(57)【要約】【課題】個々の人に適した位置に像を形成することができるヘッドマウントディスプレイ装置を提供する。【解決手段】映像を表示するための表示デバイス部３１と、接眼光学系を構成する光学レンズ部３２と、表示デバイス部３１及び光学レンズ部３２を収容する外装部３３とからなる映像表示部３０を備えたヘッドマウントディスプレイ装置において、表示デバイス部３１と光学レンズ部３２との距離を相対的に変位できるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示するための表示デバイス部と、接眼光学系を構成する光学レンズ部と、前記表示デバイス部及び前記光学レンズ部を収容する外装部とからなる表示手段を備えたヘッドマウントディスプレイ装置において、
前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を相対的に変位可能としたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を相対的に変位する駆動手段と、
前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段からの前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を基に、前記駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項３】
前記表示手段の上下を検出する検出手段または前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を設定する設定手段の少なくとも一方を設け、
前記制御手段は、前記検出手段又は前記設定手段からの出力に応じ、前記記憶手段に格納された前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を得て、前記駆動手段を設定することを特徴とする請求項２記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項４】
前記設定手段は操作部材を有し、
前記検出手段の出力に応じ、前記操作部材が変わることを特徴とする請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項５】
前記表示デバイス部と前記光学レンズ部を相対的に移動させる指示を与える操作部材と、前記表示手段の上下を検出する検出手段とを設け、
前記検出手段の出力に応じ、前記操作部材が変わることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項６】
前記操作部材は、前記光学レンズ部の露出側とは逆面の前記外装部に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項７】
前記外装部の外部から前記表示デバイス部を移動させる操作部が、前記外装部の側面又は下面に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項８】
前記表示デバイス部と前記光学レンズ部とを相対的に移動させる指示を与える操作部材を有し、前記操作部が、前記表示手段を眼の前方に支持するフロントアーム、このフロントアームに連なり高騰部に装着されるリアアーム又は前記フロントアームを収容する収容部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【請求項９】
前記外装部は、前記光学レンズ部を支持する第１の外装部と、この第１の外装部に対して相対的に前記光学レンズ部の光軸方向へ移動可能であり、前記表示デバイス部を支持する第２の外装部とで構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は頭部に装着して液晶ディスプレイ等に表示された映像を接眼光学系を介して拡大観察することができるヘッドマウントディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヘッドマウントディスプレイ装置として、映像を表示するための表示デバイス部と、接眼光学系を構成する光学レンズ部とからなる映像表示部を備え、表示デバイス部に表示された映像を光学レンズ部を介して拡大観察するものが知られている。
【０００３】
このヘッドマウントディスプレイ装置を頭部に装着すれば、この装置を例えばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）又はＤＶＤ用のモニタとして利用することができる。
【０００４】
【特許文献】
特開平７−２３４３７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
使用者がヘッドマウントディスプレイ装置を利用するときは、屋外、デスクワークなどの利用シーンはさまざまである。そのような利用シーンごとに通常のユーザが観測対象までの距離は当然異なってくる。例えば、デスクワークにおいては５０ｃｍ程度、電車内では数ｍ、屋外では無限遠となる。ヘッドマウントディスプレイは外景と装置内で映像を切り替えて利用することも考えられるがそのような場合に、ユーザは外景と映像でピントを調整して観測する必要があり、疲労しやすい。また、個人の感じ方もさまざまである。さらに、個人においても左右で異なることがある。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、さまざまな利用シーン、個人差、また、左右の視力差などあらゆる状況に対応可能なヘッドマウントディスプレイを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、映像を表示するための表示デバイス部と、接眼光学系を構成する光学レンズ部と、前記表示デバイス部及び前記光学レンズ部を収容する外装部とからなる表示手段を備えたヘッドマウントディスプレイ装置において、  前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を相対的に変位可能としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を相対的に変位する駆動手段と、前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段からの前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を基に、前記駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示手段の上下を検出する検出手段または前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離を設定する設定手段の少なくとも一方を設け、前記制御手段は、前記検出手段又は前記設定手段からの出力に応じ、前記記憶手段に格納された前記表示デバイス部と前記光学レンズ部の距離に関する情報を得て、前記駆動手段を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記設定手段は操作部材を有し、前記検出手段の出力に応じ、前記操作部材が変わることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示デバイス部と前記光学レンズ部を相対的に移動させる指示を与える操作部材と、前記表示手段の上下を検出する検出手段とを設け、前記検出手段の出力に応じ、前記操作部材が変わることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記操作部材は、前記光学レンズ部の露出側とは逆面の前記外装部に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記外装部の外部から前記表示デバイス部を移動させる操作部が、前記外装部の側面又は下面に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記表示デバイス部と前記光学レンズ部とを相対的に移動させる指示を与える操作部材を有し、前記操作部が、前記表示手段を眼の前方に支持するフロントアーム、このフロントアームに連なり高騰部に装着されるリアアーム又は前記フロントアームを収容する収容部に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載のヘッドマウントディスプレイ装置において、前記外装部は、前記光学レンズ部を支持する第１の外装部と、この第１の外装部に対して相対的に前記光学レンズ部の光軸方向へ移動可能であり、前記表示デバイス部を支持する第２の外装部とで構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図である。
【００１８】
このヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部（表示手段）３０は使用者Ｍの眼Ｅの前方に配置される。
【００１９】
映像表示部（表示手段）３０は表示デバイス部３１と光学レンズ部３２と外装部３３とを備える。
【００２０】
外装部３３は表示デバイス部３１及び光学レンズ部３２を収容する。外装部３３はフロントアーム２０（図６参照）の一端に一体に形成されている。
【００２１】
光学レンズ部３２は接眼光学系を構成する。光学レンズ部３２は２枚のレンズ３２ａ，３２ｂと保持枠３２ｃとを備えている。保持枠３２ｃは外装部３３に固定されている。
【００２２】
表示デバイス部３１は液晶パネル３１ａとこの液晶パネル３１ａを保持する保持枠３１ｂとを備えている。保持枠３１ｂは保持枠３２ｃに光軸方向へ移動可能に支持されている。
【００２３】
このヘッドマウントディスプレイ装置では表示デバイス部３１の液晶パネル３１ａに出力された映像をレンズ３２ａ，３２ｂを介して使用者Ｍの明視距離に虚像として形成し、その虚像を使用者Ｍが見ることになる。
【００２４】
使用者Ｍの視力は個々に異なるため、光学レンズ部３２に対して表示デバイス部３１を外部から操作機構（図示せず）を操作して光軸方向へ移動させ、個々の人に適した位置に虚像が形成されるようにした。
【００２５】
この実施形態によれば、個々の人に適した位置に像を形成することができる。
【００２６】
図２はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
このヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部（表示手段）１３０は使用者Ｍの眼Ｅの前方に配置される。
【００２８】
映像表示部（表示手段）１３０は表示デバイス部１３１と光学レンズ部１３２と外装部１３３とを備える。
【００２９】
外装部１３３は第１の外装部１３１Ａと第２の外装部１３２Ａとを有する。第２の外装部１３２Ａはフロントアーム２０（図６参照）の一端に一体に形成されている。
【００３０】
光学レンズ部１３２は接眼光学系を構成する。光学レンズ部１３２は２枚のレンズ１３２ａ，１３２ｂで構成される。レンズ１３２ａ，１３２ｂは第２の外装部１３２Ａに保持される。
【００３１】
表示デバイス部１３１は液晶パネル１３１ａで構成される。この液晶パネル１３１ａは第１の外装部１３１Ａに保持される。第１の外装部１３１Ａは第２の外装部１３２Ａに光軸方向へ移動可能に支持されている。
【００３２】
このヘッドマウントディスプレイ装置では表示デバイス部１３１の液晶パネル１３１ａに出力された映像をレンズ１３２ａ，１３２ｂを介して使用者Ｍの明視距離に虚像として形成し、その虚像を使用者Ｍが見ることになる。
【００３３】
このとき、第２の外装部１３２Ａ（光学レンズ部１３２）に対して第１の外装部１３１Ａ（表示デバイス部１３１）を操作機構（図示せず）を操作して光軸方向へ移動させ、個々の人に適した位置に虚像を形成させる。
【００３４】
この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、図１の外装部３３を省略したので、映像表示部１３０を小型化することができる。
【００３５】
また、第１の外装部１３１Ａと第２の外装部１３２Ａを表示デバイス部１３１と光学レンズ部１３２とが近接方向へ移動させれば、映像表示部１３０を更に小型化できる。特に、映像を見ないときにはこのようにして映像表示部１３０を小型化しておけば邪魔にならない。
【００３６】
図３（ａ）はこの発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【００３７】
映像表示部２３０は２つの外装部２３１Ａ，２３２Ａを備える。
【００３８】
フロントアーム２０（図６参照）の一端に一体に形成された第２の外装部２３２Ａの左右側面には円柱状の突起２３３が形成されている。
【００３９】
第２の外装部２３２Ａの外面に支持される第１の外装部２３１Ａの内面には突起２３３と嵌合する直線状のカム溝２３４が光軸に対して交差するように形成されている。
【００４０】
また、第２の外装部２３２Ａの一方（図３（ｂ）では左側）の端面にはラック２３５が形成されている。このラック２３５には第１の外装部２３１Ａに設けられたピニオン２３６が噛み合っている。
【００４１】
ピニオン２３６の軸（図示せず）は第１の外装部２３１Ａから突出している。この軸にはつまみ（操作部）２３７が取り付けられている。なお、つまみ２３７には滑り止めとしてローレット目が付けられている。
【００４２】
なお、つまみ２３７の位置は実線で示した位置に限るものではなく、２点鎖線で示した位置（反対側の側面）又は第２の外装部２３２Ａの下面でもよい。
【００４３】
突起２３３、カム溝２３４、ラック２３５、ピニオン２３６及びつまみ２３７で操作機構が構成される。
【００４４】
上記操作機構の動作を説明する。
【００４５】
つまみ２３７を操作したとき、つまみ２３７の回転にしたがってピニオン２３６と噛み合うラック２３５が上又は下へ移動する。そのため、カム溝２３４も上又は下へ移動し、第１の外装部２３１Ａが光軸方向へ移動する。
【００４６】
そのため、つまみ２３７を操作することによって表示デバイス部１３１を光学レンズ部１３２に沿って光軸方向へ移動させることができる。
【００４７】
この第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４８】
図４はこの発明の第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の構成を示すブロック図、図５はスライドスイッチを前方から見た図である。
【００４９】
映像表示部３３０は、表示デバイス部３３１と、光学レンズ部３３２と、外装部３３３と、上下検出センサ（検出センサ）３５０と、スライドスイッチ（操作部）３５１と、コネクタ３５２と、制御部３５４と、表示デバイス部３３１と光学レンズ部３３２の間隔を電力によって変える駆動部材３５５とを備えている。
【００５０】
なお、駆動部３５５は図示されていないモータ等により第１の実施形態や第２の実施形態のように表示デバイス部３３１と光学レンズ部３３２との間隔を変える機構を駆動するアクチュエータなどからなり、制御部３５４から出力される信号に応じて、表示デバイス部３３１と光学レンズ部３３２との間隔が変わる。
【００５１】
また、制御部３５４はスライドスイッチ３５１のスイッチ状態を検出して、駆動部３５５の制御に反映させている。
【００５２】
スライドスイッチ３５１は外装部３３３の背面に配置され、表示デバイス部３３１を光軸方向へ移動させるものである。図５において、＋は例えば光学レンズ部３５２から離れる方向を示し、−は光学レンズ部３５２に近付く方向を示す。
【００５３】
表示デバイス部３３１とコネクタ３５２とは信号線３５３を介して電気的に接続されており、コネクタ３５２を介して例えばＶＴＲ（図示せず）から映像信号を表示デバイス部３３１へ送る。なお、信号線３５３は表示デバイス部３３１の移動に対応できる十分な長さを有する。
【００５４】
上下検出センサ３５０は例えば光学レンズ部３３２に固定される。上下検出センサ３５０は外装部３３３に固定することによって表示デバイス部３３１の上下を検出し、検出結果を制御部３５４へ出力する。制御部は操作部切換手段として機能し、上下検出センサ３５０の出力に基づいて外装部３３３の上下関係が逆になったことを検出したとき、スライドスイッチ３５１の極性も反転させる。
【００５５】
すなわち、外装部３３３の上下を逆にしても使用者は上下を逆にする前と同じ方向へスライドスイッチ３５１を移動させれば同じ感覚で上下反転したスライドスイッチを操作した場合であっても、表示デバイス部３３１は外装部３３３の上下を逆にする前と同じ方向へ移動する（図５参照）。
【００５６】
この第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、ヘッドマウントディスプレイ装置の上下を逆にして装着した場合であっても、スライドスイッチ３５１の操作方向は同じであるので、操作性が向上する。
【００５７】
図６はこの発明の第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部が使用位置まで引き出されたときの斜視図である。
【００５８】
この実施形態は手動によらないでピントの調整を行う形式のヘッドマウントディスプレイ装置である。ここでは表示デバイス部として図４に示す構成の表示デバイス部３３０（図４参照）を用いて説明する。
【００５９】
このヘッドマウントディスプレイ装置はリアアーム１０とフロントアーム２０と映像表示部３３０と収容部４０とを備える。
【００６０】
リアアーム１０は円弧状である。リアアーム１０は使用者Ｍの後頭部に装着され、その両端部が使用者Ｍの側頭部を適度な力で押圧する。
【００６１】
リアアーム１０の両端部には使用者Ｍの左右の耳に装着されるスピーカ部１５，１６が取り付けられている。
【００６２】
フロントアーム２０はリアアーム１０の一端に支持される。フロントアーム２０はリアアーム１０と同様に円弧状である。
【００６３】
映像表示部３３０はフロントアーム２０の一端に支持され、使用者Ｍの眼の前方に配置される。
【００６４】
収容部４０はリアアーム１０に設けられ、フロントアーム２０を収容する。リアアーム１０の側面には表示デバイス部３３１（図４参照）を光軸方向へ移動させるためのスイッチ（操作部）４１，４２が配置されている。
【００６５】
スイッチ４１は例えば光学レンズ部３３２から離れる方向へ表示デバイス部３３１を移動させるものである。また、スイッチ４２は例えば光学レンズ部３３２へ近付く方向へ表示デバイス部３３１を移動させるものである。
【００６６】
スイッチ４１，４２は制御部（図示せず）に接続され、スイッチ４１，４２が押されたとき、制御部は駆動回路（図示せず）を駆動させて表示デバイス部３３１を移動させる。
【００６７】
駆動回路は例えば映像表示部３３０に設けたモータと、収容部４０に設けられ、制御部によってモータへの供給電流を制御するモータドライバとで構成される。
【００６８】
なお、使用者Ｍの視力は個々に異なるとともに、使用者Ｍの左右の視力も通常異なるため、例えばピントを調整したときの位置をメモリ（図示せず）に記憶させておき、スイッチ４１，４２が押されたとき、メモリに記憶された位置へ表示デバイス部３３１を移動させるようにしてもよい。
【００６９】
また、予めメモリに表示デバイス部３３１の位置を使用者ごとに記憶し、更に使用者を認識することで、使用者の個人差に応じて、自動的に視度調整が行われるようにしてもよい。
【００７０】
更に、本実施形態におけるヘッドマウントディスプレイ装置は、左右の眼を代えて映像を見る時には、ヘッドマウントディスプレイ装置を上下反転させるので、この実施形態にも表示デバイス部３３２の上下反転を検出する検出手段を設け、その検出手段からの信号に応じて、表示デバイス部３３１を移動させるようにしてもよい。
【００７１】
また、表示デバイス部３３１を移動させる位置は映像表示部３３０と眼Ｅとの距離によって異なった方が見やすい場合もあるため、例えばフロントアーム２０に変位計（図示せず）を設けるとともに、この変位計から出力された変位量に基づいて映像表示部３３０と眼Ｅとの距離とをモニタし、映像表示部３３０と眼Ｅとの距離に対応させて表示デバイス部３３１を移動させるようにしてもよい。
【００７２】
この第５実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、スイッチ４１，４２を押すだけで表示デバイス部３３１を移動させることができるので、操作性が向上する。
【００７３】
【発明の効果】
以上に説明したようにこの発明のヘッドマウントディスプレイ装置によれば、個々の状況に適した位置に像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図である。
【図２】図２はこの発明の第２実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図である。
【図３】図３（ａ）はこの発明の第３実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の断面を示す概念図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図４はこの発明の第４実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部の構成を示すブロック図である。
【図５】図５はスライドスイッチを前方から見た図である。
【図６】図６はこの発明の第５実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ装置の映像表示部が使用位置まで引き出されたときの斜視図である。
【符号の説明】
１０  リアアーム
２０  フロントアーム
３０，１３０，２３０，３３０  映像表示部（表示手段）
３１  表示デバイス部
３２  光学レンズ部
３３  外装部
４０  収容部
４１，４２  スイッチ（操作部）
２３１Ａ  第１の外装部
２３２Ａ  第２の外装部
２３７  つまみ（操作部）
３５０  上下検出センサ（検出センサ）
３５１  スライドスイッチ（操作部）
Ｅ  眼
Ｍ  使用者
【図１】
2004233906.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004233906.tif 000006
【図５】
2004233906.tif 000007
【図６】
2004233906.tif 000008