(57)【要約】【課題】  小型かつ装着感の良い頭部装着型ディスプレイを提供すること。【解決手段】  ユーザの左右の視軸の間に配置される画像表示素子と、画像表示素子からの光束をユーザの眼に導くミラーと、画像表示素子とユーザの視軸とを結ぶ光路上に配置され、画像表示素子に表示された画像をユーザの眼に拡大して投影する拡大光学系と、画像表示素子とミラーと拡大光学系とをユーザの眼前に支持するフレーム部を備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの左右の視軸の間に配置される画像表示素子と、
前記画像表示素子からの光束を前記ユーザの眼に導くミラーと、
前記画像表示素子と前記ユーザの視軸とを結ぶ光路上に配置され、前記画像表示素子に表示された画像をユーザの眼に拡大して投影する拡大光学系と、
前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを前記ユーザの眼前に支持するフレーム部を備える
ことを特徴とする頭部装着型ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部装着型ディスプレイにおいて、
前記画像表示素子の中心は前記ユーザの左右の視軸を含む面内にあり、
前記ミラーの中心は前記ユーザの視軸上にあり、
前記拡大光学系は、前記ミラーを介して前記画像表示素子の中心と前記ユーザの視軸とを結ぶ光路上に配置され、左右それぞれに備えられている
ことを特徴とする頭部装着型ディスプレイ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の頭部装着型ディスプレイにおいて、
左右の前記拡大光学系は、前記光路上において、前記ミラーと前記ユーザの眼との間に配置される
ことを特徴とする頭部装着型ディスプレイ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の頭部装着型ディスプレイにおいて、
前記フレーム部は、左右の前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを内蔵するフロント部と、一方の端部が前記フロント部と接続され、他方の端部が前記ユーザの耳に係止可能なテンプル部とから成り、
前記テンプル部は、前記フロント部と接続する方の端部において、前記ユーザの顔の中心方向に湾曲した形状を有する
ことを特徴とする頭部装着型ディスプレイ。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の頭部装着型ディスプレイにおいて、
前記フレーム部は、左右の前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを内蔵するフロント部と、一方の端部が前記フロント部と接続され、他方の端部が前記ユーザの耳に係止可能なテンプル部とから成り、
前記テンプル部において、前記フロント部と接続する方の端部近傍は、透過部材または半透過部材により構成される
ことを特徴とする頭部装着型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像をユーザの眼に拡大して投影する頭部装着型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザの頭部に装着可能な頭部装着型ディスプレイや眼鏡型ディスプレイなどの表示装置が考えられている。このような表示装置は、携帯性や使用時の利便性の観点から小型・軽量であることが望まれる。例えば、特許文献１の発明では、白色ＬＥＤ（Liquid Crystal Display）を表示素子として用いることにより、小型化および軽量化を実現している。
【特許文献１】特開２０００−２４９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
表示装置においては、最適な観察を行うために、表示素子や光学系などをユーザの眼前近傍に適切に配置する必要がある。そのため、ユーザの視軸方向の厚みや横方向の幅の短縮には限界がある。小型であってもユーザの視軸方向の厚みや横方向の幅が大きいと、装着感が悪くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、小型かつ装着感の良い頭部装着型ディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の頭部装着型ディスプレイは、ユーザの左右の視軸の間に配置される画像表示素子と、前記画像表示素子からの光束を前記ユーザの眼に導くミラーと、前記画像表示素子と前記ユーザの視軸とを結ぶ光路上に配置され、前記画像表示素子に表示された画像をユーザの眼に拡大して投影する拡大光学系と、前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを前記ユーザの眼前に支持するフレーム部を備える。
【０００６】
なお、好ましくは、前記画像表示素子の中心は前記ユーザの左右の視軸を含む面内にあり、前記ミラーの中心は前記ユーザの視軸上にあり、前記拡大光学系は、前記ミラーを介して前記画像表示素子の中心と前記ユーザの視軸とを結ぶ光路上に配置され、左右それぞれに備えられていても良い。
【０００７】
また、好ましくは、左右の前記拡大光学系は、前記光路上において、前記ミラーと前記ユーザの眼との間に配置されても良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記フレーム部は、左右の前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを内蔵するフロント部と、一方の端部が前記フロント部と接続され、他方の端部が前記ユーザの耳に係止可能なテンプル部とから成り、前記テンプル部は、前記フロント部と接続する方の端部において、前記ユーザの顔の中心方向に湾曲した形状を有しても良い。
【０００９】
また、好ましくは、前記フレーム部は、左右の前記画像表示素子と前記ミラーと前記拡大光学系とを内蔵するフロント部と、一方の端部が前記フロント部と接続され、他方の端部が前記ユーザの耳に係止可能なテンプル部とから成り、前記テンプル部において、前記フロント部と接続する方の端部近傍は、透過部材または半透過部材により構成されても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、小型かつ装着感の良い頭部装着型ディスプレイを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１の外観を示す図である。頭部装着型ディスプレイ１は、図１に示すように、装着時にユーザの眼前に配置されるフロント部２と、左テンプル部３と、右テンプル部４とから構成される。左テンプル部３および右テンプル部４の一端は、フロント部２と接続される。また、左テンプル部３および右テンプル部４の他端は、装着時にユーザの耳に係止される。さらに、左テンプル部３および右テンプル部４は、フロント部２と接続される側の端部において、ユーザの顔の中心方向に湾曲した形状を有する。すなわち、左テンプル部３および右テンプル部４は、ユーザの顔面に沿って湾曲した形状を有する。
【００１３】
図２は、本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１を上方から見た内部透視図である。頭部装着型ディスプレイ１は、図２に示すように、フロント部２の内部に、左画像表示素子６、右画像表示素子７、左ミラー８、右ミラー９、左拡大光学系１０、右拡大光学系１１、駆動部１２の各部を備える。左画像表示素子６および右画像表示素子７は、例えば、液晶デバイスなどである。
【００１４】
左画像表示素子６および右画像表示素子７の中心は、ユーザの左右の視軸（ＥＬおよびＥＲ）を含む面内にある。また、左画像表示素子６および右画像表示素子７は、図２に示すように、ユーザの左右の視軸（ＥＬおよびＥＲ）の間に配置される。
【００１５】
左ミラー８は、ユーザの左の視軸ＥＬ上にその中心があり、左画像表示素子６からの光束をユーザの左眼に導く。また、右ミラー９は、ユーザの右の視軸ＥＲ上にその中心があり、右画像表示素子７からの光束をユーザの右眼に導く。
【００１６】
左拡大光学系１０は、左ミラー８を介して、左画像表示素子６の中心とユーザの左の視軸ＥＬとを結ぶ光路上に配置され、左画像表示素子６に表示された画像をユーザの左眼に拡大して投影する。また、右拡大光学系１１は、右ミラー９を介して、右画像表示素子７の中心とユーザの右の視軸ＥＲとを結ぶ光路上に配置され、右画像表示素子７に表示された画像をユーザの右眼に拡大して投影する。
【００１７】
駆動部１２は、左画像表示素子６および右画像表示素子７に画像を表示するとともに、左画像表示素子６および右画像表示素子７の位置を移動する。具体的には、左ミラー８を介したユーザの左の視軸ＥＬに沿って、左画像表示素子６を矢印ａの方向に移動する。また、右ミラー９を介したユーザの右の視軸ＥＲに沿って、右画像表示素子７を矢印ｂの方向に移動する。このように、左画像表示素子６および右画像表示素子７の位置を移動することにより、最適な観察状態への調整が可能である。なお、駆動部を左右それぞれに設けて、左右独立に画像表示素子の位置調整を行う構成としても良い。
【００１８】
ここで、図３Ａおよび図３Ｂに、従来の頭部装着型ディスプレイの例を示す。図３Ａに示す頭部装着型ディスプレイは、画像表示素子と拡大光学系とユーザの視軸とを直線上に配置している。その結果、横方向の幅Ｄｗは比較的短くすることができるが、厚みＤｄが長くなり、装着時にユーザの前方への出っ張りが大きくなる。
【００１９】
また、図３Ｂに示す頭部装着型ディスプレイは、画像表示素子をユーザの左右の視軸の外側に配置し、ミラーを用いて画像表示素子からの光束をユーザの眼に導いている。その結果、厚みＤｄは比較的短くすることができるが、横方向の幅Ｄｗが長くなり、頭部装着型ディスプレイ全体の側方への出っ張りが大きくなる。
【００２０】
図３Ａおよび図３Ｂに示した従来の頭部装着型ディスプレイに対し、本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１は、ユーザの視軸方向の厚みＤｄおよび横方向の幅Ｄｗの両方を短縮することができる。さらに、前方および側方への出っ張りを抑えることができるので、装着感を向上させることができる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、小型かつ装着感の良い頭部装着型ディスプレイを提供することができる。特に、小型化、軽量化により、頭部装着型ディスプレイを支持する鼻や耳にかかる負担を抑えることができるとともに、体積を小さく抑え携帯性を向上させることができる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、テンプル部は、フロント部と接続する方の端部において、ユーザの顔の中心方向に湾曲した形状を有する。したがって、頭部装着型ディスプレイのさらなる小型化を実現することができる。
【００２３】
なお、本実施形態で説明した頭部装着型ディスプレイ１を、室外で使用する場合には、外界の様子が確認可能であること（画像表示素子以外の視野を確保すること）が機能上重要である。このような場合には、左右のテンプル部（左テンプル部３および右テンプル部４）において、フロント部と接続する方の端部近傍（図１の斜線で示す部分）を、透過部材または半透過部材により構成しても良い。例えば、半透過部材により構成することにより、外部から入射した光がレンズ表面で反射するのを防ぐことが可能であるとともに、周囲が明るくても、内部の画像の見易さ維持することが可能である。
【００２４】
また、本実施形態で説明した以外の構成の頭部装着型ディスプレイにも本発明を同様に適用することができる。例えば、図４に示すように、左右共用の画像表示素子とビームスプリッタとを備え、左右共用の画像表示素子からの光束をユーザの左右眼に導く構成の頭部装着型ディスプレイにも本発明を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１の外観を示す図である。
【図２】本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１を上方から見た内部透視図である。
【図３】従来の頭部装着型ディスプレイの例を示す図である。
【図４】本実施形態の頭部装着型ディスプレイ１の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…頭部装着型ディスプレイ，２…フロント部，３・４…テンプル部，６・７…画像表示素子，８・９…ミラー，１０・１１…拡大光学系，１２…駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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