頭部装着型表示装置
【課題】使用感を向上させることができる頭部装着型表示装置を提供する。
【解決手段】頭部装着型表示装置１は、画像光を出射する表示部２と、観察者の頭部に装着される装着部５と、装着部５に表示部２を着脱自在に接続する接続部１０とを備え、接続部１０は、表示部２に設けられた表示部側接続部材９と、装着部５に設けられた装着部側接続部材５３とを備え、表示部側接続部材９および装着部側接続部材５３は、表示部２を磁力により装着部５に接続する。
【解決手段】頭部装着型表示装置１は、画像光を出射する表示部２と、観察者の頭部に装着される装着部５と、装着部５に表示部２を着脱自在に接続する接続部１０とを備え、接続部１０は、表示部２に設けられた表示部側接続部材９と、装着部５に設けられた装着部側接続部材５３とを備え、表示部側接続部材９および装着部側接続部材５３は、表示部２を磁力により装着部５に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者の頭部に装着される頭部装着型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示素子にて形成された画像を光学系により観察者に観察させる頭部装着型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の頭部装着型表示装置は、表示ユニットを支持する支持アームと、観察者の頭部に装着される支持体とを備え、支持体に設けられたソケットに支持アームが挿入されることで、表示ユニットが着脱自在に支持体に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の頭部装着型表示装置では、支持アームの先端に脱落防止用の爪が設けられており、表示ユニットを支持体から取り外すためには、脱落防止用の爪を押し戻しつつ、支持体のソケットから支持アームを引き抜く必要がある。このため、表示ユニットの取り外しに時間がかかり、観察者が煩わしく感じてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、使用感を向上させることができる頭部装着型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の頭部装着型表示装置は、画像光を出射する表示部と、観察者の頭部に装着される装着部と、前記装着部に前記表示部を着脱自在に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記表示部に設けられた表示部側接続部材と、前記装着部に設けられた装着部側接続部材とを備え、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材は、前記表示部を磁力により前記装着部に接続することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、表示部に設けられた表示部側接続部材と、装着部に設けられた装着部側接続部材とは、表示部を磁力により装着部に接続する。
このことにより、表示部側接続部材と装着部側接続部材とを近付ければ、磁力により表示部を装着部に接続することができ、表示部側接続部材と装着部側接続部材とを引き離せば、表示部を装着部から取り外すことができる。従って、表示部の着脱を容易に行うことができるので、観察者に煩わしさを感じさせることがなく、頭部装着型表示装置の使用感を向上させることができる。
【０００８】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記頭部装着型表示装置の装着状態において、当該接続部を中心に前記表示部と前記装着部とを上下方向および水平方向の少なくとも２方向に相対回転可能に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、接続部は、表示部と装着部とを上下方向および水平方向の２方向に相対回転可能に設けられているので、頭部装着型表示装置を装着した状態で、これら２方向に表示部を回転させることができる。このため、表示部を上下方向および水平方向に位置調整することができるので、使用感をより向上させることができる。
【００１０】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記上下方向の相対回転を規制する規制部を備え、前記水平方向の相対回転は許容可能に構成されていることが好ましい。
【００１１】
ところで、装着部に対して表示部を上下方向に相対回転可能に接続部を構成した場合、表示部の自重や観察者の動きにより、表示部が上下方向に位置ずれしてしまうことが考えられる。この場合、表示部が観察者の顔に当たってしまい、観察者に不快感を与えてしまう。
本発明では、接続部は、上下方向の相対回転を規制する規制部を備えているので、表示部が上下方向に位置ずれしてしまうことを防止することができる。このため、表示部が観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがないので、頭部装着型表示装置の使用感をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記規制部は、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの他方に設けられ、前記溝に係止されるリブとを備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明では、規制部は、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、他方に設けられ、溝に係止されるリブとを備えるので、溝とリブという簡易な構成で規制部を設けることができる。
【００１４】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、当該他方の一部を覆う第２規制部を備えていることが好ましい。
【００１５】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、他方の一部を覆う第２規制部が設けられているので、表示部側接続部材が装着部側接続部材に対して接続が解除される方向に移動しようとした場合、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの他方が第２規制部に当接し、当該移動が規制される。このため、表示部と装着部との接続が不用意に解除されることを抑制することができる。
【００１６】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間に設けられた吸引力調整部材を備え、前記吸引力調整部材は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間隔を調整可能に構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明では、接続部は、表示部側接続部材と装着部側接続部材との間隔を調整可能な吸引力調整部材を備えているので、吸引力調整部材により表示部と装着部との間隔を調整することができる。このため、表示部と装着部との間の磁力による吸引力を調整することができ、装着部に対する表示部の接続の強さを調整することができる。
すなわち、吸引力を小さくした状態で表示部を装着部に接続した場合は、表示部が装着部に弱めに接続されるため、表示部を装着部から容易に取り外すことができ、表示部の着脱を容易に行うことができる。一方、吸引力を大きくした状態で表示部を装着部に接続した場合は、表示部がより強く装着部に接続されるため、表示部が移動することを防止することができる。
【００１８】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、前記吸引力調整部材には、前記表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、吸引力調整部材には、表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられている
このことにより、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方に吸引力調整部材を螺合させた状態で、吸引力調整部材を回転させることにより、前記一方と吸引力調整部材との間隔が変化し、表示部側接続部材と装着部側接続部材との間隔を調整することができる。このため、表示部と装着部との間隔調整を簡単に行うことができ、表示部と装着部との間の磁力による接続の強さを容易に調整することができる。
【００２０】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備え、前記表示部を前記磁石の磁力により前記装着部に接続することが好ましい。
【００２１】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備えているため、簡易な構成により磁力を発生させることができる。このため、接続部の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態における頭部装着型表示装置の装着状態を示す図。
【図２】頭部装着型表示装置の外観を示す斜視図。
【図３】頭部装着型表示装置の表示部の構成を示す図。
【図４】頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す斜視図。
【図５】頭部装着型表示装置の接続部の断面図。
【図６】第２実施形態における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す斜視図。
【図７】第３実施形態における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【図８】変形例における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【図９】別の変形例における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．頭部装着型表示装置の構成〕
図１は、頭部装着型表示装置１の装着状態を示す図である。
図２は、頭部装着型表示装置の外観を示す斜視図である。
なお、図１および図２では、説明の便宜上、後述する投射レンズ７１の光軸Ａｘ（図３）に平行となる軸をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する水平軸をＸ軸、Ｚ軸に直交する鉛直軸をＹ軸とする。以降の図も同様である。さらに、Ｚ軸において、観察者側を＋Ｚ軸側、観察者から離間する側を−Ｚ軸側とする。
【００２４】
頭部装着型表示装置１は、図１および図２に示すように、左右いずれか一方の目に画像を表示する単眼式のヘッドマウントディスプレイであり、当該頭部装着型表示装置１を装着した観察者に対して画像光を認識させる。また、本実施形態の頭部装着型表示装置１は、外界像をシースルーで観察させることができるシースルー型の虚像表示装置で構成されている。
この頭部装着型表示装置１は、表示部２と、導光部としての導光板３（図３）と、導光板３を保持するリム４と、装着部５とを備える。
なお、表示部２は、観察者の右目に対応する側および左目に対応する側のいずれの側でも装着部５に接続することができるが、以下では、観察者の左目に対応する側で装着部５に接続した場合について説明する。
【００２５】
〔２．表示部の構成〕
図３は、頭部装着型表示装置１の表示部２の構成を示す図である。
図４は、頭部装着型表示装置１の接続部１０の構成を示す斜視図である。
表示部２は、画像光を形成して投射する部分であり、図３に示すように、表示素子６と、投射光学装置７と、フレーム８と、表示部側接続部材９とを備える。
表示素子６は、入射した光を変調して画像光を形成する透過型の液晶表示デバイス６１と、液晶表示デバイス６１の光入射側に取り付けられ、液晶表示デバイス６１に対して光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のバックライト６２とを備える。
投射光学装置７は、表示素子６から出射された画像光を平行光として投射する投射レンズ７１と、投射レンズ７１を内部に収納する鏡筒７２とを備える。この投射光学装置７は、リム４に固定されており、投射レンズ７１は、鏡筒７２およびリム４を介して導光板３に固定されている。これにより、投射レンズ７１は、導光板３に対して位置ずれしないように構成されている。
【００２６】
フレーム８は、幅広部８１と、幅狭部８２とを備えている。
幅広部８１は、フレーム８の基端側（導光板３側）に設けられている。この幅広部８１は、内部が中空となっており、当該中空部分に表示素子６および投射光学装置７が収容されている。本実施形態では、導光板３側からフレーム８の先端側に向けて、投射光学装置７および表示素子６が、フレーム８内に順に並んで配置されている。
幅狭部８２は、フレーム８の先端側、つまり幅広部８１を挟んで導光板３の反対側に設けられ、この幅狭部８２に表示部側接続部材９が支持されている。
【００２７】
表示部側接続部材９は、図４に示すように、三角錐状に形成された鉄部材で構成されている。この表示部側接続部材９には、底面部９２側から頂点に向かって複数のリブ９１が設けられている。これら複数のリブ９１は、等間隔で配置されている。そして、表示部側接続部材９は、幅狭部８２の＋Ｘ軸側に設けられ、底面部９２が光軸Ａｘに直交する軸９３周りに回動自在に幅狭部８２に支持されている。
【００２８】
〔３．導光板の構成〕
導光板３は、光透過性を有する樹脂材料等から構成され、表示部２から投射された画像光を内部に取り込んだ後、外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。この導光板３は、図３に示すように、Ｙ軸に沿う方向から見た場合に略等脚台形状に形成されている。
そして、導光板３には、光入射面３１と、第１反射面３２と、第１全反射面３３と、第２全反射面３４と、第２反射面３５と、光出射面３６とが形成されている。
【００２９】
第１反射面３２は、光入射面３１に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状の斜面にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面３１を介して導光板３内部に取り込まれた画像光を第１全反射面３３に向けて反射させる。
【００３０】
第１全反射面３３は、光入射面３１を延長させた（ＸＹ平面に平行となる（光軸Ａｘに直交する））平面で構成され、＋Ｚ軸側に位置する。
第２全反射面３４は、第１全反射面３３に平行となる平坦状に形成され、−Ｚ軸側に位置する。
そして、第１反射面３２にて反射された画像光は、第１，第２全反射面３３，３４での全反射により、光入射面３１および第１反射面３２から離間する方向（他方の導光板３に近接する側）に導かれる。
【００３１】
なお、第１，第２全反射面３３，３４としては、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものに限らず、第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射させる場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部がコートされていてもよい。
【００３２】
第２反射面３５は、光出射面３６に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状に形成され、第１，第２全反射面３３，３４にて導かれた画像光を反射により光出射面３６から外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。この第２反射面３５は、ハーフミラー等で構成され、画像光を反射するとともに、外界像も透過可能に構成されている。
なお、第１，第２全反射面３３，３４にて導かれた画像光を外部の所定位置に導く機能を有していれば、ハーフミラー等の第２反射面３５に限らず、偏光ビームスプリッターや、ホログラム回折格子等を採用しても構わない。
【００３３】
〔４．装着部の構成〕
装着部５は、観察者の頭部に装着される部分であり、頭部に装着された状態で表示部２を着脱自在に支持する。
この装着部５は、図４に示すように、ネックバンド５１と、制御装置５２（図２）と、装着部側接続部材５３とを備えている。
【００３４】
ネックバンド５１は、樹脂材料や金属材料等から構成され、観察者の左右の一方の耳から他方の耳にかけて後頭部に沿った形状とされている。このネックバンド５１には、制御装置５２および装着部側接続部材５３が固定されている。
【００３５】
制御装置５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置やメモリー等の記憶装置を備えている。この制御装置５２は、記憶装置に記憶されている画像データに基づいて表示素子６を駆動し、画像データに基づく画像光を表示素子６に形成させる。
【００３６】
装着部側接続部材５３は、図４および図５に示すように、円柱状に形成された磁石で構成され、観察者の左耳および右耳にそれぞれ対応して一対設けられている。この一対の装着部側接続部材５３には、互いの対向面とは反対側の面５３５に円錐状の凹部５３１が設けられ、凹部５３１には、頂点に向かって複数の溝５３２が設けられている。これら複数の溝５３２は、表示部側接続部材９のリブ９１に対応する位置に等間隔で配置されている。
さらに、装着部側接続部材５３には、表示部側接続部材９側に張り出した第２規制部としての張出部５３６が設けられている。この張出部５３６は、装着部５を装着した状態で、装着部側接続部材５３の上部に前方側から後方側に向かって形成され、張出方向の先端部５３７が面５３５側に折曲している。
【００３７】
以上の装着部５において、装着部側接続部材５３の凹部５３１には、表示部側接続部材９が嵌合し、凹部５３１の溝５３２に表示部側接続部材９のリブ９１が係止される。この際、表示部側接続部材９の磁力により、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３との間に吸引力または吸着力が作用する。これにより、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３に係止され、表示部２が表示部側接続部材９および装着部側接続部材５３を介して装着部５に接続される。
すなわち、本実施形態の接続部１０は、装着部側接続部材５３と表示部側接続部材９とで構成される。
【００３８】
ここで、表示部側接続部材９は、軸９３周りに回動自在にフレーム８に支持されている。このため、頭部装着型表示装置１が装着された状態で、表示部２は、装着部５に対して水平方向に回転可能となっている。また、表示部側接続部材９は、三角錐状に形成され、かつ装着部側接続部材５３の凹部５３１に水平方向に嵌合されているため、表示部側接続部材９を装着部側接続部材５３から取り外せば、表示部２を装着部５に対して上下方向に回転させることができる。すなわち、接続部１０は、頭部装着型表示装置１の装着状態において、当該接続部１０を中心に表示部２と装着部５とを上下方向および水平方向に相対回転可能に設けられている。
【００３９】
また、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１に嵌合すると、凹部５３１の溝５３２に表示部側接続部材９のリブ９１が係止される。これにより、装着部側接続部材５３に対する表示部側接続部材９の回転が規制され、装着部５に対する表示部２の上下方向の回転が規制される。
すなわち、本実施形態の第１規制部は、表示部側接続部材９のリブ９１と、装着部側接続部材５３の凹部５３１の溝５３２とで構成される。
【００４０】
さらに、張出部５３６は、装着部側接続部材５３の上部に前方側から後方側に向かって形成されており、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１に嵌合した状態で、先端部５３７が装着部側接続部材５３の一部を覆っている。このため、例えば、自重や衝撃により表示部２が表示部側接続部材９を中心として下方に回転しようとした場合、表示部側接続部材９は、張出部５３６における上部で先端部５３７に当接する。これにより、張出部５３６は、表示部側接続部材９が下方に回転することを規制し、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１から不用意に外れることを抑制する。
【００４１】
また、導光板３が物に当たった際の衝撃等により、表示部２が表示部側接続部材９を中心として観察者側に回転しようとした場合、表示部側接続部材９は、張出部５３６における後方部分で先端部５３７に当接する。これにより、張出部５３６は、表示部側接続部材９が観察者側に回転することを規制し、表示部２が観察者の目の方向に外れることを防止する。
なお、表示部２を装着部５に接続する場合は、表示部側接続部材９を装着部側接続部材５３の凹部５３１に向けて斜めに嵌め込むことにより、図５に示すように、表示部側接続部材９が凹部５３１に嵌合して、表示部２が装着部５に接続される。
【００４２】
上述した実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、表示部２に設けられた表示部側接続部材９と、装着部５に設けられた装着部側接続部材５３とは、表示部２を磁力により装着部５に接続する。
このことにより、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３とを近付ければ、磁力により表示部２を装着部５に接続することができ、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３とを引き離せば、表示部２を装着部５から取り外すことができる。従って、表示部２の着脱を容易に行うことができるので、観察者に煩わしさを感じさせることがなく、頭部装着型表示装置１の使用感を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、接続部１０は、表示部２と装着部５とを上下方向および水平方向の２方向に相対回転可能に設けられているので、頭部装着型表示装置１を装着した状態で、これら２方向に表示部を回転させることができる。このため、表示部２を上下方向および水平方向に位置調整することができるので、使用感をより向上させることができる。
【００４４】
ところで、装着部５に対して表示部２を上下方向に相対回転可能に接続部１０を構成した場合、表示部２の自重や観察者の動きにより、表示部２が上下方向に位置ずれしてしまうことが考えられる。この場合、表示部２が観察者の顔に当たってしまい、観察者に不快感を与えてしまう、
本実施形態では、接続部１０は、上下方向の相対回転を規制する規制部を備えているので、表示部２が上下方向に位置ずれしてしまうことを防止することができる。このため、表示部２が観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがないので、頭部装着型表示装置１の使用感をさらに向上させることができる。
【００４５】
本実施形態では、規制部は、装着部側接続部材５３に水平方向に設けられた溝５３２と、表示部側接続部材９に設けられたリブ９１とで構成されるので、溝５３２とリブという簡易な構成で規制部を設けることができる。
【００４６】
本実施形態では、装着部側接続部材５３から表示部側接続部材９側に延出し、表示部側接続部材９の一部を覆う張出部５３６が設けられているので、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３に対して接続が解除される方向に移動しようとした場合、表示部側接続部材９が張出部５３６に当接し、表示部側接続部材９の移動が規制される。このため、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることを抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、表示部側接続部材９は磁石で構成されているため、簡易な構成により磁力を発生させることができる。このため、接続部１０の構成を簡略化することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、第２実施形態における頭部装着型表示装置１Ａの接続部１０Ａの構成を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態に対して、図６に示すように、接続部１０Ａの構成が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
具体的に、接続部１０Ａは、表示部側接続部材９Ａと、装着部側接続部材５３Ａと、吸引力調整部材としてのスペーサー１１Ａとを備えている。
表示部側接続部材９Ａは、円柱状の鉄部材で構成され、表示部２のフレーム８の＋Ｘ軸側に突出して設けられている。この表示部側接続部材９Ａは、回転軸９７Ａによりフレーム８に回転可能に支持され、ダイアル９８Ａを回転させることでフレーム８に対して回転可能に構成されている。表示部側接続部材９Ａの外周には、螺旋状の溝９４Ａが形成されている。
【００５０】
装着部側接続部材５３Ａは、磁石で構成され、観察者の左耳および右耳にそれぞれ対応して一対設けられている。この一対の装着部側接続部材５３Ａには、互いの対向面とは反対側の面に球面状の凹部５３１Ａが設けられている。
スペーサー１１Ａは、樹脂等の非磁性材料から構成されている。このスペーサー１１Ａは、一端側が塞がれた円筒状に形成されている。このスペーサー１１Ａの一端側は、外面が球面状に形成され、この外面が装着部側接続部材５３Ａの凹部５３１Ａの内面と当接する。また、スペーサー１１Ａの内周面には、表示部側接続部材９Ａの溝９４Ａと螺合する螺旋状の溝１１１Ａが形成されている。
【００５１】
以上の接続部１０Ａにおいて、表示部２は、表示部側接続部材９Ａにスペーサー１１Ａが螺合した状態で、スペーサー１１Ａを介して装着部側接続部材５３Ａと当接する。この際、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間には、磁力による吸引力が作用するため、この吸引力により表示部２が装着部５に接続される。
【００５２】
ここで、接続部１０Ａは、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力を調整可能に構成されている。すなわち、スペーサー１１Ａを回転させて、図６の左方向にスペーサー１１Ａを移動させると、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔が狭まり、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力が大きくなる。反対に、図６の右方向にスペーサー１１Ａを移動させると、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔が拡がり、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力が小さくなる。
【００５３】
以上の第２実施形態によれば、接続部１０Ａは、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔を調整可能なスペーサー１１Ａを備えているので、スペーサー１１Ａにより表示部２と装着部５との間隔を調整することができる。このため、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力を調整することができ、装着部５に対する表示部２の接続の強さを調整することができる。
すなわち、吸引力を小さくした状態で表示部２を装着部５に接続した場合は、表示部２が装着部５に弱めに接続されるため、表示部２を装着部５から容易に取り外すことができ、表示部２の着脱を容易に行うことができる。一方、吸引力を大きくした状態で表示部２を装着部５に接続した場合は、表示部２がより強く装着部５に接続されるため、表示部２が移動することを防止することができる。
【００５４】
また、表示部側接続部材９Ａには、螺旋状の溝９４Ａが設けられ、スペーサー１１Ａには、表示部側接続部材９Ａの溝と螺合する溝９４Ａが設けられている。このため、表示部側接続部材９Ａにスペーサー１１Ａを螺合させた状態で、スペーサー１１Ａを回転させることにより、表示部側接続部材９Ａとスペーサー１１Ａとの間隔が変化し、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔を調整することができる。このため、表示部２と装着部５との間隔調整を簡単に行うことができ、表示部２と装着部５との間の磁力による接続の強さを容易に調整することができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図７は、第３実施形態における頭部装着型表示装置１Ｂの接続部１０Ｂの構成を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態に対して、図７に示すように、接続部１０Ｂの構成が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００５６】
具体的に、表示部側接続部材９Ｂは、凹部９５Ｂを有する円筒状の鉄部材で構成されている。この凹部９５Ｂ内には、底面部９２Ｂに向かって複数の溝９６Ｂが形成されている
一方、装着部側接続部材５３Ｂは、凹部５３１Ｂを有する有底円筒状に形成されている。凹部５３１Ｂ内には、円筒状に形成された磁石で構成され、凹部５３１Ｂの底面から突出した凸部５３３Ｂが設けられている。この凸部５３３Ｂには、突出方向に向かって複数のリブ５３４Ｂが設けられている。そして、凸部５３３Ｂには、表示部側接続部材９Ｂが嵌合し、凸部５３３Ｂの磁力により、表示部側接続部材９Ｂが装着部側接続部材５３Ｂに接続される。
【００５７】
ここで、装着部側接続部材５３Ｂには、凸部５３３Ｂの周囲において表示部側接続部材９Ｂ側に延出し、凹部５３１Ｂを構成する第２規制部としての側壁５３８Ｂが設けられている。この側壁５３８Ｂは、表示部側接続部材９Ｂが装着部側接続部材５３Ｂの凸部５３３Ｂに嵌合した状態で、表示部側接続部材９Ｂの周囲を覆うことになる。このため、表示部２の自重や表示部２への衝撃等により、表示部側接続部材９を中心として表示部２が下方に回転しようとしたり、観察者側に回転しようとしたりしても、側壁５３８Ｂが表示部側接続部材９のこれら回転を規制する。このことにより、側壁５３８Ｂは、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることを抑制したり、表示部２が観察者の目の方向に外れることを防止したりする。
【００５８】
以上の第３実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、本実施形態では、装着部側接続部材５３Ｂの側壁５３８Ｂは、表示部側接続部材９Ｂの凸部５３３Ｂの周囲にわたって設けられている。このことにより、表示部側接続部材９を中心とする表示部２の全方向の回転を規制することができるため、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることをより確実に防止することができる。
【００５９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、表示部２及び導光板３が観察者の片目に対応させてそれぞれ１つずつ設けられていたが、これに限らず、画像を両眼視する構成としても構わない。この際、観察者の両目に対応させて一対の表示部２を装着部５に接続するように構成してもよい。
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、透過型の液晶表示デバイス６１を備えた表示素子６を採用していたが、これに限らず、その他の構成、例えば、反射型の液晶表示デバイスや、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を備えた表示素子を採用しても構わない。また、有機ＥＬデバイス等の自己発光型の表示素子を採用してもよい。
【００６０】
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、表示素子６から出射された画像光を導光板３を介して観察者に認識させる虚像表示型であったが、これに限らず、表示素子６から出射された画像光を観察者に直接認識させる直接表示型としてもよい。また、導光部としては、導光板３に限らず、ミラー等の他の構成を採用してもよい。
【００６１】
前記実施形態では、表示部２は、装着部５に対して水平方向に回転可能となっていたが、水平方向の回転であって装着部５に近接する方向の回転を規制するように構成してもよい。このためには、例えば、図８に示すように、フレーム８における表示部側接続部材９の支持部８３よりも導光板３側に、フレーム８から表示部側接続部材９側に延出する延出部８４を設ければよい。この延出部８４は、支持部８３よりもフレーム８からの延出量が大きいため、例えば、表示部２が物に当たって導光板３が装着部５に近接する方向に回転しようとした際、フレーム８が延出部８４に当接する。このことにより、延出部８４は、表示部２が観察者に近接する方向に所定量以上回転することを規制し、導光板３が観察者の目の方向に必要以上に回転することを防止することができる。
【００６２】
前記実施形態では、表示部側接続部材９，９Ａ，９Ｂが鉄部材で構成され、装着部側接続部材５３，５３Ａ，５３Ｂが磁石で構成されていたが、これに限らず、表示部側接続部材９，９Ａ，９Ｂを磁石で構成し、装着部側接続部材５３，５３Ａ，５３Ｂを鉄部材で構成してもよい。
また、表示部側接続部材９，９Ａや装着部側接続部材５３，５３Ａを磁石そのもので構成することが必須ではなく、図９に示すように、磁石９９を埋め込んで構成してもよい。
さらに、表示部側接続部材９，９Ａと装着部側接続部材５３，５３Ａとを、互いに極が異なる磁石で構成してもよく、磁石との間に磁力による吸引力を生じるものであれば、鉄以外の材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ等の頭部装着型表示装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ・・・頭部装着型表示装置、７１・・・投射レンズ、２・・・装着部、５・・・装着部、９，９Ａ，９Ｂ・・・表示部側接続部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・接続部、１１Ａ・・・スペーサー（吸引力調整部材）、５３，５３Ａ，５３Ｂ・・・装着部側接続部材、９１・・・リブ（第１規制部）、５３２・・・溝（第１規制部）、５３６・・・張出部（第２規制部）、５３６Ｂ側壁・・・（第２規制部）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者の頭部に装着される頭部装着型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示素子にて形成された画像を光学系により観察者に観察させる頭部装着型表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の頭部装着型表示装置は、表示ユニットを支持する支持アームと、観察者の頭部に装着される支持体とを備え、支持体に設けられたソケットに支持アームが挿入されることで、表示ユニットが着脱自在に支持体に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の頭部装着型表示装置では、支持アームの先端に脱落防止用の爪が設けられており、表示ユニットを支持体から取り外すためには、脱落防止用の爪を押し戻しつつ、支持体のソケットから支持アームを引き抜く必要がある。このため、表示ユニットの取り外しに時間がかかり、観察者が煩わしく感じてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、使用感を向上させることができる頭部装着型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の頭部装着型表示装置は、画像光を出射する表示部と、観察者の頭部に装着される装着部と、前記装着部に前記表示部を着脱自在に接続する接続部とを備え、前記接続部は、前記表示部に設けられた表示部側接続部材と、前記装着部に設けられた装着部側接続部材とを備え、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材は、前記表示部を磁力により前記装着部に接続することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、表示部に設けられた表示部側接続部材と、装着部に設けられた装着部側接続部材とは、表示部を磁力により装着部に接続する。
このことにより、表示部側接続部材と装着部側接続部材とを近付ければ、磁力により表示部を装着部に接続することができ、表示部側接続部材と装着部側接続部材とを引き離せば、表示部を装着部から取り外すことができる。従って、表示部の着脱を容易に行うことができるので、観察者に煩わしさを感じさせることがなく、頭部装着型表示装置の使用感を向上させることができる。
【０００８】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記頭部装着型表示装置の装着状態において、当該接続部を中心に前記表示部と前記装着部とを上下方向および水平方向の少なくとも２方向に相対回転可能に設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、接続部は、表示部と装着部とを上下方向および水平方向の２方向に相対回転可能に設けられているので、頭部装着型表示装置を装着した状態で、これら２方向に表示部を回転させることができる。このため、表示部を上下方向および水平方向に位置調整することができるので、使用感をより向上させることができる。
【００１０】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記上下方向の相対回転を規制する規制部を備え、前記水平方向の相対回転は許容可能に構成されていることが好ましい。
【００１１】
ところで、装着部に対して表示部を上下方向に相対回転可能に接続部を構成した場合、表示部の自重や観察者の動きにより、表示部が上下方向に位置ずれしてしまうことが考えられる。この場合、表示部が観察者の顔に当たってしまい、観察者に不快感を与えてしまう。
本発明では、接続部は、上下方向の相対回転を規制する規制部を備えているので、表示部が上下方向に位置ずれしてしまうことを防止することができる。このため、表示部が観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがないので、頭部装着型表示装置の使用感をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記規制部は、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの他方に設けられ、前記溝に係止されるリブとを備えていることが好ましい。
【００１３】
本発明では、規制部は、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、他方に設けられ、溝に係止されるリブとを備えるので、溝とリブという簡易な構成で規制部を設けることができる。
【００１４】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、当該他方の一部を覆う第２規制部を備えていることが好ましい。
【００１５】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、他方の一部を覆う第２規制部が設けられているので、表示部側接続部材が装着部側接続部材に対して接続が解除される方向に移動しようとした場合、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの他方が第２規制部に当接し、当該移動が規制される。このため、表示部と装着部との接続が不用意に解除されることを抑制することができる。
【００１６】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記接続部は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間に設けられた吸引力調整部材を備え、前記吸引力調整部材は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間隔を調整可能に構成されていることが好ましい。
【００１７】
本発明では、接続部は、表示部側接続部材と装着部側接続部材との間隔を調整可能な吸引力調整部材を備えているので、吸引力調整部材により表示部と装着部との間隔を調整することができる。このため、表示部と装着部との間の磁力による吸引力を調整することができ、装着部に対する表示部の接続の強さを調整することができる。
すなわち、吸引力を小さくした状態で表示部を装着部に接続した場合は、表示部が装着部に弱めに接続されるため、表示部を装着部から容易に取り外すことができ、表示部の着脱を容易に行うことができる。一方、吸引力を大きくした状態で表示部を装着部に接続した場合は、表示部がより強く装着部に接続されるため、表示部が移動することを防止することができる。
【００１８】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、前記吸引力調整部材には、前記表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられていることが好ましい。
【００１９】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、吸引力調整部材には、表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられている
このことにより、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの一方に吸引力調整部材を螺合させた状態で、吸引力調整部材を回転させることにより、前記一方と吸引力調整部材との間隔が変化し、表示部側接続部材と装着部側接続部材との間隔を調整することができる。このため、表示部と装着部との間隔調整を簡単に行うことができ、表示部と装着部との間の磁力による接続の強さを容易に調整することができる。
【００２０】
本発明の頭部装着型表示装置において、前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備え、前記表示部を前記磁石の磁力により前記装着部に接続することが好ましい。
【００２１】
本発明では、表示部側接続部材および装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備えているため、簡易な構成により磁力を発生させることができる。このため、接続部の構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態における頭部装着型表示装置の装着状態を示す図。
【図２】頭部装着型表示装置の外観を示す斜視図。
【図３】頭部装着型表示装置の表示部の構成を示す図。
【図４】頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す斜視図。
【図５】頭部装着型表示装置の接続部の断面図。
【図６】第２実施形態における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す斜視図。
【図７】第３実施形態における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【図８】変形例における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【図９】別の変形例における頭部装着型表示装置の接続部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１．頭部装着型表示装置の構成〕
図１は、頭部装着型表示装置１の装着状態を示す図である。
図２は、頭部装着型表示装置の外観を示す斜視図である。
なお、図１および図２では、説明の便宜上、後述する投射レンズ７１の光軸Ａｘ（図３）に平行となる軸をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する水平軸をＸ軸、Ｚ軸に直交する鉛直軸をＹ軸とする。以降の図も同様である。さらに、Ｚ軸において、観察者側を＋Ｚ軸側、観察者から離間する側を−Ｚ軸側とする。
【００２４】
頭部装着型表示装置１は、図１および図２に示すように、左右いずれか一方の目に画像を表示する単眼式のヘッドマウントディスプレイであり、当該頭部装着型表示装置１を装着した観察者に対して画像光を認識させる。また、本実施形態の頭部装着型表示装置１は、外界像をシースルーで観察させることができるシースルー型の虚像表示装置で構成されている。
この頭部装着型表示装置１は、表示部２と、導光部としての導光板３（図３）と、導光板３を保持するリム４と、装着部５とを備える。
なお、表示部２は、観察者の右目に対応する側および左目に対応する側のいずれの側でも装着部５に接続することができるが、以下では、観察者の左目に対応する側で装着部５に接続した場合について説明する。
【００２５】
〔２．表示部の構成〕
図３は、頭部装着型表示装置１の表示部２の構成を示す図である。
図４は、頭部装着型表示装置１の接続部１０の構成を示す斜視図である。
表示部２は、画像光を形成して投射する部分であり、図３に示すように、表示素子６と、投射光学装置７と、フレーム８と、表示部側接続部材９とを備える。
表示素子６は、入射した光を変調して画像光を形成する透過型の液晶表示デバイス６１と、液晶表示デバイス６１の光入射側に取り付けられ、液晶表示デバイス６１に対して光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のバックライト６２とを備える。
投射光学装置７は、表示素子６から出射された画像光を平行光として投射する投射レンズ７１と、投射レンズ７１を内部に収納する鏡筒７２とを備える。この投射光学装置７は、リム４に固定されており、投射レンズ７１は、鏡筒７２およびリム４を介して導光板３に固定されている。これにより、投射レンズ７１は、導光板３に対して位置ずれしないように構成されている。
【００２６】
フレーム８は、幅広部８１と、幅狭部８２とを備えている。
幅広部８１は、フレーム８の基端側（導光板３側）に設けられている。この幅広部８１は、内部が中空となっており、当該中空部分に表示素子６および投射光学装置７が収容されている。本実施形態では、導光板３側からフレーム８の先端側に向けて、投射光学装置７および表示素子６が、フレーム８内に順に並んで配置されている。
幅狭部８２は、フレーム８の先端側、つまり幅広部８１を挟んで導光板３の反対側に設けられ、この幅狭部８２に表示部側接続部材９が支持されている。
【００２７】
表示部側接続部材９は、図４に示すように、三角錐状に形成された鉄部材で構成されている。この表示部側接続部材９には、底面部９２側から頂点に向かって複数のリブ９１が設けられている。これら複数のリブ９１は、等間隔で配置されている。そして、表示部側接続部材９は、幅狭部８２の＋Ｘ軸側に設けられ、底面部９２が光軸Ａｘに直交する軸９３周りに回動自在に幅狭部８２に支持されている。
【００２８】
〔３．導光板の構成〕
導光板３は、光透過性を有する樹脂材料等から構成され、表示部２から投射された画像光を内部に取り込んだ後、外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。この導光板３は、図３に示すように、Ｙ軸に沿う方向から見た場合に略等脚台形状に形成されている。
そして、導光板３には、光入射面３１と、第１反射面３２と、第１全反射面３３と、第２全反射面３４と、第２反射面３５と、光出射面３６とが形成されている。
【００２９】
第１反射面３２は、光入射面３１に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状の斜面にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面３１を介して導光板３内部に取り込まれた画像光を第１全反射面３３に向けて反射させる。
【００３０】
第１全反射面３３は、光入射面３１を延長させた（ＸＹ平面に平行となる（光軸Ａｘに直交する））平面で構成され、＋Ｚ軸側に位置する。
第２全反射面３４は、第１全反射面３３に平行となる平坦状に形成され、−Ｚ軸側に位置する。
そして、第１反射面３２にて反射された画像光は、第１，第２全反射面３３，３４での全反射により、光入射面３１および第１反射面３２から離間する方向（他方の導光板３に近接する側）に導かれる。
【００３１】
なお、第１，第２全反射面３３，３４としては、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものに限らず、第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射させる場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１，第２全反射面３３，３４の全体または一部がコートされていてもよい。
【００３２】
第２反射面３５は、光出射面３６に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状に形成され、第１，第２全反射面３３，３４にて導かれた画像光を反射により光出射面３６から外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。この第２反射面３５は、ハーフミラー等で構成され、画像光を反射するとともに、外界像も透過可能に構成されている。
なお、第１，第２全反射面３３，３４にて導かれた画像光を外部の所定位置に導く機能を有していれば、ハーフミラー等の第２反射面３５に限らず、偏光ビームスプリッターや、ホログラム回折格子等を採用しても構わない。
【００３３】
〔４．装着部の構成〕
装着部５は、観察者の頭部に装着される部分であり、頭部に装着された状態で表示部２を着脱自在に支持する。
この装着部５は、図４に示すように、ネックバンド５１と、制御装置５２（図２）と、装着部側接続部材５３とを備えている。
【００３４】
ネックバンド５１は、樹脂材料や金属材料等から構成され、観察者の左右の一方の耳から他方の耳にかけて後頭部に沿った形状とされている。このネックバンド５１には、制御装置５２および装着部側接続部材５３が固定されている。
【００３５】
制御装置５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置やメモリー等の記憶装置を備えている。この制御装置５２は、記憶装置に記憶されている画像データに基づいて表示素子６を駆動し、画像データに基づく画像光を表示素子６に形成させる。
【００３６】
装着部側接続部材５３は、図４および図５に示すように、円柱状に形成された磁石で構成され、観察者の左耳および右耳にそれぞれ対応して一対設けられている。この一対の装着部側接続部材５３には、互いの対向面とは反対側の面５３５に円錐状の凹部５３１が設けられ、凹部５３１には、頂点に向かって複数の溝５３２が設けられている。これら複数の溝５３２は、表示部側接続部材９のリブ９１に対応する位置に等間隔で配置されている。
さらに、装着部側接続部材５３には、表示部側接続部材９側に張り出した第２規制部としての張出部５３６が設けられている。この張出部５３６は、装着部５を装着した状態で、装着部側接続部材５３の上部に前方側から後方側に向かって形成され、張出方向の先端部５３７が面５３５側に折曲している。
【００３７】
以上の装着部５において、装着部側接続部材５３の凹部５３１には、表示部側接続部材９が嵌合し、凹部５３１の溝５３２に表示部側接続部材９のリブ９１が係止される。この際、表示部側接続部材９の磁力により、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３との間に吸引力または吸着力が作用する。これにより、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３に係止され、表示部２が表示部側接続部材９および装着部側接続部材５３を介して装着部５に接続される。
すなわち、本実施形態の接続部１０は、装着部側接続部材５３と表示部側接続部材９とで構成される。
【００３８】
ここで、表示部側接続部材９は、軸９３周りに回動自在にフレーム８に支持されている。このため、頭部装着型表示装置１が装着された状態で、表示部２は、装着部５に対して水平方向に回転可能となっている。また、表示部側接続部材９は、三角錐状に形成され、かつ装着部側接続部材５３の凹部５３１に水平方向に嵌合されているため、表示部側接続部材９を装着部側接続部材５３から取り外せば、表示部２を装着部５に対して上下方向に回転させることができる。すなわち、接続部１０は、頭部装着型表示装置１の装着状態において、当該接続部１０を中心に表示部２と装着部５とを上下方向および水平方向に相対回転可能に設けられている。
【００３９】
また、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１に嵌合すると、凹部５３１の溝５３２に表示部側接続部材９のリブ９１が係止される。これにより、装着部側接続部材５３に対する表示部側接続部材９の回転が規制され、装着部５に対する表示部２の上下方向の回転が規制される。
すなわち、本実施形態の第１規制部は、表示部側接続部材９のリブ９１と、装着部側接続部材５３の凹部５３１の溝５３２とで構成される。
【００４０】
さらに、張出部５３６は、装着部側接続部材５３の上部に前方側から後方側に向かって形成されており、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１に嵌合した状態で、先端部５３７が装着部側接続部材５３の一部を覆っている。このため、例えば、自重や衝撃により表示部２が表示部側接続部材９を中心として下方に回転しようとした場合、表示部側接続部材９は、張出部５３６における上部で先端部５３７に当接する。これにより、張出部５３６は、表示部側接続部材９が下方に回転することを規制し、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３の凹部５３１から不用意に外れることを抑制する。
【００４１】
また、導光板３が物に当たった際の衝撃等により、表示部２が表示部側接続部材９を中心として観察者側に回転しようとした場合、表示部側接続部材９は、張出部５３６における後方部分で先端部５３７に当接する。これにより、張出部５３６は、表示部側接続部材９が観察者側に回転することを規制し、表示部２が観察者の目の方向に外れることを防止する。
なお、表示部２を装着部５に接続する場合は、表示部側接続部材９を装着部側接続部材５３の凹部５３１に向けて斜めに嵌め込むことにより、図５に示すように、表示部側接続部材９が凹部５３１に嵌合して、表示部２が装着部５に接続される。
【００４２】
上述した実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、表示部２に設けられた表示部側接続部材９と、装着部５に設けられた装着部側接続部材５３とは、表示部２を磁力により装着部５に接続する。
このことにより、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３とを近付ければ、磁力により表示部２を装着部５に接続することができ、表示部側接続部材９と装着部側接続部材５３とを引き離せば、表示部２を装着部５から取り外すことができる。従って、表示部２の着脱を容易に行うことができるので、観察者に煩わしさを感じさせることがなく、頭部装着型表示装置１の使用感を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、接続部１０は、表示部２と装着部５とを上下方向および水平方向の２方向に相対回転可能に設けられているので、頭部装着型表示装置１を装着した状態で、これら２方向に表示部を回転させることができる。このため、表示部２を上下方向および水平方向に位置調整することができるので、使用感をより向上させることができる。
【００４４】
ところで、装着部５に対して表示部２を上下方向に相対回転可能に接続部１０を構成した場合、表示部２の自重や観察者の動きにより、表示部２が上下方向に位置ずれしてしまうことが考えられる。この場合、表示部２が観察者の顔に当たってしまい、観察者に不快感を与えてしまう、
本実施形態では、接続部１０は、上下方向の相対回転を規制する規制部を備えているので、表示部２が上下方向に位置ずれしてしまうことを防止することができる。このため、表示部２が観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがないので、頭部装着型表示装置１の使用感をさらに向上させることができる。
【００４５】
本実施形態では、規制部は、装着部側接続部材５３に水平方向に設けられた溝５３２と、表示部側接続部材９に設けられたリブ９１とで構成されるので、溝５３２とリブという簡易な構成で規制部を設けることができる。
【００４６】
本実施形態では、装着部側接続部材５３から表示部側接続部材９側に延出し、表示部側接続部材９の一部を覆う張出部５３６が設けられているので、表示部側接続部材９が装着部側接続部材５３に対して接続が解除される方向に移動しようとした場合、表示部側接続部材９が張出部５３６に当接し、表示部側接続部材９の移動が規制される。このため、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることを抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、表示部側接続部材９は磁石で構成されているため、簡易な構成により磁力を発生させることができる。このため、接続部１０の構成を簡略化することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図６は、第２実施形態における頭部装着型表示装置１Ａの接続部１０Ａの構成を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態に対して、図６に示すように、接続部１０Ａの構成が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００４９】
具体的に、接続部１０Ａは、表示部側接続部材９Ａと、装着部側接続部材５３Ａと、吸引力調整部材としてのスペーサー１１Ａとを備えている。
表示部側接続部材９Ａは、円柱状の鉄部材で構成され、表示部２のフレーム８の＋Ｘ軸側に突出して設けられている。この表示部側接続部材９Ａは、回転軸９７Ａによりフレーム８に回転可能に支持され、ダイアル９８Ａを回転させることでフレーム８に対して回転可能に構成されている。表示部側接続部材９Ａの外周には、螺旋状の溝９４Ａが形成されている。
【００５０】
装着部側接続部材５３Ａは、磁石で構成され、観察者の左耳および右耳にそれぞれ対応して一対設けられている。この一対の装着部側接続部材５３Ａには、互いの対向面とは反対側の面に球面状の凹部５３１Ａが設けられている。
スペーサー１１Ａは、樹脂等の非磁性材料から構成されている。このスペーサー１１Ａは、一端側が塞がれた円筒状に形成されている。このスペーサー１１Ａの一端側は、外面が球面状に形成され、この外面が装着部側接続部材５３Ａの凹部５３１Ａの内面と当接する。また、スペーサー１１Ａの内周面には、表示部側接続部材９Ａの溝９４Ａと螺合する螺旋状の溝１１１Ａが形成されている。
【００５１】
以上の接続部１０Ａにおいて、表示部２は、表示部側接続部材９Ａにスペーサー１１Ａが螺合した状態で、スペーサー１１Ａを介して装着部側接続部材５３Ａと当接する。この際、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間には、磁力による吸引力が作用するため、この吸引力により表示部２が装着部５に接続される。
【００５２】
ここで、接続部１０Ａは、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力を調整可能に構成されている。すなわち、スペーサー１１Ａを回転させて、図６の左方向にスペーサー１１Ａを移動させると、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔が狭まり、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力が大きくなる。反対に、図６の右方向にスペーサー１１Ａを移動させると、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔が拡がり、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力が小さくなる。
【００５３】
以上の第２実施形態によれば、接続部１０Ａは、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔を調整可能なスペーサー１１Ａを備えているので、スペーサー１１Ａにより表示部２と装着部５との間隔を調整することができる。このため、表示部２と装着部５との間の磁力による吸引力を調整することができ、装着部５に対する表示部２の接続の強さを調整することができる。
すなわち、吸引力を小さくした状態で表示部２を装着部５に接続した場合は、表示部２が装着部５に弱めに接続されるため、表示部２を装着部５から容易に取り外すことができ、表示部２の着脱を容易に行うことができる。一方、吸引力を大きくした状態で表示部２を装着部５に接続した場合は、表示部２がより強く装着部５に接続されるため、表示部２が移動することを防止することができる。
【００５４】
また、表示部側接続部材９Ａには、螺旋状の溝９４Ａが設けられ、スペーサー１１Ａには、表示部側接続部材９Ａの溝と螺合する溝９４Ａが設けられている。このため、表示部側接続部材９Ａにスペーサー１１Ａを螺合させた状態で、スペーサー１１Ａを回転させることにより、表示部側接続部材９Ａとスペーサー１１Ａとの間隔が変化し、表示部側接続部材９Ａと装着部側接続部材５３Ａとの間隔を調整することができる。このため、表示部２と装着部５との間隔調整を簡単に行うことができ、表示部２と装着部５との間の磁力による接続の強さを容易に調整することができる。
【００５５】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図７は、第３実施形態における頭部装着型表示装置１Ｂの接続部１０Ｂの構成を示す図である。
本実施形態では、第１実施形態に対して、図７に示すように、接続部１０Ｂの構成が異なる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。
【００５６】
具体的に、表示部側接続部材９Ｂは、凹部９５Ｂを有する円筒状の鉄部材で構成されている。この凹部９５Ｂ内には、底面部９２Ｂに向かって複数の溝９６Ｂが形成されている
一方、装着部側接続部材５３Ｂは、凹部５３１Ｂを有する有底円筒状に形成されている。凹部５３１Ｂ内には、円筒状に形成された磁石で構成され、凹部５３１Ｂの底面から突出した凸部５３３Ｂが設けられている。この凸部５３３Ｂには、突出方向に向かって複数のリブ５３４Ｂが設けられている。そして、凸部５３３Ｂには、表示部側接続部材９Ｂが嵌合し、凸部５３３Ｂの磁力により、表示部側接続部材９Ｂが装着部側接続部材５３Ｂに接続される。
【００５７】
ここで、装着部側接続部材５３Ｂには、凸部５３３Ｂの周囲において表示部側接続部材９Ｂ側に延出し、凹部５３１Ｂを構成する第２規制部としての側壁５３８Ｂが設けられている。この側壁５３８Ｂは、表示部側接続部材９Ｂが装着部側接続部材５３Ｂの凸部５３３Ｂに嵌合した状態で、表示部側接続部材９Ｂの周囲を覆うことになる。このため、表示部２の自重や表示部２への衝撃等により、表示部側接続部材９を中心として表示部２が下方に回転しようとしたり、観察者側に回転しようとしたりしても、側壁５３８Ｂが表示部側接続部材９のこれら回転を規制する。このことにより、側壁５３８Ｂは、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることを抑制したり、表示部２が観察者の目の方向に外れることを防止したりする。
【００５８】
以上の第３実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を発揮することができる。
また、本実施形態では、装着部側接続部材５３Ｂの側壁５３８Ｂは、表示部側接続部材９Ｂの凸部５３３Ｂの周囲にわたって設けられている。このことにより、表示部側接続部材９を中心とする表示部２の全方向の回転を規制することができるため、表示部２と装着部５との接続が不用意に解除されることをより確実に防止することができる。
【００５９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、表示部２及び導光板３が観察者の片目に対応させてそれぞれ１つずつ設けられていたが、これに限らず、画像を両眼視する構成としても構わない。この際、観察者の両目に対応させて一対の表示部２を装着部５に接続するように構成してもよい。
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、透過型の液晶表示デバイス６１を備えた表示素子６を採用していたが、これに限らず、その他の構成、例えば、反射型の液晶表示デバイスや、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を備えた表示素子を採用しても構わない。また、有機ＥＬデバイス等の自己発光型の表示素子を採用してもよい。
【００６０】
前記実施形態では、頭部装着型表示装置１は、表示素子６から出射された画像光を導光板３を介して観察者に認識させる虚像表示型であったが、これに限らず、表示素子６から出射された画像光を観察者に直接認識させる直接表示型としてもよい。また、導光部としては、導光板３に限らず、ミラー等の他の構成を採用してもよい。
【００６１】
前記実施形態では、表示部２は、装着部５に対して水平方向に回転可能となっていたが、水平方向の回転であって装着部５に近接する方向の回転を規制するように構成してもよい。このためには、例えば、図８に示すように、フレーム８における表示部側接続部材９の支持部８３よりも導光板３側に、フレーム８から表示部側接続部材９側に延出する延出部８４を設ければよい。この延出部８４は、支持部８３よりもフレーム８からの延出量が大きいため、例えば、表示部２が物に当たって導光板３が装着部５に近接する方向に回転しようとした際、フレーム８が延出部８４に当接する。このことにより、延出部８４は、表示部２が観察者に近接する方向に所定量以上回転することを規制し、導光板３が観察者の目の方向に必要以上に回転することを防止することができる。
【００６２】
前記実施形態では、表示部側接続部材９，９Ａ，９Ｂが鉄部材で構成され、装着部側接続部材５３，５３Ａ，５３Ｂが磁石で構成されていたが、これに限らず、表示部側接続部材９，９Ａ，９Ｂを磁石で構成し、装着部側接続部材５３，５３Ａ，５３Ｂを鉄部材で構成してもよい。
また、表示部側接続部材９，９Ａや装着部側接続部材５３，５３Ａを磁石そのもので構成することが必須ではなく、図９に示すように、磁石９９を埋め込んで構成してもよい。
さらに、表示部側接続部材９，９Ａと装着部側接続部材５３，５３Ａとを、互いに極が異なる磁石で構成してもよく、磁石との間に磁力による吸引力を生じるものであれば、鉄以外の材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイ等の頭部装着型表示装置に利用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ，１Ｂ・・・頭部装着型表示装置、７１・・・投射レンズ、２・・・装着部、５・・・装着部、９，９Ａ，９Ｂ・・・表示部側接続部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ・・・接続部、１１Ａ・・・スペーサー（吸引力調整部材）、５３，５３Ａ，５３Ｂ・・・装着部側接続部材、９１・・・リブ（第１規制部）、５３２・・・溝（第１規制部）、５３６・・・張出部（第２規制部）、５３６Ｂ側壁・・・（第２規制部）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を出射する表示部と、
観察者の頭部に装着される装着部と、
前記装着部に前記表示部を着脱自在に接続する接続部とを備え、
前記接続部は、
前記表示部に設けられた表示部側接続部材と、
前記装着部に設けられた装着部側接続部材とを備え、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材は、前記表示部を磁力により前記装着部に接続する
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、前記頭部装着型表示装置の装着状態において、当該接続部を中心に前記表示部と前記装着部とを上下方向および水平方向の少なくとも２方向に相対回転可能に設けられている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記上下方向の相対回転を規制する第１規制部を備え、
前記水平方向の相対回転は許容可能に構成されている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の頭部装着型表示装置において、
前記第１規制部は、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの他方に設けられ、前記溝に係止されるリブとを備えている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、当該他方の一部を覆う第２規制部を備えている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間に設けられた吸引力調整部材を備え、
前記吸引力調整部材は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間隔を調整可能に構成されている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の頭部装着型表示装置において、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、
前記吸引力調整部材には、前記表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の頭部装着型表示装置において、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備え、前記表示部を前記磁石の磁力により前記装着部に接続する
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項１】
画像光を出射する表示部と、
観察者の頭部に装着される装着部と、
前記装着部に前記表示部を着脱自在に接続する接続部とを備え、
前記接続部は、
前記表示部に設けられた表示部側接続部材と、
前記装着部に設けられた装着部側接続部材とを備え、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材は、前記表示部を磁力により前記装着部に接続する
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、前記頭部装着型表示装置の装着状態において、当該接続部を中心に前記表示部と前記装着部とを上下方向および水平方向の少なくとも２方向に相対回転可能に設けられている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記上下方向の相対回転を規制する第１規制部を備え、
前記水平方向の相対回転は許容可能に構成されている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の頭部装着型表示装置において、
前記第１規制部は、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方に水平方向に設けられた溝と、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの他方に設けられ、前記溝に係止されるリブとを備えている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方から他方側に延出し、当該他方の一部を覆う第２規制部を備えている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の頭部装着型表示装置において、
前記接続部は、
前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間に設けられた吸引力調整部材を備え、
前記吸引力調整部材は、前記表示部側接続部材と前記装着部側接続部材との間隔を調整可能に構成されている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の頭部装着型表示装置において、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの一方には、螺旋状の溝が設けられ、
前記吸引力調整部材には、前記表示部側接続部材の溝と螺合する溝が設けられている
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の頭部装着型表示装置において、
前記表示部側接続部材および前記装着部側接続部材のうちの少なくとも一方は磁石を備え、前記表示部を前記磁石の磁力により前記装着部に接続する
ことを特徴とする頭部装着型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７４３２４（Ｐ２０１３−７４３２４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９６７６（Ｐ２０１１−２０９６７６）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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