(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右眼それぞれに映像を表示する一対の表示素子と、これらの表示素子上の映像をそれぞれ拡大する自由曲面プリズムを含む一対の光学系と、これらの表示素子をそれぞれ照明する一対のバックライト手段と、前記一対の表示素子及び前記一対の光学系を支持する保持部材と、前記一対の表示素子を駆動する電気回路基板と、外装カバーとを有し、前記一対の表示素子を視軸に対して前後方向に傾斜させて配置し、前記一対の表示素子のそれぞれをフレキシブルフラットケーブルにより前記電気回路基板に対して電気的に接続し、前記電気回路基板を前記一対の表示素子の表示面と略平行な配置となるように前記保持部材に１個所で固定すると共に、前記フレキシブルフラットケーブルのそれぞれを少なくとも１回屈曲させて、前記光学系と前記外装カバーとの間の空間に配置することを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、頭部などに装着して映像を見るヘッドマウントディスプレイなどの映像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、頭部に装着して表示部に映る映像を見るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と呼ばれる種類の映像表示装置が、ビデオ映像やパーソナルコンピュータの画面を見ることを目的として使用されている。
【０００３】
このＨＭＤは周囲に影響を与えることなく、自由な場所で没入感を得ながらビデオ等を鑑賞することを実現する装置であるが、頭に装着して使用するために、装置が軽量で装着感が軽快であることや、簡単に着脱でき携行性に優れていることが求められる。また、外出先でファクシミリを見ることを目的とした携帯型ファックス映像表示装置や、携帯テレビ電話のような携帯型の映像表示装置も提案されている。
【０００４】
ＨＭＤとしては、例えば特開平８−２５１５１０号公報に、ハーフミラーと凹面鏡を光学系として使用し、表示素子として透過型液晶ディスプレイであるＬＣＤパネルを使用し、バックライトにより照明してＬＣＤパネル上の像を見る装置が開示されており、本出願人も特開平７−１０４２０９号公報において、ＨＭＤに適した光学系を提案している。
【０００５】
一方、携帯型の映像表示装置としては、特開平７−２３５８９２号公報に小型虚像ディスプレイを具備するトランシーバが開示されており、更にこのような機器に適した表示素子と光学系が、特開平８−３２７９２０号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例の特開平８−２５１５１０号公報のＨＭＤにおいては、ハーフミラーと凹面鏡を光学系として使用しているために、光学系が視線に対して前後方向に寸法が大きく、更に電気回路を光学系の上方に配置しているので、上下方向にも寸法が大きくなり、ポケットに入れて持ち歩く等の携帯性に難があり、更にハーフミラーを使用しているために、明るい画面表示が行えないという問題点がある。
【０００７】
また、特開平７−１０４２０９号公報において、自由曲面プリズムを使用して光学系の大きさを小さくし、軽快な装着感を得る装置の提案がされているが、ＨＭＤとしてポケットに入れて持ち歩いたり、携帯用に持ち歩くのに更に適する工夫が必要である。
【０００８】
更に、特開平８−３２７９２０号公報の携帯用の映像表示装置においては、光学系が視線方向にレンズを重ねて配置され、視線に平行な方向に電子回路基板を配置しているために、前後方向の大きさが大きくなるという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、小型で高い携行性を実現した映像表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る映像表示装置は、左右眼それぞれに映像を表示する一対の表示素子と、これらの表示素子上の映像をそれぞれ拡大する自由曲面プリズムを含む一対の光学系と、これらの表示素子をそれぞれ照明する一対のバックライト手段と、前記一対の表示素子及び前記一対の光学系を支持する保持部材と、前記一対の表示素子を駆動する電気回路基板と、外装カバーとを有し、前記一対の表示素子を視軸に対して前後方向に傾斜させて配置し、前記一対の表示素子のそれぞれをフレキシブルフラットケーブルにより前記電気回路基板に対して電気的に接続し、前記電気回路基板を前記一対の表示素子の表示面と略平行な配置となるように前記保持部材に１個所で固定すると共に、前記フレキシブルフラットケーブルのそれぞれを少なくとも１回屈曲させて、前記光学系と前記外装カバーとの間の空間に配置することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は第１の実施例の映像表示装置の斜視図、図２は断面図を示し、この映像表示装置は主として、使用者の左右眼のそれぞれに映像を表示する透過型ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒをそれぞれ照明する平面管型の蛍光バックライト２Ｌ、２Ｒ、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上の映像を左右眼に拡大投影する自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒ、システムの制御を行う電気回路基板４から構成されており、これら部材は例えばＡＢＳ樹脂から成るベースカバー５と蓋カバー６による外装部材内にコンパクトに収納されている。
【００１３】
ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ及び自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒは、例えばポリカーボネート樹脂で作られた保持部材７に支持されており、この保持部材７には左右眼用のＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒの取付面８Ｌ、８Ｒが設けられ、取付面８Ｌ、８Ｒにはそれぞれ開口９Ｌ、９Ｒが形成されている。そして、取付面８Ｌ、８Ｒの間に基板取付ボス１０が上方に向けて突設されている。
【００１４】
ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒは、それぞれ自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒと所定の関係を満たすように、かつその表示部が保持部材７の開口９Ｌ、９Ｒの範囲内に位置し、更に観察時に自然な見え方となるように位置決め調節された上で、接着やビス止めなどの手段により保持部材７の取付面８Ｌ、８Ｒに固定されている。
【００１５】
また、取付面８Ｌ、８Ｒの下方の開口９Ｌ、９Ｒの両端には、２個ずつ計４個の取付フランジ１１LL、１１LR、１１RL、１１RR（１１LR、１１RRは図示せず）が垂設されており、取付フランジ１１LR、１１RLの間に垂設されたリブには図示しない取付孔１２が設けられている。
【００１６】
自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒは例えばアクリル樹脂から成り、特開平７−１０４２０９号公報に開示されているような光学的特性を有し、側面にそれぞれ２個ずつ合計４個の取付フランジ１３LL、１３LR、１３RL、１３RR（１３LR、１３RRは図示せず）が、自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒに一体的に形成されている。自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒの位置決め後に、取付フランジ１３LL、１３LR、１３RL、１３RRを保持部材７の取付フランジ１１LL、１１LR、１１RL、１１RRにそれぞれに合わせて、接着やビス止めなどにより保持部材７に固定されている。
【００１７】
ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上には、それぞれバックライト２Ｌ、２Ｒがスペーサを介して接着などの周知の手段により固定されている。そして、その上部には駆動回路を搭載する電気回路基板４が載置されており、バックライト２Ｌ、２Ｒは電気回路基板上の電極パターンに半田付けにより電気的に接続されている。
【００１８】
ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒを駆動するための電極は、それぞれフレキシブルフラットケーブル１４Ｌ、１４Ｒを介して電気回路基板４に接続されており、このときフレキシブルフラットケーブル１４Ｌ、１４ＲはＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒの位置決め調節時に、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒを動かせるように余裕をもって、例えば１回屈曲されている。
【００１９】
電気回路基板４は例えば多層のガラスエポキシ基板から成り、略中央部に取付孔１５が設けられており、この取付孔１５を介して保持部材７の基板取付ボス１０にビスなどにより固定されている。また、電気回路基板４上には映像をＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上に表示するための回路、バックライト２Ｌ、２Ｒを点灯するインバータ回路、電源回路が組み込まれており、これらの回路は電線１６、コネクタを介して、例えばビデオデッキのような映像出力回路や信号処理回路や電源回路などを含む映像信号発生手段に接続されている。そして、電気回路基板４の中間層の一部はシールド層として接地されており、これによってインバータ回路に生ずる高電圧がノイズとして映像処理する回路に悪影響を及ぼすことを防止している。
【００２０】
外装部材のベースカバー５の中央には取付ボス１７が突出され、左右に左右眼用の開口１８Ｌ、１８Ｒが設けられている。取付ボス１７の中心はビス孔になっており、保持部材７の取付孔１２を介してビス止めすることにより、保持部材７はベースカバー５に固定されている。このとき、保持部材７の取付孔１２とベースカバー５の取付ボス１７の間にゴムブッシュなどの緩衝部材を介在させて、ベースカバー５に加わる外力により保持部材７が変形して自然な見え方が阻害されることを防止するようになっている。
【００２１】
そして、ベースカバー５と蓋カバー６とは、電線１６に取り付けられたブッシュ１９を、ベースカバー５の切欠き２０と蓋カバー６の切欠き２１により挟持して電線１６を機械的に固定した状態で、接着やビス止めなどの手段により固定されている。
【００２２】
このような構成により、使用者は映像表示装置を頭部などに装着して、ベースカバー５の開口１８Ｌ、１８Ｒを介して内部を見る。映像出力機器からの映像信号がＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒに出力され、バックライト１８Ｌ、１８Ｒに照明されたＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上の映像は、自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒにより拡大されて使用者により観察される。
【００２３】
本実施例の映像表示装置は、図２に示すように例えば電気回路基板４がＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒの背面に位置するような、効率良い部品配置とされているために、小型に構成することができる。そして、組立時にフレキシブルフラットケーブル１４Ｌ、１４Ｒは垂みを有し、少なくとも１回屈曲した状態としてあるので、位置決め調整によってＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒが移動しても、力が加わって保持部材７が変形することを防止することができ、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒがずれて映像に影響が生ずることを回避することができる。また、電気回路基板４は略中央部の１個所だけで保持部材７に固定されているので、電気回路基板４の形状、特に平面度により保持部材７が変形することを防止し、使用者は自然な視覚を得ることができる。
【００２４】
なお、本実施例においては、蛍光バックライト１８Ｌ、１８Ｒを点灯させるためのインバータ回路も電気回路基板４に実装しているが、ノイズが問題になる場合には、インバータ回路を別基板に実装し、バックライトの背面に配置することが好ましい。
【００２５】
図３は第２の実施例の構成断面図を示し、第１の実施例の電気回路基板はガラスエポキシ基板などのハード板とされているが、本実施例は電気回路基板をフレキシブルプリント基板で形成して、外装部材に位置決め固定し、装置全体の更なる小型化を図っている。基本的な構成は第１の実施例とほぼ同様で、同一の構成には同じ符号を付している。
【００２６】
電気回路基板３０は例えばポリイミド樹脂を基体としたフレキシブルプリント基板から成り、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒと一体的に設けられたフレキシブルフラットケーブル１４Ｌ、１４Ｒを介して、ＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒと電気的に接続されている。電気回路基板３０上のＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒと対向する位置にはそれぞれ、バックライト２Ｌ、２Ｒが半田付けにより接続固定されており、電気回路基板３０の平坦部には第１の実施例と同様に電線１６を介して映像信号発生手段に接続され、映像信号発生手段からの信号をＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上に表示するための回路、バックライトを点灯するインバータ回路、電源回路が設けられている。
【００２７】
また、電気回路基板３０には４個の取付孔３１LL、３１LR、３１RL、３１RR（３１RL、３１RRは図示せず）が設けられており、外装部材の蓋カバー６の内側面には、電気回路基板３０を位置決め固定するための４個の取付ダボ３２LL、３２LR、３２RL、３２RR（３２RL、３２RRは図示せず）が設けられている。そして、装置の組み立て状態において、取付ダボ３２LL、３２LR、３２RL、３２RRはそれぞれ電気回路基板３０の取付孔３１LL、３１LR、３１RL、３１RRに嵌合し、ビス止めなどによって電気回路基板３０は蓋カバー６に固定されている。
【００２８】
このとき、覗き込む面に直角な方向成分の取付ダボ３２LL、３２LR、３２RL、３２RRの間隔を、電気回路基板３０の取付孔３１LL、３１LR、３１RL、３１RRの間隔よりも所定量だけ狭くすることによって、フレキシブルフラットケーブルで作られた電気回路基板３０の弾性により、電気回路基板３０が蓋カバー６に固定されている。
【００２９】
このような構成により、使用者は映像表示装置を頭部などに装着して、ベースカバー５の開口１８Ｌ、１８Ｒを介して内部を見る。映像出力機器からの映像信号がＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒに出力され、バックライト２Ｌ、２Ｒに照明されたＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ上の映像は、自由曲面プリズム３Ｌ、３Ｒにより拡大されて使用者により観察される。
【００３０】
このように、組み立て状態において映像表示装置の内部を、電気回路基板３０が蓋カバー６の内壁面に沿う形状としたことにより、小型化を達成することができる。更に、電気回路基板３０がフレキシブルフラットケーブルで作られているので、折り畳んで左右眼用のＬＣＤパネル１Ｌ、１Ｒ及びバックライト２Ｌ、２Ｒの間のスペースに、集積回路などの回路を構成する部品を集中させることが可能となり、より一層の小型化を図ることができる。
【００３１】
本実施例の映像表示装置は装着部を持たないので、使用者は映像表示装置を手で持ち、ベースカバー５の開口１８Ｌ、１８Ｒを覗き込んで使用する構成であるが、例えばベースカバー５にＨＭＤの装着機構を取り付けることにより、ＨＭＤとして使用する構成にすることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る映像表示装置は、光学系に自由曲面プリズムを使用し、表示素子を視軸に対して傾斜して配置し、電気回路基板と表示素子をフレキシブルフラットケーブルを介して接続することにより、小型で携行性に優れた装置とすることができる。
【００３３】
また、本発明に係る映像表示装置は、左右眼用の自由曲面プリズムを使用し、表示素子を視軸に対して自由曲面プリズムの前方に配置し、電気回路基板と左右眼用の表示素子をそれぞれフレキシブルフラットケーブルを介して接続することにより、組み立て時にフレキシブルフラットケーブルの曲がりによって視軸の上下方向がずれて、光学的条件に影響が生ずることが回避され、安全で快適な自然な双眼視を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の斜視図である。
【図２】要部の断面図である。
【図３】第２の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１Ｌ、１Ｒ  ＬＣＤパネル
２Ｌ、２Ｒ  バックライト
３Ｌ、３Ｒ  自由曲面プリズム
４、３０  電気回路基板
５  ベースカバー
６  蓋カバー
７  保持部材
１４Ｌ、１４Ｒ  フレキシブルフラットケーブル
【図１】
0003902870.tif 000002
【図２】
0003902870.tif 000003
【図３】
0003902870.tif 000004