(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の頭部に取り付けられるマウントと、このマウントに連結される表示ユニットとを備え、その表示ユニットは、画像の表示光を出射する表示器と、その表示光を観察者の一方の目に導くため光路変更する光学系とを有する頭部装着型表示装置において、
その表示ユニットを、その表示器の画像表示面の法線方向に沿う軸回りに回転可能に保持する第１ホルダーと、
その第１ホルダーを観察者の左右方向に沿う軸回りに回転可能に保持する第２ホルダーとを備え、
その第２ホルダーは前記マウントにより観察者の前後方向に沿う軸回りに回転可能に保持され、
そのマウントに対する第２ホルダーの回転と、その第２ホルダーに対する第１ホルダーの回転と、その第１ホルダーに対する表示ユニットの回転により、その画像表示光が観察者の他方の目に導かれることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右一方の目により視認される画像を提供する頭部装着型表示装置に関し、例えば、ＶＲ（バーチャルリアリティー）世界の形成装置、各種データの表示装置、救難飛行艇等で使用される位置入力された救難者の追尾装置における追尾情報の表示装置として使用するのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察者の左右一方の目により視認される画像を提供する単眼視タイプの頭部装着型表示装置では、一般に右眼によってのみ画像を視認させている。これは、右眼を効き眼とする人が大多数を占めることによる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、左眼を効き眼とする人にとっては、右眼用の頭部装着型表示装置は眼への負担が大きく、視認性が悪いため、左眼によって画像を視認させる頭部装着型表示装置が要望されている。しかし、需要の少ない左眼専用の頭部装着型表示装置の製造は採算製が悪い。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決することのできる頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の頭部装着型表示装置は、観察者の頭部に取り付けられるマウントと、このマウントに連結される表示ユニットとを備え、その表示ユニットは、画像の表示光を出射する表示器と、その表示光を観察者の一方の目に導くため光路変更する光学系とを有する頭部装着型表示装置において、その表示ユニットのマウントに対する、表示器の画像表示面の法線方向に沿う軸回りの回転と、観察者の左右方向に沿う軸回りの回転と、観察者の前後方向に沿う軸回りの回転とにより、その画像表示光が観察者の他方の目に導かれることを特徴とする。
これにより、画像を電気的に反転することなく、画像形成位置を一方の眼に対応する位置から他方の眼に対応する位置に切り換えることができる。
【０００６】
その表示ユニットを、その表示器の画像表示面の法線方向に沿う軸回りに回転可能に保持する第１ホルダーと、その第１ホルダーを観察者の左右方向に沿う軸回りに回転可能に保持する第２ホルダーとを備え、その第２ホルダーは前記マウントにより観察者の前後方向に沿う軸回りに回転可能に保持され、そのマウントに対する第２ホルダーの回転と、その第２ホルダーに対する第１ホルダーの回転と、その第１ホルダーに対する表示ユニットの回転により、その画像表示光が観察者の他方の目に導かれるのが好ましい。
これにより、マウントに対して第２ホルダーを観察者の前後方向に沿う軸回りに１８０度回転させ、その第２ホルダーに対して第１ホルダーを観察者の左右方向に沿う軸回りに１８０度回転させ、その第１ホルダーに対して表示ユニットを画像表示面の法線に沿う軸回りに１８０度回転させることで、表示ユニットを、観察者の一方の目に対応する位置から他方の目に対応する位置に変位させ、その画像表示光を観察者の他方の目に導くことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１、図２に示す頭部装着型表示装置１は、観察者２の頭部に取り付けられるマウント３と、そのマウント３に第１、第２ホルダー１３、１４を介して連結される表示ユニット４とを備える。
【０００８】
そのマウント３は、観察者２の頭部に直接に取り付けらてもよいし、図２に示すようにヘルメット５を介して観察者２の頭部に取り取り付けられてもよい。本実施形態では、そのマウント３は弾性変形可能な合成樹脂製リング部材により構成され、ヘルメット５の外周に嵌め合わされることで頭部に取り付けられる。なお、本発明において頭部とは、頸部よりも上方部分であって顔面を含む。
【０００９】
その表示ユニット４は、画像の表示光Ｌを出射する表示器１１と、その表示光を観察者２の一方の目に導くため光路変更する光学系１２とを備える。
その表示器１１は、例えば公知のバックライト付き液晶表示装置等により構成されるが、特に限定されるものではない。
その光学系１２は、例えばコンバイナや全反射ミラー等の光学素子によって構成される。その光学系１２をコンバイナにより構成する場合、前方からの光を透過させて観察者２の目に導くことができ、観察者２は画像と前方の実在物の双方を視認できる。そのコンバイナは、ハーフミラーやホログラム素子によって構成でき、ハーフミラーを用いる場合は反射により画像表示光Ｌの光路を変更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により画像表示光Ｌの光路を変更する。画像を観察者２の目から遠方に離した位置にボケなく形成するために、その光学素子１２の反射曲面を非球面とするのが好ましい。
【００１０】
その第１ホルダー１３は、その表示ユニット４を表示器１１の画像表示面１１ａの法線方向に沿うＵ軸回りに矢印Ａで示すように回転可能に保持する。例えば、表示ユニット４が第１ホルダー１３に、ある程度以上の力の作用により回転するように圧入される。その第２ホルダー１４は、その第１ホルダー１３を観察者２の左右方向に沿うＶ軸回りに矢印Ｂで示すように回転可能に保持する。例えば、第１ホルダー１３と第２ホルダー１４の中の一方に形成された軸が他方に形成された孔に、ある程度以上の力の作用により回転するように圧入される。その第１、第２ホルダー１３、１４の形状は特に限定されない。その第２ホルダー１４は上記マウント３に観察者２の左右間中央位置を通る前後方向に沿うＷ軸回りに矢印Ｃで示すように回転可能に保持される。例えば、第２ホルダー１４とマウント３の中の一方に形成された軸が他方に形成された孔に、ある程度以上の力の作用により回転するように圧入される。
【００１１】
そのマウント３の後面に、その表示器１１の駆動用信号生成部２８が取り付けられている。その駆動用信号生成部２８は、映像信号発生源（図示省略）にケーブル２９を介して接続され、その映像信号に応じて表示器１１の駆動信号を生成するもので、公知の構成を採用できる。その映像信号発生源は、映像信号を発生可能であれば特に限定されず、例えば映像信号を出力するコンピュータにより構成できる。その駆動用信号生成部２８から送られる駆動信号に応じた画像表示光Ｌを表示器１１は出射する。なお、その駆動用信号生成部２８と表示器１１を接続する電気配線は、マウント３と第１、第２ホルダー１３、１４に埋設し、そのマウント３と第１ホルダー１３との間、第１ホルダー１３と第２ホルダー１４との間、第２ホルダー１４と表示器１１との間においては公知のロータリーコネクタを介在させるようにすればよい。
【００１２】
上記表示器１１は、頭部装着型表示装置１を観察者２に装着した状態では、正面を見る観察者２の一方の眼の視軸の真上から、前方に向かうに従い下方に向かうように画像表示光Ｌを出射するように配置される。上記光学系１２は、その一方の眼の視軸の真上の位置で、その画像表示光Ｌの光路を観察者２の一方の目に導かれるように変更する。これにより、観察者２により画像が視認される。本実施形態では、その画像表示光Ｌの光路中心線と上記視軸とを含む面が鉛直面内に存在するものとされる。
【００１３】
図１に示す状態では、その画像表示光Ｌは観察者２の右眼に導かれる。この状態からマウント３に対して第２ホルダー１４を上記Ｗ軸回りに１８０度回転させることで図３に示す状態にし、次に、第１ホルダー１３に対して表示ユニット４を上記Ｕ軸回りに１８０度回転させることで図４に示す状態にし、しかる後に、第２ホルダー１４に対して第１ホルダー１３を上記Ｖ軸回りに１８０度回転させることで図５に示す状態にする。これにより、表示ユニット４を観察者２の右眼に対応する位置から左眼に対応する位置に変位させ、画像表示光Ｌを観察者２の左眼に導くことができる。よって、観察者２の効き目に応じて画像の形成位置を容易に切り換えできる。この際、画像を電気的に反転する必要はないので、構造が複雑化することはなく、重量が増大するのを防止できる。
【００１４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、マウントの形態は観察者の頭部に取り付け可能なものであれば限定されない。また、表示ユニットを視軸の側方に配置するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、観察者の効き目に応じて画像の形成位置を容易に切り換え可能で、しかも複雑な構造を必要としないので重量増大により観察者の負担を増大させることのない頭部装着型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の右眼での使用状態での斜視図
【図２】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の使用状態説明図
【図３】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の作用説明図
【図４】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の作用説明図
【図５】本発明の実施形態の頭部装着型表示装置の左眼での使用状態での斜視図
【符号の説明】
１  頭部装着型表示装置
２  観察者
３  マウント
４  表示ユニット
１１  表示器
１２  光学系
１３  第１ホルダー
１４  第２ホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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