(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、人間の両眼の間隔は個人ごとに異なっており、特許文献1の頭部着用画像表示装置や特許文献2の表示装置のように両眼のすぐ前に配置した光学要素やディスプレイ部から両眼に対して画像光を投光する構成においては、両眼の間隔のわずかな違いによって、使用者の眼における投光位置がずれてしまうため、これによって使用者の視覚がとらえる画像が異なってしまうおそれがある。
【0006】
画像表示装置のさまざまな利用態様の1つとして、使用者の活動中において必要に応じて画像表示装置による表示を確認する場合がある。例えば、博物館で見学をしている際に、所望のタイミングで展示物の情報を、画像表示装置の表示によって確認する場合がある。この場合、画像表示装置の表示を見ていないときは、歩行のためや展示物を見るために視界を確保しておく必要がある一方で、展示物の情報を得たいときには迅速に画像観察が可能となることが求められる。しかしながら、特許文献1の頭部着用画像表示装置や特許文献2の表示装置においては、装置の画像表示と周辺環境の視界を同時に確保したり、直ちに切り替えることは困難であった。
【0007】
そこで本発明は、使用者の両眼の間隔の違いに影響を受けることなく、高い品質の画像表示を行うことができ、かつ、画像表示と周辺環境の視界を確保することができる画像表示装置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】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、対象者の頭部に装着される装着具と、角度調整機構を介して装着具に保持され、対象者の眼に対して画像を投映する投映ユニットとを備え、投映ユニットは、画像を生成する画像生成部と、画像生成部を挟んで配置され、画像生成部で生成された画像を対象者の両眼のそれぞれに向けて投映する投映部と、投映部の間隔を調整可能とする間隔調整部とを備え
、間隔調整部は、投映部から延びるように設けられた調整部材と、調整部材が、投映部の配置方向に沿って変位可能となるように案内する案内部材とを備えることを特徴とする。
【0010】
本発明の画像表示装置において、案内部材は、投映部の配置方向における、調整部材の変位を所定範囲内に規制する規制部を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明の画像表示装置において、角度調整機構は、装着具に対する投映ユニットの角度を上下に変更可能とすることを特徴とする。
【0012】
本発明の画像表示装置において、画像生成部で生成された画像は、投映部に設けられた有機EL素子上に生成されることを特徴とする。
【0013】
本発明の画像表示装置において、投映部は、画像生成部で生成された画像が対象者の左右の眼にそれぞれ投映されるように反射させる反射部材を備えることを特徴とする。
【0014】
本発明の画像表示装置において、装着具は金属の曲げ加工によって形成されていることを特徴とする。
【0015】
本発明の画像表示装置において、対象者の鼻の形状に合わせて弾性変形可能な鼻当て部を有することを特徴とする。
【0016】
本発明の画像表示装置において、画像生成部には、画像を生成するためのデータが外部の電子機器から供給され、装着具には、画像生成部と電子機器とを互いに接続するコードを保持する保持部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る画像表示装置によると、使用者の両眼の間隔の違いに影響を受けることなく、高い品質の画像表示を行うことができ、かつ、画像表示と周辺環境の視界を確保することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図1は、本実施形態に係る画像表示装置10を前方から見た斜視図である。
図2は、画像表示装置10を眼鏡100とともに使用した状態を示す斜視図である。
図3は、画像表示装置10の背面図である。
図4は、本実施形態における投映ユニット40、角度調整機構30、及び、装着具20を斜め後方から見た斜視図であって、投映ユニット40に結合する前の状態を示している。
図1には、基準座標としてX−Y−Z座標が示されている。以下の説明において、
図1などにおけるZ1−Z2方向を上下方向、X1−X2方向を左右方向、Y1−Y2方向を前後方向と称するが、画像表示装置10の姿勢等に応じて任意に設定できる。X1−X2方向とY1−Y2方向は互いに垂直であり、これらを含むX−Y平面はZ1−Z2方向に垂直である。また、上側(Z1側)から下側(Z2側)を見た状態を平面視と言うことがある。
【0020】
図1乃至
図4に示すように、本実施形態に係る画像表示装置10は、対象者の頭部に装着される装着具20と、角度調整機構30を介して装着具20に保持された投映ユニット40とを備える。
装着具20は、弾性を有する金属の板材の曲げ加工によって形成される。装着具20は、対象者の頭部の側部の略全周に沿って装着可能となるように、平面視楕円形状をなしており、その弾性によって上記楕円形状が開閉自在であり、頭部に装着した状態においては上記楕円形状を閉じようとする弾性力によってその位置が保持される。金属の曲げ加工によって装着具20を形成するため、材料の選択が容易であり、かつ、安価に装着具20を製造することができる。装着具20に用いる金属としては、投映ユニット40を確実に保持した状態で、対象者に不快感を与えない程度の締め付け力を維持できる弾性を有するものが好ましく、例えばチタンが挙げられる。
【0021】
図2に示すように、投映ユニット40には、外部の電子機器102に接続されたコード101が接続されている。電子機器102は、ケーブル103を介して携帯型電子機器104(例えばスマートフォン)に接続されている。
図10に示すように、電子機器102は、HDMIレシーバー102aと電源102bを備え、ケーブル103を介して、HDMIレシーバー102aが携帯型電子機器104からHDMI信号(登録商標)を受け取り、投映ユニット40側へ出力する。これによって、携帯型電子機器104から、電子機器102を介して、投映ユニット40に対して画像を生成するためのデータが送出される。ここで、
図10は、画像表示装置10の機能ブロック図である。
また、電源102bは、携帯型電子機器104に対して電力を供給する。画像表示装置10は、コード101を通じて電子機器102から電力の供給を受けるが、内部に電源(不図示)を備えるようにしてもよい。また、電子機器102に代えて画像表示装置10内にHDMIレシーバーを設けてもよい。
【0022】
図1乃至
図4に示すように、コード101は、装着具20の途中において曲げ加工によって設けられた保持部21に係止されるように引き回され、かつ、引き回しの途中において装着具20に設けた複数のフック部22に係止されている。これによって、コード101は装着具20に沿って延びるように配置されるため、装着具20の装着状態を乱すことがなく、かつ、画像表示や対象者の動作の妨げとなることがない。また、コード101の先端は、投映ユニット40の本体部41に設けた導入孔43内に挿通され、本体部41内に配置された複数の集積回路からなる画像生成部44(
図10参照)に対して電気的に接続される。
【0023】
図4に示すように、角度調整機構30は、装着具20に固定された支持材31と、軸部材33を介して支持材31に支持された長板材32とからなり、長板材32は軸部材33を中心として上下(
図1乃至
図4の上下方向)に揺動可能とされている。支持材31及び長板材32は、投映ユニット40の位置を維持できるような硬性を有する材料、例えば金属やプラスチックで形成する。軸部材33の先端部、すなわち装着具20から遠い位置の端部には、投映ユニット40の本体部41に設けた結合部42との結合に用いられる結合孔部34が左右方向に沿って貫通するように設けられている。この結合孔部34を介して、長板材32と投映ユニット40とを互いに結合させることにより、装着具20に対する投映ユニット40の角度が上下に変更可能となる。したがって、角度調整機構30を用いることにより、装着具20を頭部に装着したときに、投映ユニット40を対象者の眼の高さに配置した状態と、投映ユニット40を眼よりも高い位置に配置した状態とを任意に選択することができる。ここで、眼よりも高い位置としては、長板材32の角度に応じた任意の複数の位置を選択することができる。
【0024】
装着具20には鼻当て部36が設けられている。鼻当て部36は、上端が装着具20に固定された線状の支持部35の下端に設けられており、左右に二股に分かれた形状を有する。支持部35は、下端側ほど後方(装着具20を装着した対象者側)へ向かうような湾曲形状をなしている。支持部35と鼻当て部36は変形可能な弾性を有する材料、例えば金属やプラスチックで構成され、一体で成形してもよいし、別体でそれぞれ形成してもよい。支持部35は、その弾性によって、鼻当て部36を対象者の鼻に対して適切な前後方向の圧力で接触させる。鼻当て部36は、その弾性によって、鼻の形状に合わせて変形する。これらにより、鼻当て部36が適切な圧力で鼻に確実にフィットするため、装着具20の位置が保持されやすくなる。なお、支持部35及び鼻当て部36は、
図2に示すように、眼鏡100を装着した状態でも使用可能なように、支持部35及び鼻当て部36が眼鏡100と干渉しないような十分な長さで構成されている。したがって、本実施形態に係る画像表示装置10は、眼鏡100を装着した状態でも使用することができる。
【0025】
図5は、投映ユニット40の構成を示す斜視図、
図6は、
図5に示す投映ユニット40において、カバー41aを外した状態を示す斜視図である。
図5又は
図6に示すように、投映ユニット40は、画像生成部44を内蔵した本体部41と、本体部41を左右方向において挟むように配置された一対の投映部50a、50bとを備える。上記結合部42は、本体部41の外囲を覆うカバー41aの後部に設けられている。結合部42には、左右方向(X1−X2方向)に沿って貫通した貫通孔42aが設けられ、貫通孔42aと、角度調整機構30の結合孔部34とにピンを挿通させることによって、投映ユニット40が角度調整機構30に対して上記ピンを中心として揺動可能となり、上下に角度変更可能となる。
【0026】
図6においては、カバー41aを外した状態が示されており、投映ユニット40の上部及び前部に画像生成部44を構成する複数の集積回路がそれぞれ配置されている。
図10に示すように、画像生成部44は、FPGA44a(Field−Programmable Gate Array)と、ROM44b(Read Only Memory)と、PLL44c(Phase Locked Loop)とを有する。
【0027】
FPGA44aは、HDMIレシーバー102aからの信号に基づいて画像信号を生成する。この画像信号は、ROM44bに予め保存されたテーブル等の情報に基づいて生成される。生成された画像信号は、2つのLVDS(Low voltage differential signaling)を介して、一対の有機EL素子51a、51bへそれぞれ出力され、これらの有機EL素子51a、51bには、携帯型電子機器104から出力された信号に対応する画像がそれぞれ表示される。2つの有機EL素子51a、51bのそれぞれへ出力する信号の位相は、PLL44cからFPGA44aへ送られる同期信号にしたがって同期される。
【0028】
一対の有機EL素子51a、51bは、一対の投映部50a、50b内にそれぞれ配置されている。これらの投映部50a、50bが有する部材やその配置順序・位置などは、本体部41に関して左右対称である。例えば、後側には、カバー部材55a、55bがそれぞれ配置され、これらの前側にはプリズムを内包した筐体53a、53bがそれぞれ配置されている。ここでは右側(X2側)の第1投映部50aについてのみ説明するが、左側(X1側)の第2投映部50bも左右対称の同様の構成を有する。
【0029】
図7と
図8は第1投映部50aの分解斜視図であって、見る角度を変えたものである。
図9は第1投映部50aの斜視図である。
図7乃至
図9に示すように、第1投映部50aは、プリズム54aを内包する筐体53aを備える。筐体53aは、光を透過させず、かつ、防水・防塵性を備えた材料、例えばプラスチックで構成され、左側(X1側)と後側(Y2側)に開口部56a、57aをそれぞれ備える。左側の第1開口部56aには、固定枠52a、有機EL素子51a、リング材70a、及び、蓋材64aがそれぞれ配置され、後側の第2開口部57aには、カバー部材55aが配置される。
【0030】
第1有機EL素子51aは、表示範囲の外側の周縁部が固定枠52aに固定され、固定枠52aが筐体53aの第1開口部56aに固定されることによって、第1有機EL素子51aが筐体53aに固定される。さらに、第1有機EL素子51aの裏面(左側の面)を覆うように蓋材64aが配置されている。蓋材64aの裏面(左側の面)からは、板状の第1調整部材65aが左右方向に沿って延び出ている。
図9に示すように、筐体53aの第1開口部56aから、固定枠52a、第1有機EL素子51a、及び、蓋材64aの外周面を覆うように、リング材70aが配置されている。リング材70aは、伸縮性と非透水性を有する材料、例えばゴムで構成されているため、覆っている各部材への水、ちり、ほこりなどの侵入を防止することができる。リング材70aは固定強度等の観点から、断面がX状のXリングを用いることが好ましい。
【0031】
第1有機EL素子51aで生成された画像に対応する光(画像光)は、第1開口部56aから筐体53a内へ進行し、筐体53a内に配置されたプリズム54aで屈折されて、第2開口部57aから出射される。なお、第1開口部56aからの入射光を第2開口部57aから出射できれば、プリズム以外の反射部材としての光学素子、例えば、反射ミラーを用いても良い。また、第1有機EL素子51aにおける画像の解像度、プリズム54aの仕様、対象者の眼に投映される画像の仕様などに応じて、コリメートレンズその他のレンズ、光拡散素子などを併用してもよい。また、第1開口部56aへ画像光を与えることができれば、有機EL素子に代えて、それ以外の素子を用いることもできる。
【0032】
第2開口部57aには、これを覆うようにカバー部材55aが配設されている。カバー部材55aは、高い光透過性と、防水・防塵性を備えた材料、例えばプラスチックで構成する。カバー部材55aから第2開口部57aの外周面を覆うように、リング材70aと同様のリング材を配置すると、防水・防塵性を高めることができる。また、カバー部材55aにレンズ機能を持たせてもよく、例えば、プリズム54aからの出射光の集光位置を調整することもできる。
【0033】
以上の構成の第1投映部50a、及び、この第1投映部50aと対称な構成の第2投映部50bは、
図6、
図12、及び
図13に示すように、フレーム部45の左右端にそれぞれ結合されている。フレーム部45内には後述の間隔調整部60が収容され、この間隔調整部60は上側と前側が、画像生成部44を実装した基板によって覆われ、さらに、その外側がカバー41aで覆われている。これにより、投映ユニット40と、その左右両側の一対の投映部50a、50bは、内部へ水、ほこり、塵などが侵入しないような密閉された構造となる。さらに、投映ユニット40と、一対の投映部50a、50bとの接合部をそれぞれ覆うように、伸縮性を備えた一対のリング材70a、70bをそれぞれ配設しているため、左右の投映部50a、50bの間隔を変化させたときも、内部へ水、ほこり、塵などが侵入することを防ぐことができる。
【0034】
第1有機EL素子51aで生成された画像は第1投映部50aから、また、第2有機EL素子51bで生成された画像は第2投映部50bから、画像表示装置10を装着した対象者の両眼に対してそれぞれ投映され、これらの投映によって表示された画像を対象者は観察可能となる。
ここで、2つの投映部50a、50bから投映される画像は、対象者の眼の網膜の所定範囲に到達すればよいため、投映部50a、50bはこれに対応する程度の大きさを有していれば良く、眼の視界を全面的に覆うような大きなサイズにする必要がない。投映部50a、50bをこのように小型化することから、画像表示装置10を眼の前に配置した状態であっても、その両端側から外部の光景を視認することが可能となる。
【0035】
図11は投映ユニット40における間隔調整部60の部分を分解して示す斜視図である。
図12は間隔調整部60を分解して示す斜視図である。
図11と
図12に示すように、間隔調整部60は、2つの調整部材65a、65bと、上下方向において一対の調整部材65a、65bの間に配置された中間部材63と、中間部材63及び一対の調整部材65a、65bを上下から挟む、一対の案内部材61、62とを備える。
【0036】
第1調整部材65aは、右側の第1投映部50aに設けた蓋材64aから左右方向に沿って左側の第2投映部50b側へ延び出ている。第2調整部材65bは、第1調整部材65aとは略左右対称に、第2投映部50bに設けた蓋材64bから左右方向に沿って第1投映部50a側へ延び出ている。これらの調整部材65a、65bには、その厚み方向(上下方向)に貫通する長穴165a、165bがそれぞれ設けられている。これらの長穴165a、165bは、左右方向、すなわち一対の投映部50a、50bの配置方向に沿って延びるように設けられている。
【0037】
第2調整部材65bは第1調整部材65aよりも上側に配置され、上下方向において一対の調整部材65a、65bの間には中間部材63が配置されている。中間部材63の下面には下側へ延びる第2突起部63a(規制部)が設けられている。この第2突起部63aは、第1調整部材65aの長穴165aに対応する位置に設けられている。
【0038】
第2調整部材65bの上側に配置された第2案内部材62の下面には、第2調整部材65bの幅(前後方向の長さ)に対応した幅を有する案内凹部62aが設けられ、この案内凹部62aには、下側へ延びる第1突起部62b(規制部)が設けられている。第1突起部62bは、案内凹部62a内に第2調整部材65bを収容したときにその長穴165b内に挿通される位置に設けられている。
【0039】
第1調整部材65aの下側に配置された第1案内部材61の上面には、第1調整部材65aの幅(前後方向の長さ)に対応した幅を有する案内凹部61aが設けられている。中間部材63の第2突起部63aは、第1案内部材61の案内凹部61aに第1調整部材65aを収容したときにその長穴165a内に挿通される位置に設けられている。
【0040】
一対の案内部材61、62、及び、中間部材63は、一対の調整部材65a、65bを間に介在させた状態で、フレーム部45に対して固定される。このとき、第2調整部材65bは第2案内部材62の案内凹部62a内で左右方向に摺動移動可能であり、第1調整部材65aは案内凹部61a内で左右方向に摺動移動可能である。したがって、画像表示装置の使用者(対象者)が2つの投映部50a、50bをそれぞれ独立して左右方向に沿って動かすことが可能となり、自身の両眼の間隔に合わせた位置に、2つの投映部50a、50bをそれぞれ配置できるため、高品質の画像を観察することが可能となる。
【0041】
図13は、左右の投映部50a、50bを最も近づけた状態を示す平面図、
図14は、左右の投映部50a、50bを最も離した状態を示す平面図である。
第2調整部材65bの長穴165bには第1突起部62bが挿通されている。このため、第2調整部材65bの左右方向の変位は、第1突起部62bによって所定範囲に規制される。同様に、第1調整部材65aの長穴165aには第2突起部63aが挿通されているため、第1調整部材65aの左右方向の変位は、第2突起部63aによって所定範囲に規制される。これらにより、
図13に示すように2つの投映部50a、50bが互いに最も近づいた状態と、
図14に示すように2つの投映部50a、50bが互いに最も離れた状態との間の所定範囲で2つの投映部50a、50bを変位させることができる。
図13に示す状態においては、第1突起部62bが、第2調整部材65bの長穴165bの最も左側の内面に当接し、かつ、第2突起部63aが、第1調整部材65aの長穴165aの最も右側の内面に当接している。
図14に示す状態においては、第1突起部62bが、第2調整部材65bの長穴165bの最も右側の内面に当接し、かつ、第2突起部63aが、第1調整部材65aの長穴165aの最も左側の内面に当接している。
なお、2つの投映部50a、50bはこれら2つの状態の間の変位状態とすることもできる。
【0042】
なお、一対の調整部材65a、65bを左右方向に案内できれば、上述の構成以外の構成、例えば、中間部材63に案内溝を設ける構成も可能である。また、一対の調整部材65a、65bの変位を規制できれば、上述の構成以外の構成、例えば、案内凹部61a内や中間部材63の上面に規制部としての突起部を設けても良い。
【0043】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
(1)投映ユニット40が角度調整機構30を介して装着具20に保持されているため、対象者である使用者の頭部に画像表示装置10を装着した後に投映ユニット40を上下に揺動させることができる。これにより、使用者が見やすい位置に投映ユニット40を配置することが可能となり、例えば、画像表示装置10の画像のみをみたい場合には眼の正面に配置し、また、画像表示装置10の画像だけでなく、周辺の視界も十分に確保したい場合には、投映ユニット40を眼より上方に配置する。また、投映ユニット40を上下位置によって使用者の眼からの距離が変わるため、投映ユニット40を上下に動かすことによって、使用者の視力に合わせた位置にすることができる。しかして、投映ユニット40は、全体として小型に構成されているため、装着した状態であっても両端側から外部の光景を視認することができ、投映ユニット40による画像を装着した状態で視認し確認することができる。
【0044】
(2)一対の投映部50a、50bの間隔を調整可能とする間隔調整部60を設けているため、使用者の両眼の間隔に合わせて、左右それぞれの眼の正面に一対の投映部50a、50bのそれぞれを配置できる。これにより、一対の投映部50a、50bのそれぞれから両眼の最適な位置に画像を投映することができ、高品質の画像表示が可能となる。
【0045】
(3)一対の投映部50a、50bのそれぞれから、他方の投映部側へ延びるように一対の調整部材65a、65bを設け、これらが一対の投映部50a、50bの配置方向(左右方向)に沿って変位可能となるように案内する案内部材61、62を配設したため、使用者が容易に、所望の位置に、一対の投映部50a、50bを変位させることができる。
【0046】
(4)一対の調整部材65a、65bの変位を所定範囲内に規制する規制部として、2つの突起部62b、63aを設けたため、一対の投映部50a、50bの変位の範囲を限定できる。これにより、投映部50a、50bと本体部41との接続部分の防水・防塵性を確保しやすくなり、また、投映部50a、50bが本体部41から外れる不具合を防止できる。
【0047】
(5)画像生成部44で生成された画像を、一対の有機EL素子51a、51b上に生成させている。有機EL素子は薄型に形成できるため、投映部50a、50bの小型化・軽量化に資する。
【0048】
(6)装着具20を金属の曲げ加工によって形成しているため、製造コストを抑えることができる。
【0049】
(7)装着具20に鼻当て部36を設けることによって、使用者の鼻の形によらずに適度な圧力で装着させることができる。なお、支持部35及び鼻当て部36は、眼鏡100を装着した状態でも使用可能なように、支持部35及び鼻当て部36が眼鏡100と干渉しないような十分な長さで構成されている。したがって、本実施形態に係る画像表示装置10は、眼鏡100を装着した状態でも使用することができる。
【0050】
(8)装着具20にコード101を保持する保持部21とフック部22が設けられているため、コード101は装着具20に沿って延びるように配置される。これにより、装着具20の装着状態を乱すことがなく、かつ、画像表示や対象者の動作の妨げとなることがない。
なお、以上の説明においては、一対の投映部50a、50bを設け、これに対応して一対の調整部材65a、65bを設けていたが、投映部や調整部材の数はこれに限定されない。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。