(57)【要約】【課題】表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、ゴミ封止構造を実現した、小型且つ軽量のヘッド・マウンド・ディスプレイを提供する。【解決手段】光学ユニットは、複数のレンズの組み合わせからなる接眼光学系を収容したレンズ・ブロック４０１と、複数本の固着ピンを有するパネル・ホルダー４０２と、固着ピンを挿通させる固着穴を有するパネル・アセンブリー４０３と、パネル・ホルダー４０２ごと表示パネル２２４の側面部分を覆うカバー・フレーム４０４と、高い熱伝動性を持つ素材で構成されるヒート・シンク４０５で構成される。【選択図】  図４
2013048394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左眼用及び右眼用にそれぞれ備えられた、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックを含んだ光学ユニットと、
左眼用及び右眼用の映像信号を処理する映像信号処理部と、
前記映像信号処理部で処理された映像信号に基づいて、前記左眼用及び前記右眼用の表示パネルの表示駆動を制御する表示制御部と、
を具備し、
前記左右の光学ユニットはそれぞれ、前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部を有する、
ヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項２】
前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持する、
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】
前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有し、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸調整可能である、
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】
前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定する、
請求項３に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項５】
前記表示パネル冷却部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有する、
請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項６】
前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、
請求項５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項７】
前記表示パネル封止部は、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有する、
請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項８】
前記蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである、
請求項７に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項９】
前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、
請求項８に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
【請求項１０】
画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックと、
前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、
前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、
前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部と、
を具備する、ヘッド・マウント・ディスプレイ用の光学ユニット。
【請求項１１】
前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持する、
請求項１０に記載の光学ユニット。
【請求項１２】
前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有し、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸調整可能である、
請求項１１に記載の光学ユニット。
【請求項１３】
前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定する、
請求項１２に記載の光学ユニット。
【請求項１４】
前記表示パネル冷却部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有する、
請求項１０に記載の光学ユニット。
【請求項１５】
前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、
請求項１４に記載の光学ユニット。
【請求項１６】
前記表示パネル封止部は、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有する、
請求項１０に記載の光学ユニット。
【請求項１７】
前記蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである、
請求項１６に記載の光学ユニット。
【請求項１８】
前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、
請求項１７に記載の光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、ユーザーの頭部に装着して用いられ、虚像を提供するヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットに係り、特に、レンズの持つ光学特性に合わせて表示パネルの位置が固定されたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
頭部に装着して映像を視聴する表示装置、すなわちヘッド・マウント・ディスプレイ（ＨＭＤ）が広く知られている。ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼毎に光学ユニットを持ち、また、ヘッドフォンと併用し、視覚及び聴覚を制御できるように構成されている。頭部に装着した際に外界を完全に遮るように構成すれば、視聴時の仮想現実感が増す。また、ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の眼に違う映像を映し出すことも可能であり、左右の眼に視差のある画像を表示すれば３Ｄ画像を提示することができる。
【０００３】
ヘッド・マウント・ディスプレイの左右の眼の表示部には、例えば有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ− Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などからなる高解像度の表示パネルを用いることができる。また、光学系で適当な画角を設定するとともに、ヘッドフォンで多チャンネルを再現すれば、映画館で視聴するような臨場感を再現することができるであろう。
【０００４】
ヘッド・マウント・ディスプレイでは、光学系の光軸が左右で高い精度で一致していないと、観察するユーザーが映像を不快に感じてしまう。左右の光軸を一致させるために、観察される映像が調整指標に対して一致するよう左右の表示部の位置を調整するのが一般的である。例えば、液晶表示素子をＸ、Ｙ、ω軸周りに相当する位置調整を行なってから保持部材に装着した後、液晶表示素子を固定した保持部材を、接眼光学系を収容した光学ユニットに取り付けるようにして、液晶表示素子の光軸の調整を不要又は低減した頭部装着型の映像表示装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００５】
ヘッド・マウント・ディスプレイとしての要求精度を満足するためには、レンズの持つ光学特性に合わせた表示パネルの位置固定が必要である、と本出願人は考えている。レンズに対する表示パネルの位置決め精度は、少なくとも画素サイズ（例えば、有機ＥＬ素子を用いる場合は１２ミクロン）以下でなくてはならない。
【０００６】
ところが、例えば突き当てや穴の嵌め合いといった、機械的な位置決めでは、上記の要求精度を満たすことは困難である。また、機械的な位置決めで上記の要求精度を満たす構造を実現するには、部品の高精度化と精度に応じた管理が必要となり、部品コスト増、組み立てコスト増を招来する。
【０００７】
また、表示パネルの表面にゴミなどの異物が付着すると、レンズで拡大されてユーザーに観察されることから、画品位が低下して商品性を損なってしまう。このため、表示パネルの発光面を封止する防塵構造が必要である。
【０００８】
また、ヘッド・マウント・ディスプレイの表示部には、上述した有機ＥＬ素子や、液晶ディスプレイなどの、薄型の表示素子が用いられる。この種の半導体プロセスで製造された表示パネルは、消費電力に応じた発熱を伴うことが知られている。一方、表示パネルの最大駆動温度が定められているので、ヘッド・マウント・ディスプレイに組み込まれた表示パネルを最大駆動温度内で管理しなければならない。
【０００９】
上記を要言すると、ヘッド・マウント・ディスプレイは、左右の光学ユニットにおいて、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、表示パネルの発光面のゴミ封止構造という、それぞれ目的が異なる３要素の機能を備えなければならない。ところが、目的別に機能を実装していくと、ヘッド・マウント・ディスプレイ本体のサイズ、重量ともに大きくなってしまう。ユーザーの頭部に装着して利用されるヘッド・マウント・ディスプレイは、小型、軽量化が必須であることから、３要素の機能をすべて装備するのは困難になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２４９８６９号公報、段落００３０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本明細書で開示する技術の目的は、レンズの持つ光学特性に合わせて表示パネルの位置が固定された、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することにある。
【００１２】
また、本明細書で開示する技術の目的は、表示パネルの表面にゴミなどの異物の付着を防ぐための防塵構造がとられた、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することにある。
【００１３】
また、本明細書で開示する技術の目的は、表示パネルを最大駆動温度内で好適に管理することができる、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することにある。
【００１４】
また、本明細書で開示する技術の目的は、小型、軽量化を損なうことなく、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、ゴミ封止構造という、目的が異なる３要素の機能を備えた、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
左眼用及び右眼用にそれぞれ備えられた、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックを含んだ光学ユニットと、
左眼用及び右眼用の映像信号を処理する映像信号処理部と、
前記映像信号処理部で処理された映像信号に基づいて、前記左眼用及び前記右眼用の表示パネルの表示駆動を制御する表示制御部と、
を具備し、
前記左右の光学ユニットはそれぞれ、前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部を有する、
ヘッド・マウント・ディスプレイである。
【００１６】
本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、表示パネル保持部が、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持するように構成されている。
【００１７】
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項２に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、表示パネル保持部が、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有しており、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸で調整することが可能である。
【００１８】
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項３に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定して構成される。
【００１９】
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、表示パネル冷却部が、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有している。
【００２０】
本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項５に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有している。
【００２１】
本願の請求項７に記載の技術によれば、請求項１に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、表示パネル封止部が、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有している。
【００２２】
本願の請求項８に記載の技術によれば、請求項７に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの       光学ユニットにおいて、蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである。
【００２３】
本願の請求項９に記載の技術によれば、請求項８に記載のヘッド・マウント・ディスプレイの光学ユニットは、ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有している。
【００２４】
また、本願の請求項１０に記載の技術は、
画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックと、
前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、
前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、
前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部と、
を具備する、ヘッド・マウント・ディスプレイ用の光学ユニットである。
【００２５】
本願の請求項１１に記載の技術によれば、請求項１０に記載の光学ユニットの表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持するように構成されている。
【００２６】
本願の請求項１２に記載の技術によれば、請求項１１に記載の光学ユニットの表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有しており、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸で調整することが可能である。
【００２７】
本願の請求項１３に記載の技術によれば、請求項１２に記載の光学ユニットは、前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定して構成される。
【００２８】
本願の請求項１４に記載の技術によれば、請求項１０に記載の光学ユニットの表示パネル冷却部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有している。
【００２９】
本願の請求項１５に記載の技術によれば、請求項１４に記載の光学ユニットは、ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有している。
【００３０】
本願の請求項１６に記載の技術によれば、請求項１０に記載の光学ユニットの表示パネル封止部は、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有している。
【００３１】
本願の請求項１７に記載の技術によれば、請求項１６に記載の光学ユニットの蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである。
【００３２】
本願の請求項１８に記載の技術によれば、請求項１７に記載の光学ユニットは、ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有している。
【発明の効果】
【００３３】
本明細書で開示する技術によれば、レンズの持つ光学特性に合わせて表示パネルの位置が固定された、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することができる。
【００３４】
また、本明細書で開示する技術によれば、表示パネルが画素サイズ以下に精度で位置固定された、優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することができる。
【００３５】
また、本明細書で開示する技術によれば、ヘッド・マウント・ディスプレイは、光学ユニットと冷却機構を一体型にして封止構造とすることで、表示パネルの表面にゴミなどの異物の付着を好適に防ぐことができる。
【００３６】
また、本明細書で開示する技術によれば、光学ユニットと一体型となった冷却構造により表示パネルの基板表面から排熱する構造となっているので、表示パネルを最大駆動温度内で好適に管理することができる。
【００３７】
また、本明細書で開示する技術によれば、光学ユニットと冷却機構を一体型にして封止構造とすることで、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、ゴミ封止構造という、目的が異なる３要素の機能をともに備えた、小型且つ軽量の優れたヘッド・マウント・ディスプレイ並びに光学ユニットを提供することができる。
【００３８】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の内部構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、冷却機構を一体化した光学ユニットの組立図である。
【図４】図４は、図３に示した光学ユニットの分解図である。
【図５Ａ】図５Ａは、パネル・アセンブリー４０３を表示パネル２２４の発光面（表示面）側から眺めた様子を示した図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、パネル・アセンブリー４０３を表示パネル２２４の基板側から眺めた様子を示した図である。
【図６】図６は、レンズ・ブロック４０１の鏡筒の各固着ピンを対応する固着穴にそれぞれ挿通させてパネル・アセンブリー４０３を取り付け、さらに、固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固定する操作を説明するための図である。
【図７】図７は、パネル・アセンブリー４０３をレンズ・ブロック４０１に固着した様子を示した図である。
【図８Ａ】図８Ａは、カバー・フレーム４０４をレンズ・ブロック４０１に取り付ける様子を示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、カバー・フレーム４０４がレンズ・ブロック４０１に取り付けられた状態を示した図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ヒート・シンク４０５をレンズ・ブロック４０１に取り付ける様子を示した図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ヒート・シンク４０５がレンズ・ブロック４０１に取り付けられ、組み立てが完了した光学ユニットを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００４１】
図１には、ヘッド・マウント・ディスプレイを含む画像表示システムの構成を模式的に示している。図示のシステムは、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０本体と、視聴コンテンツのソースとなるブルーレイ・ディスク再生装置２０と、ブルーレイ・ディスク再生装置２０の再生コンテンツの他の出力先となるハイビジョン・ディスプレイ（例えば、ＨＤＭＩ対応テレビ）３０と、ブルーレイ・ディスク再生装置２０から出力されるＡＶ信号の処理を行なうフロント・エンド・ボックス４０で構成される。
【００４２】
フロント・エンド・ボックス４０は、ブルーレイ・ディスク再生装置２０から出力されるＡＶ信号をＨＤＭＩ入力すると、例えば信号処理して、ＨＤＭＩ出力するＨＤＭＩリピーターに相当する。また、フロント・エンド・ボックス４０は、ブルーレイ・ディスク再生装置２０の出力先をヘッド・マウント・ディスプレイ１０又はハイビジョン・ディスプレイ３０のいずれかに切り替える２出力スイッチャーでもある。図示の例では、フロント・エンド・ボックス４０は２出力であるが、３以上の出力を有していてもよい。但し、フロント・エンド・ボックス４０は、ＡＶ信号の出力先を排他的とし、且つ、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０への出力を最優先とする。
【００４３】
なお、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｔｌｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）は、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を基にし、物理層にＴＭＤＳ（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を用いた、主に音声と映像の伝送を用途としたディジタル家電向けのインターフェース規格である。本システムは、例えばＨＤＭＩ１．４に準拠する。
【００４４】
ブルーレイ・ディスク再生装置２０とフロント・エンド・ボックス４０間、並びに、フロント・エンド・ボックス４０とハイビジョン・ディスプレイ３０間は、それぞれＨＤＭＩケーブルで接続されている。フロント・エンド・ボックス４０とヘッド・マウント・ディスプレイ１０間も、ＨＤＭＩケーブルで接続するように構成することも可能であるが、その他の仕様のケーブルを用いてＡＶ信号をシリアル転送するようにしてもよい。但し、フロント・エンド・ボックス４０とヘッド・マウント・ディスプレイ１０間を接続するケーブル１本で、ＡＶ信号と電力を供給するものとし、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０はこのケーブルを介して駆動電力も得ることができる。
【００４５】
ヘッド・マウント・ディスプレイ１０は、左眼用及び右眼用の独立した表示部を備えている。各表示部は、例えば有機ＥＬ素子を用いている。また、左右の各表示部は、低歪みで且つ高解像度の広視野角光学系を装備している。
【００４６】
図２には、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の内部構成を模式的に示している。図示のヘッド・マウント・ディスプレイは、ＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）操作部２０１と、映像信号入力部２０２と、中央制御部２１０と、表示制御部２２０を備えている。
【００４７】
映像信号入力部２０２は、ブルーレイ・ディスク再生装置２０から再生出力される映像信号を、フロント・エンド・ボックス４０経由で入力する。
【００４８】
中央制御部２１０内では、左右映像信号生成部２１１が、入力映像信号から、左眼用映像信号及び右眼用映像信号を混合した左右映像信号を生成して、ビデオ・バッファー２１２に書き込む。
【００４９】
また、ＵＩ操作部２０１は、ボタンなどを介したユーザーの操作を受け容れる。中央制御部２１０内では、ＯＳＤ（Ｏｎ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）制御部２１３が、ＵＩ操作に応じて、該当するメニュー用の画像データをビットマップ・バッファー２１４から読み出して、ＯＳＤ画面を生成する。また、ＯＳＤ表示位置制御部２１５は、ＯＳＤ画面の表示位置を制御し、ＯＳＤ描画部２１６はＯＳＤバッファー２１７の該当する位置にＯＳＤ画面の画像データを書き込む。
【００５０】
そして、画像合成部２１８は、ビデオ・バッファー２１２に書き込まれた画像データ上に、ＯＳＤバッファー２１７に書き込まれたＯＳＤ画面を重畳して、表示制御部２２０に出力する。
【００５１】
表示制御部２２０内では、まず、左右映像信号分離部２２１が入力した左右映像信号を左眼用映像信号と右眼用映像信号に分離する。そして、左眼用表示駆動制御部２２２は、左眼用映像信号の左眼用表示パネル２２４への描画を制御する。また、右眼用表示駆動制御部２２３は、右眼用映像信号の右眼用表示パネル２２５への描画を制御する。左眼用表示パネル２２４並びに右眼用表示パネル２２５には、それぞれ映像を拡大するレンズ・ブロック（図２では図示しない）が装備されている。左右のレンズ・ブロックは、それぞれ複数の光学レンズの組み合わせからなり、表示パネル２２４、２２５が表示する映像を光学処理する。表示パネル２２４、２２５を所定の位置精度でレンズ・ブロックに取り付けて、左右の光学ユニットをなす。表示パネル２２４、２２５の発光面に表示された映像は、レンズ・ブロックを通過する際に拡大され、ユーザーの網膜に大きな虚像を結像する。そして、観察するユーザーの脳内では左眼用画像と右眼用画像が融像される。
【００５２】
ヘッド・マウント・ディスプレイ１０には、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、表示パネルの発光面のゴミ封止構造という、それぞれ目的が異なる３要素の機能をともに備えることが望まれている。ところが、目的別に機能を実装していくと、サイズ、重量ともに大きくなり、小型、軽量化を損なってしまうという問題がある（前述）。
【００５３】
これに対し、本明細書で開示する技術によれば、光学ユニットと冷却機構を一体型にして封止構造とすることで、小型、軽量化を損なうことなく、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、表示パネルの発光面のゴミ封止構造という、目的が異なる３要素の機能をともに備えたヘッド・マウント・ディスプレイ１０を実現することができる。
【００５４】
図３には、冷却機構を一体化した光学ユニットの組立図を示している。また、図４には、図３に示した光学ユニットを構成する部品をほぼ光軸方向に沿って分離して描いた分解図を示している。各図では、左眼用の光学ユニットを示している。なお、右眼用の光学ユニットはこれとほぼ左右対称の構造なので、図示を省略する。
【００５５】
図４に示すように、光学ユニットは、複数のレンズの組み合わせからなる接眼光学系を収容したレンズ・ブロック４０１と、パネル・ホルダー４０２と、表示パネル２２４をあらかじめパネル外枠４０３Ａで固定したパネル・アセンブリー４０３と、パネル・ホルダー４０２ごと表示パネル２２４の側面部分を覆うカバー・フレーム４０４と、高い熱伝動性を持つ素材で構成されるヒート・シンク４０５で構成される。
【００５６】
レンズ・ブロック４０１は、表示パネル２２４に近接した近接レンズ４０１Ａを有している。また、レンズ・ブロック４０１の鏡筒には、複数本（図示の例では、四隅に形設された４本）の固着ピンが固定されている。なお、レンズ・ブロック４０１内に収容される接眼光学系の構成は設計事項なので、本明細書では詳細な説明を省略する。但し、レンズ・ブロック４０１の光学特性は、設計値に対して公差内でばらつき（すなわち、個体差）を持つという点に留意されたい。
【００５７】
パネル・ホルダー４０２をレンズ・ブロック４０１に取り付ける方法は任意である。図４に示す例では、パネル・ホルダー４０２は、レンズ・ブロック４０１に螺着されている。
【００５８】
パネル・アセンブリー４０３は、パネル外枠４０３Ａに表示パネル２２４をあらかじめ接着固定したものである。パネル外枠４０３Ａには、レンズ・ブロック４０１の鏡筒に固定された各固着ピン（前述）を挿通させる固着穴が穿設されている。表示パネル２２４は、有機ＥＬなどの表示素子とこれを実装した基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）からなる。ここで、表示パネル２２４の画素位置は、パネル外枠４０３Ａに対して、公差内でのばらつきを持つ点に留意されたい。図５Ａには、パネル・アセンブリー４０３を表示パネル２２４の発光面（表示面）側から眺めた様子を示している。また、図５Ｂには、パネル・アセンブリー４０３を表示パネル２２４の基板側から眺めた様子を示している。
【００５９】
パネル・ホルダー４０２の各固着ピンを対応する固着穴にそれぞれ挿通させてパネル・アセンブリー４０３を取り付ける。この状態で、レンズ・ブロック４０１の光軸に対する表示パネル２２４の位置決めを例えば画素サイズ以下の精度で行なう。パネル・ホルダー４０２（レンズ・ブロック４０１の鏡筒）の各固着ピンをパネル４０３Ａ外枠側の対応する固着穴にそれぞれ挿通させた状態で、パネル・ホルダー４０２を介して表示パネル２２４の位置を６軸方向に変化させることが可能である。したがって、表示パネル２２４の位置を６軸方向に変化させることによって、レンズ・ブロック４０１の光学特性が持つ公差内での個体ばらつきや、パネル外枠４０３Ａに対する表示パネル２２４の画素位置の個体ばらつきに対応して、表示パネル２２４を高精度で位置決めすることができる。
【００６０】
図６には、パネル・ホルダー４０２の各固着ピンを対応する固着穴にそれぞれ挿通させている様子を図解している。パネル・アセンブリー４０３を固定する際には、図示のように、各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで、固着ピンとの間隙を充填する。
【００６１】
また、図７には、パネル・アセンブリー４０３をレンズ・ブロック４０１に固着した様子を示している。図示のように表示パネル２２４を保持するパネル外枠４０３と近接レンズ４０１Ａ間には空間が設けられており、後述するように、表示パネル２２４の位置を６軸方向に変化させて位置決めすることができる。
【００６２】
そして、表示パネル２２４の位置が定まると、上述したように固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射してＵＶ樹脂を硬化させることで、レンズ・ブロック４０１に表示パネル２２４を所望する位置に固定することができる。
【００６３】
カバー・フレーム４０４が取り付けられると、これによって、パネル・ホルダー４０２ごと表示パネル２２４の側面部分が覆われる。さらに、カバー・フレーム４０４の開口部分にヒート・シンク４０５を取り付ける。なお、カバー・フレーム４０４のＦＰＣ取り出し部位には、ヒート・シンク４０５などからＦＰＣが受ける外部負荷を軽減するために、クッション材４０４Ａが貼設されている。これによって、このクッション材４０４Ａを介してＦＰＣを抑える構造としている。
【００６４】
カバー・フレーム４０４をレンズ・ブロック４０１のフランジ面に密着させるとともに、ヒート・シンク４０５を表示パネル２２４の基板側の表面に面接触させることで、表示パネル２２４の発光面（表示面）は封止される。
【００６５】
図８Ａには、カバー・フレーム４０４をレンズ・ブロック４０１に取り付ける様子を示している。また、図８Ｂには、カバー・フレーム４０４がレンズ・ブロック４０１に取り付けられた状態を示している。カバー・フレーム４０４を取り付ける方法は任意である。図示の例では、カバー・フレーム４０４はレンズ・ブロック４０１に螺着されている。同図中、カバー・フレーム４０４側でレンズ・ブロック４０１のフランジ面と密着する部分、並びに、レンズ・ブロック４０１のフランジ面側でカバー・フレーム４０４と密着する部分を、それぞれ斜線で示している。
【００６６】
また、取り付けられたヒート・シンク４０５は、表示パネル２２４の基板側と面接触するので、表示パネル２２４を効果的に冷却することが可能になる。ヒート・シンク４０５と表示パネル２２４との間隙に熱伝導性のグリースを充填させると、冷却効果がさらに向上する。
【００６７】
図９Ａには、ヒート・シンク４０５をレンズ・ブロック４０１に取り付ける様子を示している。また、図９Ｂには、ヒート・シンク４０５がレンズ・ブロック４０１に取り付けられた（すなわち、組み立てが完了した）状態の光学ユニットを示している。ヒート・シンク４０５を取り付ける方法は任意である。図示の例では、ヒート・シンク４０５は、カバー・フレーム４０４を介してレンズ・ブロック４０１に螺着されている。同図中、カバー・フレーム４０４側でヒート・シンク４０５と密着する部分を斜線で示している。
【００６８】
図８及び図９から、カバー・フレーム４０４とヒート・シンク４０５で、表示パネル２２４の発光面を封止していることを理解できよう。また、ヒート・シンク４０５は、上述したように、表示パネル２２４を基板側から冷却する効果があるので、冷却機構と一体化した封止構造、ということができる。なお、カバー・フレームとヒート・シンク４０５はいずれも表示パネル２２４には直接当たっていない、という点に留意されたい。
【００６９】
上述したように、図３に示した光学ユニットは、表示パネルの高位置精度保持、表示パネルの冷却構造、表示パネルの発光面のゴミ封止構造という、目的が異なる３要素の機能を実現することができる。また、各目的の機能をそれぞれ個別に実現するのではなく、ヒート・シンク４０５を用いた冷却機構を一体型とした封止構造により、各目的の機能を同時に実現するので、ヘッド・マウント・ディスプレイ１０の小型、軽量化を阻害することがない。以下では、各目的の機能を実現するためのポイントについてまとめておく。
【００７０】
表示パネルの高位置精度保持
（１）表示パネル２２４は、あらかじめパネル外枠４０３に接着固定され、パネル・アセンブリー４０３として扱われる。
（２）表示パネル２２４を保持するパネル外枠４０３と近接レンズ４０１Ａ間には空間が設けられている（図７を参照のこと）。
（３）パネル・ホルダー４０２の各固着ピンをパネル外枠４０３Ａ側の対応する固着穴にそれぞれ挿通させて仮止めした状態で、表示パネル２２４の位置決めを行なう。具体的には、表示パネル２２４の空間的な位置と姿勢を認識できるような発光パターンをカメラで認識させ、表示パネル２２４の位置を６軸調整する。
（４）表示パネル２２４の位置調整が完了した状態を保持し、パネル外枠４０３Ａの固着穴と、レンズ・ブロック４０１の鏡筒に固定された固着ピンとの間隙を、ＵＶ樹脂で充填する。
（５）パネル外枠４０３の位置を保持したまま、ＵＶ樹脂に紫外線を照射して、硬化されたＵＶ樹脂によってパネル外枠４０３と固着ピン（言い換えれば、表示パネル２２４とレンズ・ブロック４０１）の空間位置を固定する。
（６）固着ピンは、パネル外枠４０３の位置を要求精度内で保持することができれば、その材質は特に問わない。例えば、樹脂材料でも構わない。
（７）パネル外枠４０３の固着穴にＵＶ樹脂を充填させておいてから固着ピンを挿通させるようにしてもよい。
（８）固着ピンの断面形状は、丸でも角形状でも構わない。
（９）パネル外枠４０３の固着穴と、これに挿通する固着ピンは、個々の部品寸法精度と組立精度からなる位置誤差を許容するだけの空間余裕を持つ。
【００７１】
表示パネルの発光面のゴミ封止構造
（１）表示パネル２２４の発光面を防塵する封止構造は、主にレンズ・ブロックの鏡筒、カバー・フレーム４０４、ヒート・シンク４０５の３点から構成される。
（２）レンズ・ブロック４０１の鏡筒とカバー・フレーム４０４は、互いに対向する面で、隙間なく密着する。
（３）カバー・フレーム４０４とヒート・シンク４０５は、互いに対向する面で密着する。
（４）表示パネル２２４のＦＰＣ取り出し部は、ＦＰＣへ外部負荷軽減のために、クッション材４０４Ａが貼設され、このクッション材４０４Ａを介してＦＰＣを抑える構造としている。
（５）図８、図９に示したような組み立て作業は、クリーン・ブース内で行ない、組み立て時にゴミの侵入や表示パネル２２４の発光面への付着を防止する。
（６）組立完了後は、防塵構造となる。
【００７２】
表示パネルの冷却構造
（１）表示パネル２２４を基板側の表面（発光面の裏面）から、ヒート・シンク４０５によって排熱できる構造となっている。
（２）カバー・フレーム４０４の光軸方向の高さは、ヒート・シンク４０５を取り付けた際に、表示パネル２２４の裏面とヒート・シンク４０５の間に空間ができる寸法とする。
（３）対向する表示パネル２２４の裏面とヒート・シンク４０５の間の間隙に、熱伝導性グリースを充填する。
（４）組み立てる際に、表示パネル２２４の裏面又はヒート・シンク４０５に、あらかじめ適量の熱伝導性グリースを塗布しておく。
（５）ヒート・シンク４０５を取り付ける際に、熱伝導性グリースは展延され、表示パネル２２４の裏面とヒート・シンク４０５の間の一定面積に充填された状態になる。
（６）熱伝導性グリースは、隙間からたれたり、流れたりしないような、適正な粘度とチクソ性を有するものを使用する。
（７）表示パネル２２４の６軸調整固定によるヒート・シンク４０５に対する表示パネル２２４の位置の寸法ばらつきを、本構造によって吸収することができる。
【００７３】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）左眼用及び右眼用にそれぞれ備えられた、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックを含んだ光学ユニットと、左眼用及び右眼用の映像信号を処理する映像信号処理部と、
前記映像信号処理部で処理された映像信号に基づいて、前記左眼用及び前記右眼用の表示パネルの表示駆動を制御する表示制御部を具備し、前記左右の光学ユニットはそれぞれ、前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部を有する、ヘッド・マウント・ディスプレイ。
（２）前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持する、上記（１）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（３）前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有し、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸調整可能である、上記（２）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（４）前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定する、上記（３）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（５）前記表示パネル冷却部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有する、上記（１）又は（３）のいずれかに記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（６）前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、上記（５）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（７）前記表示パネル封止部は、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有する、上記（１）又は（３）のいずれかに記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（８）前記蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである、上記（７）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（９）前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、上記（８）に記載のヘッド・マウント・ディスプレイ。
（１０）画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルが表示する映像を光学処理するレンズ・ブロックと、前記レンズ・ブロックの光軸に対して位置調整可能に前記表示パネルを保持するとともに位置調整した後に固定する表示パネル保持部と、前記表示パネルを冷却する表示パネル冷却部と、前記表示パネルの発光面を封止する表示パネル封止部とを具備する、ヘッド・マウント・ディスプレイ用の光学ユニット。
（１１）前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの光軸に対して６軸調整可能に前記表示パネルを保持する、上記（１０）に記載の光学ユニット。
（１２）前記表示パネル保持部は、前記レンズ・ブロックの鏡筒に固定された複数の固着ピンと、前記固着ピンに対応する位置に穿設された固着穴を有するパネル外枠に前記表示パネルをあらかじめ固定したパネル・アセンブリーを有し、前記パネル外枠の各固着穴に前記固着ピンを挿通させた状態で、前記レンズ・ブロックの光軸に対する前記表示パネルの位置を６軸調整可能である、上記（１１）に記載の光学ユニット。
（１３）前記レンズ・ブロックの光軸に対して前記表示パネルを所定の精度で位置決めした後、前記パネル外枠の各固着穴にＵＶ樹脂を流し込んで固着ピンとの間隙を充填させ、紫外線で照射して前記ＵＶ樹脂を硬化させることで、前記表示パネルを前記レンズ・ブロックに対して位置決めした位置に固定する、上記（１２）に記載の光学ユニット。
（１４）前記表示パネル冷却部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクを有する、上記（１０）又は（１２）のいずれかに記載の光学ユニット。
（１５）前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、上記（１４）に記載の光学ユニット。
（１６）前記表示パネル封止部は、前記表示パネル保持部により固定された前記表示パネルの側面部分を覆うカバー・フレームと、前記カバー・フレームの開口部分を塞ぐ蓋部を有する、上記（１０）又は（１２）のいずれかに記載の光学ユニット。
（１７）前記蓋部は、前記表示パネルの基板側に面接触するヒート・シンクである、上記（１６）に記載の光学ユニット。
（１８）前記ヒート・シンクを前記表示パネルの基板側に面接触させたときに生じる間隙を充填する熱伝導性グリースをさらに有する、上記（１７）に記載の光学ユニット。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【００７５】
本明細書では、本明細書で開示する技術をヘッド・マウント・ディスプレイに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨は特定のヘッド・マウント・ディスプレイの構成に限定されるものではない。表示パネルと光学系を一体化させるさまざまなタイプの表示装置に対して、本明細書で開示する技術を同様に適用することができる。
【００７６】
要するに、例示という形態で本技術を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【符号の説明】
【００７７】
１０…ヘッド・マウント・ディスプレイ
２０…ブルーレイ・ディスク再生装置
３０…ハイビジョン・ディスプレイ
４０…フロント・エンド・ボックス
２０１…ＵＩ操作部、２０２…映像信号入力部
２１０…中央制御部、２１１…左右映像信号生成部
２１２…ビデオ・バッファー、２１３…ＯＳＤ制御部
２１４…ビットマップ・バッファー、２１５…ＯＳＤ表示位置制御部
２１６…ＯＳＤ描画部、２１７…ＯＳＤバッファー
２１８…画像合成部
２２０…表示制御部、２２１…左右映像信号分離部
２２２…左眼用表示駆動制御部、２２３…右眼用表示駆動制御部
２２４…左眼用表示パネル、２２５…右眼用表示パネル
４０１…レンズ・ブロック、４０２…パネル・ホルダー
４０３…パネル・アセンブリー、４０４…カバー・フレーム
４０５…ヒート・シンク
【図２】
2013048394.tif 000003
【図３】
2013048394.tif 000004
【図４】
2013048394.tif 000005
【図５Ａ】
2013048394.tif 000006
【図５Ｂ】
2013048394.tif 000007
【図６】
2013048394.tif 000008
【図７】
2013048394.tif 000009
【図８Ａ】
2013048394.tif 000010
【図８Ｂ】
2013048394.tif 000011
【図９Ａ】
2013048394.tif 000012
【図９Ｂ】
2013048394.tif 000013
【図１】
2013048394.tif 000014