼レンズ２５により形成された光学系を介してフレーム枠１３の外部へと導き出される。
接眼レンズ２５は、フレーム枠１３に設けられているために、この画像表示装置１を装着した使用者が正面を正視する場合には、接眼レンズ２５からの画像は、使用者の視界外に位置することになる（図３Ａ）。本実施形態の場合、接眼レンズ２５からの画像を見る場合には、使用者は、視線を下方に向けてフレーム枠１３の下部を見るようにする必要がある（図３Ｂ）。
なお、接眼レンズ２５は、これに限らず、フレーム枠１３の上部や側部に設けるようにしてもよい。いずれにせよ、接眼レンズ２５からの画像は、使用者が正面を正視している状態では使用者が見ることはできず、視線を接眼レンズ２５の方向へずらしたときにのみ見ることができるようになっている。
また、接眼レンズ２５は使用者が画像表示装置１を装着したときに使用者のみが見ることが可能となるように、フレーム枠１３の使用者側に設けられる。そのために、使用者以外の者からは、接眼レンズ２５を確認することができない。
このように表示部２０は、接眼レンズ２５以外の構成要素をフレーム枠１３の内部に設け、また接眼レンズ２５を使用者以外からは見えないように取り付けているために、使用者以外の他者が表示部２０に気付くことはない。そのために、日常生活でこのような画像表示装置１を使用しても、他者が違和感を感じることはない。
以上のような画像表示装置１は、通常のメガネと同様の使用が可能である。つまり、使用者は、画像表示装置１を装着して正面を正視した状態では、その視界に表示部２０による画像を捉えることはない。そのために、従来のメガネ、サングラス等と何等かわることなく使用することができる。使用者は、視線を接眼レンズ２５に移したときのみ、画像を視認することができるようになる。
≪第１変形例≫
画像表示装置１は、図４、図５に示したように変形することができる。
なお、図４は、第１変形例にかかる画像表示装置１Ｘの斜視図、図５は、同画像表示装置１Ｘの使用状態を示す側面図である。なお、図４、図５における符号で、図１〜図３に示したのと同一の符号は、図１〜図３に示した符号と同一のものを指すものとする。また、重複する説明は省略する。
図４、図５に示した画像表示装置１Ｘは、基本的に、上述の実施形態で説明した画像表示装置１と同様に構成されている。
画像表示装置１Ｘが画像表示装置１と異なる点は、画像表示装置１における本体１０は、つる１１とフレーム枠１３を備えてメガネフレーム形状に構成されているのに対して、画像表示装置１Ｘにおける本体１０は、つる１１と正面部１６を備えて構成されていることである。
この画像表示装置１Ｘにおける正面部１６は細長い形状、より詳細には、幅の狭い薄板状の形状に構成されている。
正面部１６には、画像表示装置１が備えていたのと同様の表示部２０（２０Ｒ、２０Ｌ）が設けられている。この表示部２０は、薄板状とされた正面部１６の裏側（本体１０が使用者の頭部に装着された場合に使用者の顔に面する側）に設けられる。また、必ずしもそうされている必要はないが、この実施形態では、表示部２０は、本体１０を頭部に装着した使用者を正面から見た場合に、それが見えないようにして正面部１６に取付けられている。正面部１６の幅は、必ずしもこの限りではないが１５ｍｍとされている。
なお、この変形例１における表示部２０Ｒ、２０Ｌはそれぞれ、略直方体とされ、その一面が開口になっている、正面部１６の裏側に設けられた中空のソケット１７（右目用のソケット１７Ｒ、左目用のソケット１７Ｌ）の内部に嵌め込まれることで、正面部１６の裏側に取付けられるようになっている。
図５に使用者が画像表示装置１Ｘを頭部に装着した状態を概略的に表す側面図を示す。この図５から明らかなように、この画像表示装置１Ｘにおける表示部２０も、使用者が下向きに視線を落としたときにそれが生成する画像を使用者が見られるような角度で正面部１６に取付けられている。また、正面部１６は、使用者が下向きに視線を落としたときに表示部２０が生成する画像を見られるように、本体部１０を頭部に装着したときに使用者の目よりもやや下側に位置するようにされている。表示部２０の構成は画像表示装置１の場合と同様である。
なお、この実施形態では、これには限らないが、頭部が正面を向いた状態から、視線を４５°落としたときに、右目で右目用の表示部２０Ｒに表示される画像を、左目で左目用の表示部２０Ｌに表示される画像を見ることができるようになっている（図５参照）。この角度は、表示部２０Ｒ、２０Ｌに表示される画像を見ない場合における使用者の正面方向の視野を確保するため、少なくとも２０°以上にするのがよい。また、余りにもこの角度が大きくなりすぎると、表示部２０Ｒ、２０Ｌに表示される画像を見ることが難しくなるから、上記角度は、７０°以下としておくのが好ましい。上述のような角度で使用者が表示部２０Ｒ、２０Ｌを見られるような角度で、ソケット１７Ｒ、１７Ｌは、正面部１６に固定されている。
≪第２変形例≫
画像表示装置１の他の変形例（第２変形例）を、図６、図７に示す。なお、図６、図７における符号で、図４、図５に示したのと同一の符号は、図４、図５に示した符号と同一のものを指すものとする。また、重複する説明は省略する。
図６は、第２変形例にかかる画像表示装置１Ｙの斜視図である。図７は、使用者が画像表示装置１Ｙを頭部に装着した状態を概略的に表す側面図である。
図６に示された画像表示装置１Ｙは、画像表示装置１Ｘと構成のほとんどを同じくする。
両者の間で異なるのは、それらが備える正面部１６の形状である。第１変形例における画像表示装置１Ｘが備える正面部１６は薄板状であったが、第２変形例による画像表示装置１Ｙが備える正面部１６はこの実施形態では断面略円形状の棒状体とされている。正面部１６の直径は、必ずしもこの限りではないが１３ｍｍとされている。
画像表示装置１Ｙでも、正面部１６に表示部２０（２０Ｒ、２０Ｌ）が設けられる。この表示部２０は、画像表示装置１Ｘのときと同様に、正面部１６の裏側（本体１０が使用者の頭部に装着された場合に使用者の顔に面する側）に設けられる。また、必ずしもそうされている必要はないが、この実施形態では、表示部２０は、本体１０を頭部に装着した使用者を正面から見た場合に、それが見えないようにして正面部１６に取付けられている。
なお、この実施形態では、棒状体とされた正面部１６の裏側に凹部１６Ａを使用者の左右両目のそれぞれに対応させて設け（図６参照）、そこに表示部２０を嵌め込むことで、本体１０を頭部に装着した使用者を正面から見た場合に表示部２０が見えにくくなるようにしている。
画像表示装置１Ｙにおける表示部２０も、図７から明らかなように、使用者が下向きに視線を落としたときにそれが生成する画像を使用者が見られるような角度で正面部１６に取付けられている。また、正面部１６は、使用者が下向きに視線を落としたときに表示部２０が生成する画像を見られるように、本体部１０を頭部に装着したときに使用者の目よりもやや下側に位置するようにされている。
なお、この実施形態では、これには限らないが、頭部が正面を向いた状態から、視線を４５°落としたときに、右目で右目用の表示部２０Ｒに表示される画像を、左目で左目用の表示部２０Ｌに表示される画像を見ることができるようになっている（図７参照）。この角度は、表示部２０Ｒ、２０Ｌに表示される画像を見ない場合における使用者の正面方向の視野を確保するため、少なくとも２０°以上にするのがよい。また、余りにもこの角度が大きくなりすぎると、表示部２０Ｒ、２０Ｌに表示される画像を見ることが難しくなるから、上記角度は、７０°以下としておくのが好ましい。上述のような角度で使用者が表示部２０Ｒ、２０Ｌを見られるような角度で、凹部１６Ａは、正面部１６に設けられている。
【図１】
2004017120.tif 000003
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
2004017120.tif 000010
2004017120.tif 000011