(57)【要約】【課題】簡単な作業で画像の傾きを補正することができるヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】筒状の第１部材３１と、第１部材３１の基端側開口部に、回動可能に取り付けられた第２部材３２と、第２部材３２を回動させる操作部３７ｂと、第２部材３２の内部に取り付けられた空間光変調素子３３と、第１部材内３１に取り付けられた接眼光学系３４と、ユーザの頭部に装着される頭部装着部と第１部材３１とを取り付ける取付部材を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１部材と、
前記第１部材の基端側開口部に、回動可能に取り付けられた第２部材と、
前記第２部材を回動させる操作部と、
前記第２部材に取り付けられた空間光変調素子と、
前記第１部材の内部に取り付けられた接眼光学系と、
ユーザの頭部に装着される頭部装着部と前記第１部材とを取り付ける取付部材を有することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記空間光変調素子は、前記空間光変調素子の表示領域の中心と前記接眼光学系の光軸とが一致するように、前記第２部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
前記第１部材は円筒形状であり、前記第１部材の内周面の中心軸と前記接眼光学系の光軸とが一致し、
前記第２部材は前記第１部材基端の内周面又は外周面と接触して取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記第２部材を前記第１部材に固定させる固定機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記空間光変調素子の表示領域は、長方形状に構成され、
前記固定機構は、前記第２部材を前記第１部材に対して９０°回動した位置で固定されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記第１部材の先端側開口部には、ハーフミラーが、前記接眼光学系の光軸に対して傾斜して配設されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記ハーフミラーは、前記空間光変調素子の表示領域の対角線を直径とする円に、少なくとも対向する一対の辺が外接する長方形状であることを特徴とする請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの頭部に装着され、ユーザに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１に示されるように、ユーザの頭部に装着され、ユーザに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイが使用されつつある。このようなヘッドマウントディスプレイは、例えば、指示書や図面を表示させることにより、作業を行うユーザがハンズフリーで前記表示された指示書や図面を見ることができ、便利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４５８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ユーザが作業中に、ヘッドマウントディスプレイがユーザの頭部に対してずれる場合がある。この場合には、画像が傾いた状態で表示され、画像を視認し難いため、ユーザがヘッドマウントディスプレイを元の位置に戻していた。作業中に何度もヘッドマウントディスプレイがユーザの頭部に対してずれる場合もあり、ユーザがヘッドマウントディスプレイを元の位置に戻す作業が繁雑であるという問題があった。
本発明は、上記問題を解決し、簡単な作業で画像の傾きを補正することができるヘッドマウント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】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
筒状の第１部材と、
前記第１部材の基端側開口部に、回動可能に取り付けられた第２部材と、
前記第２部材を回動させる操作部と、
前記第２部材の内部に取り付けられた空間光変調素子と、
前記第１部材の内部に取り付けられた接眼光学系と、
ユーザの頭部に装着される頭部装着部と前記第１部材とを取り付ける取付部材を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記空間光変調素子は、前記空間光変調素子の表示領域の中心と前記接眼光学系の光軸とが一致するように、前記第２部材の内部に取り付けられていることを特徴とする。
これにより、第２部材を第１部材に対して回動させたとしても、空間光変調素子の表示領域の中心が接眼光学系の光軸からずれない。このため、空間光変調素子が表示する画像光の一部が接眼光学系に入射されないことによる画像の欠損が防止される。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記第１部材は円筒形状であり、前記第１部材の内周面の中心軸と前記接眼光学系の光軸とが一致し、
前記第２部材は前記第１部材基端の内周面又は外周面と接触して取り付けられていることを特徴とする。
これにより、組付時に容易に、接眼光学系の光軸と空間光変調素子の表示領域の中心とを一致させることが可能となる。また、第２部材を第１部材に対して回動させたとしても、空間光変調素子の表示領域の中心が接眼光学系の光軸からずれない構造を提供することが可能となる。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、
前記第２部材を前記第１部材に固定させる固定機構が設けられていることを特徴とする。
これにより、不用意に第２部材が回動されて、画像の不用意の傾きが防止される。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記空間光変調素子の表示領域は、長方形状に構成され、
前記固定機構は、前記第２部材を前記第１部材に対して９０°回動した位置で固定されるように構成されていることを特徴とする。
これにより、空間光変調素子を９０°回動させて固定させることができる。このため、ユーザの意図に反して、空間光変調素子が表示する画像が９０°回転した状態で表示された場合に、ユーザは、第２部材を９０°回動させることにより、空間光変調素子が表示する画像を９０°回転させることができる。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５に記載の発明において、
前記第１部材の先端側開口部には、ハーフミラーが、前記接眼光学系の光軸に対して傾斜して配設されていることを特徴とする。
これにより、ユーザは、空間光変調素子が表示しハーフミラーで反射された画像を視認するとともに、ハーフミラーを通して外界もまた視認することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記ハーフミラーは、前記空間光変調素子の表示領域の対角線を直径とする円に、少なくとも対向する一対の辺が外接する長方形状であることを特徴とする。
これにより、空間光変調素子を回動させても、空間光変調素子の表示領域がハーフミラーの領域外に外れることが無い。このため、空間光変調素子が表示する画像光が欠けることが無くユーザの眼球に到達する。また、画像光以外の最低限の光しかハーフミラーで反射されてユーザの眼球に到達しないので、ユーザが外界を視認する際の邪魔にならない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヘッドマウントディスプレイによれば、筒状の第１部材と、前記第１部材の基端側開口部に、回動可能に取り付けられた第２部材と、前記第２部材を回動させる操作部と、前記第２部材の内部に取り付けられた空間光変調素子と、前記第１部材の内部に取り付けられた接眼光学系を有する。
これにより、ユーザは、操作部を操作して第２部材を回動させるという簡単な操作で、空間光変調素子を回動させることができ、空間光変調素子が表示している画像の傾きを補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態を示すヘッドマウントディスプレイの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すヘッドマウントディスプレイの上面図である。
【図３】画像表示部の分解斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図であり、画像表示部の断面図である。
【図５】接眼光学系、空間光変調素子、ハーフミラーの配置状態図である。
【図６】ハーフミラーの説明図である。
【図７】別の実施形態のヘッドマウントディスプレイの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。本発明のヘッドマウントディスプレイ１００は、頭部装着部１０、取付部材２０、画像表示部３０とから構成されている。図１や図２に示される実施形態では、頭部装着部１０は、横長の前フレーム１２と、前フレーム１２の両端から後方に延出するテンプル１３とから構成された眼鏡のフレーム形状である。前フレーム１２の中央には、ノーズパッド１１が設けられている。なお、頭部装着部１０は、眼鏡のフレーム形状に限定されず、例えば、ヘルメット形状等であっても差し支え無い。なお、図１、図２、図４において、９９はユーザの眼球位置を仮想的に表したものである。
【００１５】
画像表示部３０は、頭部装着部１０の側前部に、取付部材２０を介して取り付けられている。画像表示部３０は、画像を生成し、当該画像をユーザに視認させるものである。図３や図４に示されるように、画像表示部３１は、第１部材３１、第２部材３２、空間光変調素子３３、接眼光学系３４、ハーフミラー３５、ハーフミラー支持部材３６、回動部材３７、カバー３８、スプリング３９、ヒンジ部材４０とから構成されている。
【００１６】
図３や図４に示されるように、第１部材３１は略円筒形状である。図４に示されるように、第１部材３１の内部には、単数又は複数のレンズから構成される接眼光学系３４が取り付けられている。なお、第１部材３１の内周面の中心軸と接眼光学系３４の光軸は、一致している。第１部材３１の基端には、フランジ部３１ａが形成されている。図１に示されるように、第１部材３１に取付部材２０が取り付いている。
【００１７】
第２部材３２は、略円筒形状である。第２部材３２は、第１部材３１の基端側開口部に回動可能に取り付けられている。本実施形態では、第２部材３２の外径は第１部材３１の内径よりも僅かに小さく、第２部材３２の先端が第１部材３１の基端側開口部に挿入されて、第２部材３２が第１部材３１に回動可能に取り付けられている。この状態では、第１部材３１の内周面と第２部材３２の外周面は接触している。なお、第１部材３１の外径が第２部材３２の内径よりも僅かに小さく構成され、第２部材３２に第１部材３１の基端部が挿入されて、第２部材３２が第１部材３１に回動可能に取り付けられている構成であっても差し支え無い。この構成の場合、第１部材３１の外周面は第２部材３２の内周面と接触している。第２部材３２の中間部の外周面には、フランジ部３２ａが形成されている。図３や図４に示されるように、第１部材３１のフランジ部３１ａと第２部材３２のフランジ部３２ａは密接している。このため、第１部材３１や第２部材３２内への異物の侵入が防止される。
【００１８】
図４に示されるように、第２部材３２の基端側の内部には、長方形状の空間光変調素子３３が取り付けられている。空間光変調素子３３には、バックライトを有する液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイが含まれる。なお、図４や図５において、３３ａは、空間光変調素子３３が画像を表示する長方形状の表示領域である。図５に示されるように、空間光変調素子３３の表示領域３３ａ中心と、接眼光学系３４の光軸は、一致している。ここで、表示領域３３ａの中心とは、表示領域３３ａの２本の対角線の交点をいう。また、空間光変調素子３３の表面と、接眼光学系３４の光軸とは、直交している。前述のように、第１部材３１の内周面と第２部材３２の外周面は接触しているので、第２部材３２を第１部材３１に対して回動させたとしても、空間光変調素子３３の表示領域３３ａの中心が接眼光学系３４の光軸からずれない。
【００１９】
図４に示されるように、第２部材３２の基端には、回動部材３７が取り付けられている。回動部材３７は、第２部材３２の基端に取り付けられる円盤状の基部３７ａと、この基部３７ａから外側（図４において上方）に延出するレバー状の操作部３７ｂとから構成されている。基部３７ａの中央には、円柱形状の取付部３７ｃが形成されている。
【００２０】
図４に示されるように、カバー３８は、第１部材３１に取り付けられている。カバー３８は、第１部材３１に取り付けられた第２部材３２を覆っている。カバー３８の外面には、接眼光学系３４の光軸に直交する方向に規制穴３８ａが形成されている。図１や図３に示されるように、規制穴３８ａから、操作部３７ｂがカバー３８の外部に露出している。規制穴３８ａの長手寸法は、操作部３７ｂの前記光軸に直交する方向の幅寸法
よりも大きくなっている。このため、ユーザが操作部３７ｂを操作して、空間光変調素子３３が取り付けられた第２部材３２を回動させることができる。操作部３７ｂは、規制穴３８ａに挿通しているので、所定回転角度だけ第２部材３２が回動し、第２部材３２の必要以上の回動が規制される。
【００２１】
図４に示されるように、基部３７ａとカバー３８の基端面３８ｂとの間に、コイルスプリング３９が取り付けられている。取付部３７ｃがコイルスプリング３９に挿入している。このため、コイルスプリング３９が基部３７ａと基端面３８ｂとの間から脱落しない。コイルスプリング３９は、回動部材３７を第１部材３１側に付勢しているので、第２部材３２のフランジ部３２ａが第１部材３１のフランジ部３１ａに押し付けられる。このため、フランジ部３２ａとフランジ部３１ａの摩擦力により、第２部材３２の第１部材３１に対する不用意な回動が規制され、第２部材３２が第１部材３１に対して固定される。
【００２２】
図３に示されるように、第１部材３１の先端には、ヒンジ部材４０が取り付けられている。ヒンジ部材４０には、ヒンジ部４０ａが形成されている。
【００２３】
図３に示されるように、ハーフミラー支持部材３６は、長方形状の窓穴３６ａが形成された板状の枠部３６ｂと、この枠部３６ｂの一側端に形成された取付部３６ｃとから構成されている。取付部３６ｃがヒンジ部４０ａに軸着されて、ハーフミラー支持部材３６がヒンジ部材４０に回動可能に取り付けられている。なお、取付部３６とヒンジ部４０ａの回動軸は垂直方向となっている。窓穴３６ａには、長方形状のハーフミラー３５が取り付けられている。このような構造により、ハーフミラー３５が、第１部材３１の先端側開口部に、接眼光学系３４の光軸と傾斜して配設されている。なお、ハーフミラー３５の縦方向の辺は、取付部３６とヒンジ部４０ａの回動軸と平行となっている。
【００２４】
空間光変調素子３３が画像を表示すると、接眼光学系３４で平行化され、ハーフミラー３５で反射された画像光が、ユーザの眼球９９に到達する。ユーザは、空間光変調素子３３が表示する画像を視認することができるとともに、ハーフミラー３５を通して外界もまた視認することができる。
【００２５】
ヘッドマウントディスプレイ１００がユーザの頭部に対してずれた場合には、ユーザは、操作部３７ｂを操作することにより、第２部材３２を回動させる。すると、空間光変調素子３３も回動されるので、空間光変調素子３３が表示している画像の傾きが補正される。このように、本発明では、ユーザがヘッドマウントディスプレイ１００自体を元の位置に戻すこと無く、ユーザが操作部３７ｂを操作するという簡単な作業で、画像の傾きを補正することができる。
【００２６】
前述したように、空間光変調素子３３の表示領域３３ａの中心と接眼光学系３４の光軸は一致している。これにより、空間光変調素子３３が回動しても、空間光変調素子３３の表示領域３３ａの中心が接眼光学系３４の光軸からずれない。このため、空間光変調素子３３が表示する画像光の一部が接眼光学系３４に入射されないことによる画像の欠損が防止される。
【００２７】
図６に示されるように、ハーフミラー３５は、空間光変調素子３３の表示領域３３ａの対角線３３ｂを直径とする円に、少なくとも対向する一対の辺が外接する長方形状となっている。このように構成することにより、空間光変調素子３３を回動させても（図６の（Ｂ）や（Ｃ）の状態）、空間光変調素子３３の表示領域３３ａがハーフミラー３５の領域外に外れることが無い。このため、空間光変調素子３３が表示する画像光が欠けることが無く、ユーザの眼球９９に到達する。また、前述のようにハーフミラー３５は必要最低限の大きさで構成されているので、画像光以外の最低限の光しかハーフミラー３５で反射されてユーザの眼球９９に到達しないので、ユーザが外界を視認する際の邪魔にならない。
【００２８】
なお、本実施形態では、ハーフミラー３５の上辺３５ａと下辺３５ｂが、空間光変調素子３３の表示領域３３ａの対角線３３ｂを直径とする円に外接している。そして、ハーフミラー３５は横長となっている。このため、第１部材３１に対してハーフミラー３５を回動させても、空間光変調素子３３の表示領域３３ａがハーフミラー３５の領域外に外れず、空間光変調素子３３が表示する画像の欠損が防止される。
【００２９】
（別の実施形態のヘッドマウントディスプレイ）
図７を用いて、以下に、別の実施形態のヘッドマウントディスプレイ２００について、前述したヘッドマウントディスプレイ１００と異なる点について説明する。ヘッドマウントディスプレイ２００は、空間光変調素子３３を９０°回動させることができるように構成された実施形態である。この実施形態のカバー３８の規制穴３８ｃは、カバー３８上面中央から側面中央にまで形成されている。このため、操作部３７ｂを９０°回動させることができる。なお、規制穴３８ｃの両端には、第１部材３１方向に凹陥した固定凹部３８ｄが形成されている。ユーザが操作部３７ｂを第１部材３１と反対側に移動させると、操作部３７ｂが回動可能な状態となる。規制穴３８ｃの両端には固定凹部３８ｄが形成され、コイルスプリング３９により回動部材３７は第１部材３１側に付勢されているので、回動部材３７の回動によって回動される第２部材３２は、第１部材３１に対して９０°回動した位置で固定される。これにより、空間光変調素子３３を９０°回動させた位置で固定させることができる。例えば、ユーザの意図に反して、空間光変調素子３３が表示する画像が９０°回転した状態で表示された場合に、ユーザは、操作部３７ｂを操作して空間光変調素子３３を回動させることにより、空間光変調素子３３が表示する画像を９０°回転させることができる。なお、規制穴３８ｃをカバー３８の全周に形成し、固定凹部３８ｄを９０°毎回動した位置に形成させて、第２部材３２が、第１部材３１に対して９０°毎回動した位置で固定される実施形態であっても差し支え無い。
【００３０】
（総括）
以上説明した実施形態では、コイルスプリング３９により第２部材３２を第１部材３１側に付勢させる構造により、第２部材３２を第１部材３１に固定させる固定機構を構成している。固定機構はこれに限定されず、例えば、第１部材３１と第２部材３２との摺動面にグリスを塗布して、グリスの粘性により第１部材３１と第２部材３２との間で発生する摩擦力で、第２部材３２を第１部材３１に固定させる構成としても差し支え無い。
【００３１】
また、以上説明した実施形態では、画像表示部３０は、ハーフミラー３５を有しているが、ハーフミラー３５無しで、接眼光学系３４で結像された画像光を直接ユーザの眼球に到達させる構成であっても差し支え無い。この構成の場合にも、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。
【００３２】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うヘッドマウントディスプレイもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。 
【符号の説明】
【００３３】
１０    頭部装着部
２０    取付部材
３０    画像表示部
３１    第１部材
３２    第２部材
３３    空間光変調素子
３３ａ  表示領域
３４    接眼光学系
３５    ハーフミラー
３６    ハーフミラー支持部材
３７    回動部材
３７ｂ  操作部
３８    カバー
３９    スプリング
４０    ヒンジ部材
９９    ユーザの眼球
１００  ヘッドマウントディスプレイ
２００  別の実施形態のヘッドマウントディスプレイ
【図１】
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【図２】
2012155283.tif 000004
【図３】
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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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