(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に沿う本体部と、
前記観察者によって視認可能に画像を表示する表示部と、
前記本体部と前記表示部とを接続するアーム部と、
前記表示部及び前記アーム部のうちの一方に設けられるガイドレールと、
前記表示部及び前記アーム部のうちの他方に設けられるスライド部材と、を備え、
前記本体部は、
前記観察者の頭部に沿う円弧状の外形を有し、前記観察者の前額部に沿って配置されて、前記アーム部が接続される本体ケースと、
前記本体ケースにおいて前記観察者の頭部と対向する内面に取り付けられて、前記本体ケースを前記前額部に固定するバンドと、を備え、
前記ガイドレール及び前記スライド部材のうち一方が他方に沿って移動することによって、前記表示部は、前記本体部に対して接離する方向に移動することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記バンドは、
前記本体ケースに取り付けられるバンド本体と、
前記バンド本体の両端に接続され、前記バンド本体とともに環状の前記バンドを構成する帯部と、を有し、
前記帯部は、伸縮性を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置において、
前記アーム部は、前記本体ケースとの接続部位を中心として回動可能に構成され、回動されることによって前記表示部の位置を調整可能な調整部であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像表示装置において、
前記アーム部は、前記画像を前記観察者が視認する際の視方向と略直交する回動軸を中心として回動可能に前記本体ケースに接続されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の画像表示装置において、
前記本体ケースは、内部にて前記アーム部の一部を回動可能に支持することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記本体ケースに設けられ、前記観察者の視野における少なくとも一部の領域を撮像する撮像部を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置において、
前記撮像部は、前記本体ケースにおいて前記内面とは反対側の外面の略中央に配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の画像表示装置において、
前記撮像部は、
透光性部材によって覆われる窓部を有するモジュール筐体と、
前記モジュール筐体の内部に収納され、前記窓部を介して前記少なくとも一部の領域を撮像するカメラと、
前記モジュール筐体の内部に収納され、前記窓部を介して入射される外光の照度を検出する照度センサーと、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像表示装置において、
前記本体ケースは、前記モジュール筐体の姿勢を調整することによって前記カメラの撮像方向を調整する調整機構を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記本体ケース内に配置され、前記撮像部を制御する制御部を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像表示装置において、
前記本体ケース内に一部が配置され、一端が前記制御部と接続され、他端が前記本体ケースの外部に延出する第１ケーブルを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像表示装置において、
前記表示部から延出し、前記アーム部内を通って前記本体ケース内に侵入して、前記制御部と接続される第２ケーブルを備え、
前記第１ケーブルは、前記本体ケースの一端から外部に延出することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記表示部は、前記画像を前記観察者の左眼及び右眼のそれぞれにて視認させる左眼用表示部及び右眼用表示部を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
前記表示部は、前記画像を形成する光を前記観察者の眼に導光するとともに、外光を透過する導光部材を有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察者の頭部に装着されるＨＭＤ（Head Mounted Display）等の虚像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の虚像表示装置は、観察者の左右にそれぞれ設けられる第１像形成本体部及び第２像形成本体部と、これら像形成本体部により形成される画像光を観察者の右眼及び左眼にそれぞれ導く導光部材とを備えるシースルー型のＨＭＤとして構成されている。更に、当該虚像表示装置は、観察者の鼻に当接される鼻当て部材を備える枠部と、枠部に設けられ、観察者のこめかみ付近に当接されるつる部分とを備える。そして、当該虚像表示装置は、それぞれのつる部分を左右のこめかみに応じた位置に配置させるとともに、鼻当て部材を鼻に当てることにより、各導光部材が観察者の眼前に配置されるように装着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８６２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記特許文献１に記載の虚像表示装置では、観察者の鼻に鼻当て部材が当接された状態で、観察者の頭部に装着されるため、当該虚像表示装置の荷重が鼻に加わる。このため、当該虚像表示装置を長時間に亘って装着すると、鼻への負荷が大きくなり、使用感が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、装着時における観察者への負荷を軽減し、使用感を向上させることができる画像表示装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る画像表示装置は、観察者の頭部に沿う本体部と、前記観察者によって視認可能に画像を表示する表示部と、前記本体部と前記表示部とを接続するアーム部と、前記表示部及び前記アーム部のうちの一方に設けられるガイドレールと、前記表示部及び前記アーム部のうちの他方に設けられるスライド部材と、を備え、前記本体部は、前記観察者の頭部に沿う円弧状の外形を有し、前記観察者の前額部に沿って配置されて、前記アーム部が接続される本体ケースと、前記本体ケースにおいて前記観察者の頭部と対向する内面に取り付けられて、前記本体ケースを前記前額部に固定するバンドと、を備え、前記ガイドレール及び前記スライド部材のうち一方が他方に沿って移動することによって、前記表示部は、前記本体部に対して接離する方向に移動することを特徴とする。
【０００７】
なお、本体部の固定部位としては、観察者の頭部における前額部、側頭部、後頭部、及び頭頂部を例示できる他、観察者がヘルメットや帽子等を装着している場合には、当該ヘルメットや帽子等において上記前額部、側頭部、後頭部、及び頭頂部に応じた位置を例示できる。すなわち、観察者の頭部（詳しくは、眉及び耳を通る頭部の外周線より上側の部位）に応じた位置に本体部が固定されればよく、頭部と本体部との間にヘルメットや帽子等の構成が介在していてもよい。このように、本体部は、観察者の額部から上側の部位に固定される。この場合、画像表示装置は、頭部装着型表示装置ということができる。
上記一態様によれば、観察者の頭部に沿う本体部は、観察者の頭部に沿う円弧状の外形を有し、観察者の前額部に沿って配置されて、アーム部が接続される本体ケースと、本体ケースにおいて観察者の頭部と対向する内面に取り付けられて、本体ケースを前額部に固定するバンドと、を備える。これによれば、アーム部を介して表示部と接続される本体ケースは、本体ケースが前額部に沿って配置された状態で、バンドによって観察者の頭部に固定されるので、画像表示装置の荷重が観察者の鼻に加わることを抑制できる。従って、画像表示装置の使用時における観察者の負荷を軽減でき、使用感を向上させることができる。
また、表示部は、本体部に対して接離する方向に移動する。これによれば、観察者の眼の位置に応じて、視方向に重なるように表示部の位置を調整しやすくすることができる。従って、観察者に応じて表示部の位置を調整でき、画像表示装置の利便性及び汎用性を向上させることができる。
【０００８】
上記一態様では、前記バンドは、前記本体ケースに取り付けられるバンド本体と、前記バンド本体の両端に接続され、前記バンド本体とともに環状の前記バンドを構成する帯部と、を有し、前記帯部は、伸縮性を有することが好ましい。
上記一態様では、前記アーム部は、前記本体ケースとの接続部位を中心として回動可能に構成され、回動されることによって前記表示部の位置を調整可能な調整部であることが好ましい。
上記一態様によれば、アーム部を回動させることにより、本体ケースに対する表示部の位置や角度を調整できる。これによれば、装着時の観察者の視線方向に応じた位置に表示部を位置させて、当該表示部によって表示される画像の視認性を向上させることができる。また、上記画像を視認しない場合には、観察者の眼前から表示部を退避させることができる。従って、画像表示装置の利便性を向上させることができる。
【０００９】
上記一態様では、前記アーム部は、前記画像を前記観察者が視認する際の視方向と略直交する回動軸を中心として回動可能に前記本体ケースに接続されていることが好ましい。
上記一態様によれば、アーム部は、上記回動軸を中心として回動可能に本体ケースに接続されている。これによれば、アーム部に対する回動操作によって、表示部の位置を簡易に調整できる他、上記画像を視認しない場合に、観察者の眼前から表示部を確実に退避させることができる。従って、画像表示装置の利便性を確実に向上させることができる。
【００１０】
上記一態様では、前記本体ケースは、内部にて前記アーム部の一部を回動可能に支持することが好ましい。
【００１１】
上記一態様では、前記本体ケースに設けられ、前記観察者の視野における少なくとも一部の領域を撮像する撮像部を備えることが好ましい。
上記一態様によれば、撮像部により、観察者の視野における一部の領域を撮像できるので、例えば、撮像部による撮像画像を表示部に表示したり、或いは、当該撮像画像を外部に出力することにより、観察者の周囲の状況を、当該観察者又は他者が把握できる。
ここで、表示部に撮像部が位置する場合には、撮像部の荷重によって画像表示装置の重量バランスがずれることが考えられる。これに対し、撮像部は、上記固定部位に固定される本体ケースに設けられていることにより、表示部の重量を低減できるだけでなく、画像表示装置の重量バランスを適正化しやすくすることができる。従って、観察者への負荷を一層軽減できる。
【００１２】
上記一態様では、前記撮像部は、前記本体ケースにおいて前記内面とは反対側の外面の略中央に配置されていることが好ましい。
上記一態様では、前記撮像部は、透光性部材によって覆われる窓部を有するモジュール筐体と、前記モジュール筐体の内部に収納され、前記窓部を介して前記少なくとも一部の領域を撮像するカメラと、前記モジュール筐体の内部に収納され、前記窓部を介して入射される外光の照度を検出する照度センサーと、を有することが好ましい。
上記一態様では、前記本体ケースは、前記モジュール筐体の姿勢を調整することによって前記カメラの撮像方向を調整する調整機構を有することが好ましい。
上記一態様によれば、観察者の視線方向に応じた位置に、カメラの撮像方向を調整できる。従って、撮像部によって、観察者の視野における少なくとも一部の領域を確実に撮像できる。
【００１３】
上記一態様では、前記本体ケース内に配置され、前記撮像部を制御する制御部を備えることが好ましい。
上記一態様によれば、制御部が、上記固定部位に固定される本体部内に配置されていることにより、上記撮像部と同様に、表示部に制御部が設けられる場合と比べて、表示部の重量を低減できるだけでなく、画像表示装置の重量バランスを適正化しやすくすることができる。従って、観察者への負荷を一層軽減できる。
【００１４】
上記一態様では、前記本体ケース内に一部が配置され、一端が前記制御部と接続され、他端が前記本体ケースの外部に延出する第１ケーブルを備えることが好ましい。
上記一態様では、前記表示部から延出し、前記アーム部内を通って前記本体ケース内に侵入して、前記制御部と接続される第２ケーブルを備え、前記第１ケーブルは、前記本体ケースの一端から外部に延出することが好ましい。
なお、第２ケーブルとしては、表示される画像の画像情報や表示部の動作を制御する制御情報を表示部に伝送するためのケーブルを例示できる。
ここで、表示部から第２ケーブルを直接外部に延出させる場合には、第２ケーブルが動くことを考慮して、表示部の外形を構成する筐体の強度を高める必要がある。また、表示部から第２ケーブルが外部に延出していると見た目がよくないという問題がある。
これに対し、上記一態様によれば、表示部から延出する第２ケーブルは、アーム部内を通って本体ケース内に侵入して、制御部と接続されるので、当該表示部の筐体の強度を高める必要がない他、画像表示装置の外観を良好なものにすることができる。
【００１５】
上記一態様では、前記本体部は、前記観察者の頭部に沿う円弧状の外形を有する。
上記一態様によれば、本体部を頭部に沿う円弧状とすることにより、装着感を向上させることができる他、画像表示装置の装着時の外観を良好なものとすることができる。
【００１６】
上記一態様では、前記表示部は、前記画像を前記観察者の左眼及び右眼のそれぞれにて視認させる左眼用表示部及び右眼用表示部を有することが好ましい。
上記一態様では、左眼用表示部及び右眼用表示部により、観察者の左目及び右目にて、それぞれ同じ画像を視認させることができるだけでなく、それぞれ異なる画像を視認させることができる。従って、画像表示装置の利便性及び汎用性を向上させることができる。
【００１７】
上記一態様では、前記表示部は、前記画像を形成する光を前記観察者の眼に導光するとともに、外光を透過する導光部材を有することが好ましい。
上記一態様では、導光部材を介して、上記画像と観察者の周囲とを観察できる。このため、画像を視認中の観察者に安心感を付与できる他、周囲の風景に重ね合わせた画像を視認させることにより、拡張現実を実現できる。従って、画像表示装置の利便性及び汎用性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る虚像表示装置を示す斜視図。
【図２】上記実施形態における虚像表示装置を示す斜視図。
【図３】上記実施形態における虚像表示装置を示す斜視図。
【図４】上記実施形態における虚像表示装置を示す上面図。
【図５】上記実施形態における虚像表示装置を示す側面図。
【図６】上記実施形態におけるアーム部及び表示部を示す斜視図。
【図７】上記実施形態における虚像表示装置を示す側面図。
【図８】上記実施形態における虚像表示装置を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
［虚像表示装置の概略構成］
図１は、本実施形態に係る虚像表示装置１が観察者に装着された状態を示す斜視図である。また、図２及び図３は、虚像表示装置１を正面側及び背面側から見た斜視図である。換言すると、図２は、虚像表示装置１を観察者側とは反対側から見た斜視図であり、図３は、観察者側から見た斜視図である。
本実施形態に係る虚像表示装置１は、本発明の画像表示装置に相当する。この虚像表示装置１は、図１に示すように、観察者ＵＳの頭部やヘルメット等に装着されて使用されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）であり、詳しくは、観察者によって視認可能に虚像を表示するとともに、外光を透過させて外界を観察可能とするシースルー型のＨＭＤである。この虚像表示装置１は、図１〜図３に示すように、観察者の頭部又は頭部に装着されたヘルメット等に装着される本体部としてのヘッドバンド部２と、虚像を表示する表示部３と、ヘッドバンド部２に対して回動可能に取り付けられ、これらヘッドバンド部２及び表示部３を接続する一対のアーム部４と、表示部３をアーム部４に対して移動させる移動機構５（図６参照）とを備える。
【００２０】
なお、以下の説明において、Ｚ方向は、虚像表示装置１を装着した観察者が正面を向いた場合の視方向であり、Ｘ方向及びＹ方向は、当該Ｚ方向に直交し、かつ、互いに直交する方向である。これらのうち、Ｘ方向は、虚像表示装置１を装着した観察者から見て左から右に向かう方向であり、Ｙ方向は、当該観察者から見て下から上に向う方向である。更に、Ｚ方向側とは、Ｚ方向における下流側（Ｚ方向先端側）を指し、Ｚ方向とは反対側とは、Ｚ方向における上流側（Ｚ方向基端側）を指す。他の方向も同様である。
【００２１】
［ヘッドバンド部の構成］
ヘッドバンド部２は、後述するアーム部４の一端が取り付けられるとともに、虚像表示装置１における機能の一部を制御するものである。
このヘッドバンド部２は、観察者ＵＳの頭部に沿う円弧状の外形を有し、図２に示すように、観察者ＵＳの頭部に沿って配置される本体ケース２１と、当該ヘッドバンド部２を観察者ＵＳの頭部やヘルメット等の固定部位に固定する固定部としてのバンド２２と、撮像部２３と、制御部２４とを有する。なお、固定部位は、観察者ＵＳの頭部（詳しくは、眉及び耳を通る頭部の外周線より上側の部位）に応じた位置であり、頭部とヘッドバンド部２との間にヘルメット等が介在していてもよい。
これらのうち、制御部２４は、撮像部２３を制御するとともに、当該撮像部２３による撮像画像を、ケーブルＣＢ（図５参照）を介して外部に出力する。
また、ヘッドバンド部２は、図示を省略するが、虚像表示装置１に対する観察者による各種入力操作を受け付けるコントローラーが接続されている。
【００２２】
図４は、虚像表示装置１をＹ方向とは反対方向から見た平面図である。また、図５は、虚像表示装置１をＸ方向から見た側面図である。
本体ケース２１は、図４に示すように、観察者ＵＳ（図４における点線で輪郭を示す観察者ＵＳ）の前額部に沿って配置され、頭部にバンド２２によって固定される。この本体ケース２１は、上記制御部２４（図２参照）やケーブルＣＢ（図５参照）等を内部に収納し、かつ、撮像部２３やアーム部４を支持する筐体である。
この本体ケース２１は、観察者ＵＳの前額部及び側頭部の形状に沿う略半円形状（略Ｕ字状）の外形を有する。すなわち、本体ケース２１において、観察者ＵＳの前額部から側頭部に対向する内面２１１は、Ｙ方向側から見て、観察者ＵＳの頭部に沿って湾曲している。
また、図５に示すように、本体ケース２１の円弧状の両端近傍には、それぞれのアーム部４の一端を回動可能に軸支する回動軸部２５が設けられている。なお、後に詳述するが、各アーム部４における当該一端は、本体ケース２１の内部に配置されている。
【００２３】
バンド２２は、当該本体ケース２１を観察者ＵＳの頭部に固定する。このバンド２２は、図４に示すように、本体ケース２１の内面２１１に取り付けられるバンド本体２２１と、バンド本体２２１に取り付けられる帯部２２２とを有する。
バンド本体２２１は、図３及び図４に示すように、両端に帯部２２２を取り付ける環状部２２１Ａを有する。
帯部２２２は、図４に示すように、バンド本体２２１の両端の環状部２２１Ａに取り付けられ、バンド本体２２１とともに環状のバンド２２を構成する。帯部２２２は、例えば、伸縮性を有する帯状の部材で形成される。この帯部２２２が、バンド本体２２１側に向かって観察者ＵＳの頭部やヘルメット等の装着対象を押圧することにより、バンド２２ひいてはヘッドバンド部２が、観察者ＵＳの頭部に固定される。
【００２４】
撮像部２３は、図２及び図４に示すように、本体ケース２１において上記内面２１１とは反対側に位置する外面２１２における略中央に配置されており、観察者ＵＳの前方、すなわち、当該観察者ＵＳの視野における一部の領域を撮像する。この撮像部２３は、図２に示すように、ステレオカメラ２３１と、外光の照度を検出する照度センサー２３２と、ＬＥＤ２３３と、これらを内部に収納するモジュール筐体２３４とを備える。なお、ＬＥＤ２３３は、例えば、虚像表示装置１の駆動時に点灯され、非駆動時に消灯されるパワーインジケーターとして機能する。
【００２５】
モジュール筐体２３４は、図２に示すように、Ｚ方向側の面に、透光性部材によって覆われた窓部２３５を有し、上記ステレオカメラ２３１は、当該窓部２３５を介して外部を撮像する他、上記照度センサー２３２は、窓部２３５を介して入射される外光の照度を検出する。
また、モジュール筐体２３４のＸ方向に交差する側面２３４Ａには、当該側面２３４ＡからＸ方向に沿って突出する回動軸部２３６が設けられている。詳述すると、回動軸部２３６は、側面２３４ＡにおけるＹ方向とは反対側の位置に突設されている。この回動軸部２３６は、モジュール筐体２３４が配置される本体ケース２１の凹部２１３に設けられた軸受け部（図示省略）によって支持されている。これら回動軸部２３６及び軸受け部等により、本発明の調整機構が構成される。なお、図２では、２つの側面２３４ＡのＸ方向の基端側における回動軸部２３６のみを図示しているが、Ｘ方向の先端側の側面の対応する位置にも回動軸部が設けられている。
このようなモジュール筐体２３４は、回動軸部２３６によって規定されるＸ方向に平行な回動軸Ｒ１を中心として所定範囲内にて回動可能である。このため、本体ケース２１に対するモジュール筐体２３４の姿勢を調整することにより、ステレオカメラ２３１の撮像方向（すなわち、撮像部２３による撮像方向）を調整できる。
【００２６】
［表示部の構成］
表示部３は、入力される画像情報に応じた画像を形成して、当該画像を虚像として観察者に視認させる。この表示部３は、観察者の右眼と左眼のそれぞれに対して配置される一対の光学装置３１（左眼用及び右眼用光学装置を、それぞれ３１Ｌ，３１Ｒとする）と、一対の光学装置３１を保持する略Ｕ字状のフレーム部３２とを備える。一対の光学装置３１のうちの左眼用光学装置３１Ｌは、本発明の左眼用表示部に相当し、右眼用光学装置３１Ｒは、本発明の右眼用表示部に相当する。なお、左眼用光学装置３１Ｌと、右眼用光学装置３１Ｒとは、互いに鏡面対称の関係を有する。
【００２７】
図６は、カバー部材３１１の一部を除き、光学装置３１の内部を示す図である。
一対の光学装置３１のそれぞれは、カバー部材３１１と、光学ユニット３１２（図６参照）と、導光部材３１３（図３参照）とを有する。
カバー部材３１１は、光学ユニット３１２を内部に収納する筐体である。
光学ユニット３１２は、カバー部材３１１の内部に配置されており、光源装置から入射された光を、光変調装置によって、入力される画像情報に応じた画像光に変調し、対応する導光部材３１３に当該画像光を出射する。なお、光変調装置としては、例えば、液晶パネルやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー等のマイクロミラーを用いたデバイスを採用できる。
【００２８】
導光部材３１３（右眼用及び左眼用の導光部材を、それぞれ３１３Ｒ，３１３Ｌとする）は、観察者ＵＳの眼に応じた位置に配置される。この導光部材３１３は、内部に半透過層（半反射層）が形成されており、当該半透過層を介して外界を観察可能に構成されている他、上記光学ユニット３１２から出射されて当該半透過層にて反射された画像光が眼に入射されることにより虚像が視認される。このような導光部材３１３は、可視光領域で高い光透過性を示す樹脂（例えばシクロオレフィンポリマー）により主に形成される。
【００２９】
なお、光学装置３１Ｒ，３１Ｌは、当該光学ユニット３１２に画像情報（画像信号）を出力するケーブルＣＲが接続されており、当該ケーブルＣＲは、図３及び図６に示すように、カバー部材３１１外に延出した後、図５に示すように、アーム部４内に挿入される。
【００３０】
フレーム部３２は、Ｙ方向の先端側において、一対の光学装置３１を保持する。このフレーム部３２のＸ方向の基端側には、左眼用光学装置３１Ｌが固定され、Ｘ方向の先端側には、右眼用光学装置３１Ｒが固定される。
【００３１】
［アーム部の構成］
一対のアーム部４は、図２及び図３に示したように、ヘッドバンド部２の本体ケース２１と、表示部３の各カバー部材３１１とを接続するとともに、当該本体ケース２１に対して回動可能に構成されている。これらアーム部４における本体ケース２１側の端部は、図５に示すように、当該本体ケース２１の下面２１４（Ｙ方向とは反対側の面２１４）に形成された開口部２１４Ａを介して、本体ケース２１の内に回動自在に支持されている。これらアーム部４は、それぞれ、第１端部４１及び第２端部４２を有する。
【００３２】
第１端部４１は、アーム部４においてＺ方向とは反対側の端部であり、Ｘ方向側から見た場合に、略円形状に形成されている。この第１端部４１は、上記開口部２１４Ａを挿通して、本体ケース２１内にて回動軸部２５によって軸支されている。このため、アーム部４は、当該第１端部４１の軸支位置を通り、かつ、Ｘ方向に平行な回動軸Ｒ２を中心とする所定範囲で回動可能である。
【００３３】
第２端部４２は、アーム部４においてＺ方向側の端部であり、当該第２端部４２には、後述する移動機構５を構成するスライド部材５２が設けられている。このスライド部材５２は、当該移動機構５を構成し、表示部３のカバー部材３１１内に配置されたガイドレール５１と係合しており、これにより、第２端部４２と表示部３とが接続される。
【００３４】
図７は、表示部３及びアーム部４が回動する様子を示す図である。図７では、図５に示す状態から、Ｘ軸に平行、すなわち視方向に略直交する回動軸Ｒ２を中心に時計回りにアーム部４が回転された場合を示す。
本実施形態では、図７に示すように、アーム部４は、表示部３及びアーム部４のいずれかがヘッドバンド部２と接触するまで、当該ヘッドバンド部２側に上記回動軸Ｒ２を中心として回動可能である。一方、アーム部４は、開口部２１４ＡのＺ方向とは反対側の端部と、アーム部４とが接触するまで、上記とは逆方向に回動可能である。
このようにアーム部４を回動させることにより、表示部３の位置や角度を調整でき、図７に示すように、虚像を視認しづらくなる位置、すなわち、外界（観察者ＵＳの周囲）を観察しやすい位置に当該表示部３を移動させることができる。
【００３５】
なお、上記表示部３からアーム部４内に挿入されたケーブルＣＲ（図６参照）は、図５に示すように当該アーム部４内を通って、第１端部４１から上記本体ケース２１内に侵入する。そして、このケーブルＣＲは、上記本体ケース２１内にて制御部２４から延出するケーブルＣＢとともに、図１〜図７に示すように、本体ケース２１の一端（Ｘ方向とは反対側の端部）から、外部に延出する。
【００３６】
［移動機構の構成］
移動機構５は、表示部３とアーム部４とを接続するとともに、アーム部４に対して表示部３を、ヘッドバンド部２に接離する方向（すなわちＹ方向及びＹ方向とは反対方向）に移動可能に構成されている。この移動機構５は、図６に示すように、ガイドレール５１及びスライド部材５２を２組備える。
【００３７】
ガイドレール５１は、上記第２端部４２に設けられたスライド部材５２のＹ方向及びＹ方向とは反対方向への移動を案内するものであり、それぞれのカバー部材３１１の内部に固定されている。このガイドレール５１は、円柱状の部材であり、導光部材３１３から観察者の眼に向かう画像光の進行方向がＺ方向に平行となる場合に、軸方向がＹ方向に沿うように配置されている。このようなガイドレール５１の外周面には、スライド部材５２の停止位置を決めるための周方向に沿う溝５１１が、軸方向に沿った複数位置に形成され、スライド部材５２をガイドレール５１に沿って段階的に移動させることができるように構成されている他、スライド部材５２のスライド時にクリック感を生じさせている。
【００３８】
図８は、移動機構５によって表示部３が移動される様子を示す図である。なお、図８では、移動機構５による移動方向が、Ｙ方向に沿うようにアーム部４が位置決めされている状態を図示している。
スライド部材５２は、上記のように、各アーム部４の第２端部４２におけるＺ方向側の面から突設されている。このスライド部材５２は、ガイドレール５１の軸方向に沿って摺動可能に係合されている。これにより、図８に示すように、表示部３がＹ方向に移動され、ヘッドバンド部２と表示部３との距離を調整することができる。
【００３９】
なお、スライド部材５２は、図７に示すように、上記ガイドレール５１が挿通する孔部５２１と、Ｙ方向における中間位置に孔部５２１を横切るように形成されたスリット５２２と、図示を省略するが、アナンゴム等の弾性体により形成されたＯリングとを有する。Ｏリングは、スリット５２２に配置され、ガイドレール５１が挿通される。このＯリングがガイドレール５１を内径方向に締め付けることにより、適度な抵抗感を付与しつつ、スライド部材５２がガイドレール５１に沿ってスライド可能とされている。そして、当該Ｏリングが、ガイドレール５１の溝５１１に嵌合することにより、これらの相対位置が維持される。しかしながら、移動機構５の構成はこれに限らず、スライド部材５２は、ガイドレール５１の高さ方向に沿って連続的に相対移動可能としてもよい。この場合、溝５１１を設けなくてもよい。
【００４０】
［実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る虚像表示装置１によれば、以下の効果がある。
観察者ＵＳの頭部に沿う本体部としてのヘッドバンド部２は、当該ヘッドバンド部２とアーム部４を介して接続される表示部３によって表示される虚像が観察者ＵＳによって視認可能な位置に固定される。これによれば、ヘッドバンド部２は、額に沿って配置された状態で、観察者ＵＳの額等の固定部位に固定されるので、虚像表示装置１の荷重が観察者の鼻に加わることを抑制できる。従って、虚像表示装置１の使用時における観察者ＵＳへの負荷を軽減でき、使用感を向上させることができる。
【００４１】
アーム部４は、ヘッドバンド部２との接続部位を中心として回動可能であるので、当該アーム部４を回動させることにより、ヘッドバンド部２に対する表示部３の位置や角度を調整できる。これによれば、装着時の観察者ＵＳの視線方向に応じた位置に表示部３を位置させて、当該表示部３によって表示される虚像の視認性を向上させることができる。また、上記虚像を視認しない場合には、観察者の眼前から表示部３を退避させることができる。従って、虚像表示装置１の利便性を向上させることができる。
【００４２】
アーム部４は、上記回動軸Ｒ２を中心として回動可能にヘッドバンド部２に接続されている。これによれば、アーム部４に対する回動操作によって、表示部３の位置を簡易に調整できる他、上記虚像を視認しない場合に、観察者の眼前から表示部３を確実に退避させることができる。従って、虚像表示装置１の利便性を確実に向上させることができる。
【００４３】
移動機構５は、ヘッドバンド部２に対して接離する方向に表示部３を移動させる。これによれば、観察者ＵＳの眼の位置に応じて、視方向に重なるように表示部３の位置を調整しやすくすることができる。従って、観察者ＵＳに応じて表示部３の位置を調整でき、虚像表示装置１の利便性及び汎用性を向上させることができる。
【００４４】
ヘッドバンド部２が有する撮像部２３により、観察者ＵＳの視野における一部の領域を撮像できるので、例えば、撮像部２３による撮像画像を表示部３に表示したり、或いは、当該撮像画像を外部に出力したりすることにより、観察者ＵＳの周囲の状況を、当該観察者ＵＳ又は他者が把握できる。
ここで、表示部３に撮像部２３が位置する場合には、撮像部２３の荷重によって虚像表示装置１の重量バランスがずれることが考えられる。これに対し、撮像部２３は、上記固定部位に固定されるヘッドバンド部２に位置することにより、表示部３の重量を低減できるだけでなく、虚像表示装置１の重量バランスを適正化しやすくすることができる。従って、観察者ＵＳへの負荷を一層軽減できる。
【００４５】
撮像部２３は、回動軸Ｒ２を中心に回動可能に構成される。これにより、観察者ＵＳの視線方向に応じた位置に、撮像部２３の撮像方向を調整できる。従って、撮像部２３によって、観察者ＵＳの視野における少なくとも一部の領域を確実に撮像できる。
【００４６】
虚像表示装置１の少なくとも一部の機能を制御する制御部２４は、ヘッドバンド部２内に配置されている。これにより、上記撮像部２３と同様に、表示部３に制御部２４が設けられる場合と比べて、表示部３の重量を低減できるだけでなく、虚像表示装置１の重量バランスを適正化しやすくすることができる。従って、観察者ＵＳへの負荷を一層軽減できる。
【００４７】
ここで、表示部３からケーブルを直接外部に延出させる場合には、ケーブルが動くことを考慮して、表示部３の外形を構成する筐体としてのカバー部材３１１やフレーム部３２の強度を高める必要がある。また、表示部３からケーブルが外部に延出していると見た目がよくないという問題がある。
これに対し、表示部３から延出したケーブルＣＲは、アーム部４内及びヘッドバンド部２内を通って制御部２４に接続される。また、制御部２４から延出したケーブルＣＢは、ヘッドバンド部２内を通って外部に延出する。これによれば、カバー部材３１１やフレーム部３２等の強度を高める必要がない他、虚像表示装置１の外観を良好なものにすることができる。
【００４８】
ヘッドバンド部２は、観察者ＵＳの頭部に沿う円弧状の外形を有する。これによれば、当該ヘッドバンド部２をより確実に頭部に沿うように配置できるため、装着感を向上させることができる他、虚像表示装置１の装着時の外観を良好なものとすることができる。
【００４９】
表示部３は、左眼用光学装置３１Ｌ及び右眼用光学装置３１Ｒにより、観察者ＵＳの左目及び右目にてそれぞれ同じ虚像を視認させることができるだけでなく、それぞれ異なる虚像を視認させることができる。従って、虚像表示装置１の利便性及び汎用性を向上させることができる。
【００５０】
虚像表示装置１は、虚像を形成する光を観察者ＵＳの眼に導光するとともに、外光を透過する導光部材３１３を有する、シースルー型の構成を採用している。これにより、導光部材３１３を介して、上記虚像と観察者の周囲とを観察できる。このため、虚像を視認中の観察者ＵＳに安心感を付与できる他、周囲の風景に重ね合わせた虚像を視認させることにより、拡張現実を実現できる。従って、虚像表示装置１の利便性及び汎用性を一層向上させることができる。
【００５１】
［実施形態の変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、一対のアーム部４を備え、これら一対のアーム部４が表示部３をＸ方向の両側から支持する構成を例示した。しかしながら、本発明は、これに限らない。例えば、１つのアーム部４を備える構成としてもよい。この際、アーム部４は、表示部３のＸ方向における略中央と接続されていてもよく、Ｘ方向における一端側に接続されていてもよい。このような構成では、虚像表示装置１を構成する部品点数を減らすことができ、軽量化を図ることができる。なお、表示部３を一対のアーム部４で両側から支持する構成では、１箇所で支持するよりも、表示部３を安定的に支持することができる。
【００５２】
上記実施形態では、表示部３は、左眼用光学装置３１Ｌと、右眼用光学装置３１Ｒとを備え、これら一対の光学装置３１がフレーム部３２によって一体的に固定され、１対のアーム部４によって一体的に回動される構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、右眼用光学装置３１Ｒは、観察者から見て右側のアーム部４によって、左眼用光学装置３１Ｌは、観察者から見て左側のアーム部４によって、個別に回動可能に構成されてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、表示部３は、左眼用光学装置３１Ｌと、右眼用光学装置３１Ｒとを備える構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、左眼用光学装置３１Ｌ及び右眼用光学装置３１Ｒのうちのいずれか一方を備える構成を採用してもよい。この場合、表示部３を１つのアーム部４のみで支持する構成、例えば、左眼用光学装置３１Ｌを左側のアーム部４のみで支持する構成としてもよく、１対のアーム部４で支持する構成としてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、アーム部４は、観察者が視認する際の視方向と略直交するＸ軸に平行な回動軸Ｒ２を中心に回動可能に構成された。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、ヘッドバンド部２との接続部位を中心として回動可能とする各種の構成を採用してもよい。
例えば、１つのアーム部４で表示部３を支持する構成や、上述のように左側のアーム部４で左眼用光学装置３１Ｌを、右側のアーム部４で右眼用光学装置３１Ｒを個別に支持する構成において、Ｙ軸に平行な回動軸を中心にアーム部４を回動可能としてもよい。
また、例えば、ＺＸ面に沿い、かつ、観察者ＵＳの視方向と交差する回動軸を中心にアーム部４を回動可能としてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、本体部としてのヘッドバンド部２は、略半円形状（略Ｕ字状）に形成されていた。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、ヘッドバンド部２は、使用者の頭部（頭部の中心軸を中心とする周方向に沿い、かつ、両眼を通る線より上の部位）に沿って配置可能に構成されていればよく、例えば、少なくとも一部に頭部に沿った円弧状の内面を有する構成でもよい。また、例えば、前額部に相当する部分と側頭部に対応する部位とが互いに略直交する構成でもよい。このように、ヘッドバンド部２（本体ケース２１）は、バンド２２によって頭部に沿って配置可能であれば、その外形は特に制限されない。
【００５６】
また、ヘッドバンド部２は、固定部としてバンド２２を有するとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、アーム部を介して本体部に接続された表示部によって表示された虚像が観察者によって視認される位置に本体部を固定できれば、固定部の構成は問わない。例えば、固定部が、帽子又はヘルメットのように、観察者の頭部（詳しくは、頭部における上部分）の少なくとも一部を覆う形状及び構成であってもよい。
具体的には、固定部の構成として、固定部位を覆って装着されるヘッドキャップ型や、固定部位に沿う複数のバンドが頭頂部において交差する交差バンド型や、固定部位の周囲を囲み配置されるベルト型の構成を採用してもよい。また、固定部は、観察者の前後方向や、左右方向から、固定部位を挟むように当接される２以上の当接部材と、当該当接部材を支持する支持部と、を備える構成であってもよい。
【００５７】
上記実施形態では、ヘッドバンド部２との接続部位を中心としてアーム部４を回動可能とし、表示部３の位置を調整可能とする構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、アーム部４が可動部を備え、表示部３の位置を調整可能な構成を採用してもよい。また、アーム部４が、ヘッドバンド部２に対して固定されて回動可能とされず、かつ、可動部も備えない構成、すなち、ヘッドバンド部２に対して表示部３の所定の位置や角度に設定された構成としてもよい。
【００５８】
上記実施形態では、移動機構５として、表示部３側に設けられたガイドレール５１と、アーム部４側に設けられたスライド部材５２とを備える構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、ガイドレール５１がアーム部４側に、スライド部材５２が表示部３側に設けられてもよい。
また、移動機構５は、ガイドレール５１に沿ってスライド部材５２を摺動させる構成に限らず、表示部３とアーム部４とを相対的に移動させることで、ヘッドバンド部２に対して表示部３を接離させることができる移動機構であればよい。例えば、表示部３に接続されたアーム部４が、本体部としてのヘッドバンド部２に対してＹ方向に沿って移動可能に構成されていてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、撮像部２３は、Ｘ方向に平行な回動軸Ｒ１を中心に回動されることにより、ＹＺ面内、すなわち図１における上下方向で撮像方向を調整可能に構成されていた。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、上下方向以外の他の方向、例えば左右方向に撮像方向を調整可能に構成してもよいし、上下方向及び左右方向に撮像方向を調整可能に構成してもよい。また、撮像部２３の撮像方向が固定されていてもよい。また、撮像部２３を設けなくてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、導光部材３１３Ｌ，３１３Ｒは、それぞれ固定されていた。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、Ｘ方向に沿う回動軸を中心として、導光部材３１３Ｌ，３１３Ｒをそれぞれ独立して、或いは、連動して、観察者とは反対側に回動可能に構成してもよい。この場合、当該回動軸を、導光部材３１３におけるＹ方向側又はＹ方向とは反対側に位置するように構成することにより、導光部材３１３を回動させて、観察者ＵＳの視方向から退避させることができる。
【００６１】
上記実施形態では、制御部２４が、ヘッドバンド部２に設けられる構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、制御部２４は、表示部３やアーム部４に設けられていてもよい。
上記実施形態では、ケーブルＣＢがヘッドバンド部２の内部を引き回され、ケーブルＣＲがアーム部４の内部を引き回された後、ヘッドバンド部２の内部を引き回されて制御部２４に接続される構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、ケーブルＣＢ，ＣＲが、ヘッドバンド部２やアーム部４の外側を引き回された構成としてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、観察者による各種入力操作を受け付けるコントローラーが接続され、当該コントローラーからの入力に応じて、制御部２４により虚像表示装置１が制御されていた。しかしながら、本発明はこれに限らない。
例えば、コントローラーが接続される構成において、虚像表示装置１（画像表示装置）とコントローラーとのうちの一方が、観察者の操作に応じた操作情報を取得する機能と、画像情報を取得して当該画像情報に応じて表示部３を駆動させる機能と、電力を供給する機能の少なくともいずれかを有し、他方が、残りの機能を有するように構成してもよい。
また、虚像表示装置１（画像表示装置）が、コントローラーを介して画像供給装置（ＰＣ等）に接続されてもよく、コントローラーを介さずに当該画像供給装置に直接接続されてもよい。このような構成において、虚像表示装置１は、画像供給装置における画像表示部分として用いられ、虚像表示装置１の各種動作は、画像供給装置によって制御される構成としてもよい。なお、この場合、画像供給装置が、虚像表示装置１を駆動させる電力を供給してもよい。
また、虚像表示装置１（例えば、ヘッドバンド部２や表示部３）にバッテリーや、画像処理装置等の制御装置が配置されてもよく、更に、メモリーカード等のスロットが設けられていてもよい。更に、虚像表示装置１に、観察者の操作を受け付ける操作部を設けてもよく、タップ操作を検出可能な構成を設けてもよい。すなわち、コントローラーは無くてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、虚像表示装置として、シースルー型の虚像表示装置１を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、外界を観察できない非透過型の虚像表示装置や、外界を撮像する撮像素子による撮像画像を表示するビデオシースルー型の虚像表示装置に対しても、本発明を適用できる。
【００６４】
上記実施形態では、画像表示装置として、観察者ＵＳに虚像として視認される画像を表示する虚像表示装置１を例示した。しかしながら、本発明はこれに限らず、観察者に対して画像を視認させる装置であれ本発明を適用可能である。例えば、観察者の両眼に応じた位置に、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル等の表示手段を備える構成を採用してもよい。
また、レーザー網膜投影型のＨＭＤに対して本発明を適用することも可能である。例えば、表示部が、レーザー光源と、レーザー光源を使用者の眼に導く光学系とを備え、レーザー光を使用者の眼に入射させて網膜上を走査し、網膜に結像させることにより、使用者に画像を視認させるＨＭＤに、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…虚像表示装置（画像表示装置）、２…ヘッドバンド部（本体部）、３…表示部、４…アーム部、５…移動機構、２２…バンド（固定部）、２３…撮像部、２４…制御部、３１Ｌ…左眼用光学装置（左眼用表示部）、３１Ｒ…右眼用光学装置（右眼用表示部）、２３６…回動軸部（調整機構）、ＣＢ…ケーブル、ＣＲ…ケーブル、Ｒ２…回動軸。
【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】
0006582398.tif 000006
【図６】
0006582398.tif 000007
【図７】
0006582398.tif 000008
【図８】
0006582398.tif 000009