特許ウォッチ

公開番号2025119330
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024014177
出願日2024-02-01
発明の名称画像表示装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H04N 5/64 20060101AFI20250806BHJP(電気通信技術)
要約【課題】表示部の角度調整時の操作性が良好で、且つ観察時に表示部の位置がずれにくいヘッドマウント型の画像表示装置を提供する。
【解決手段】使用者の頭部に装着可能な装着部材と、画像を表示する表示部材と、表示部材を装着部材に対し回転軸の周りに回転可能に支持する第1ヒンジ部材と、表示部材を装着部材に対し回転軸の周りに回転可能に支持する第2ヒンジ部材と、を有するヘッドマウント型の画像表示装置であって、第1ヒンジ部材は、表示部材の装着部材に対する角度、及び、装着部材に対する表示部材の回転方向によらず、表示部材を装着部材に対し回転させる操作に対し抵抗となる抵抗トルクを発生させ、第2ヒンジ部材は、表示部材の装着部材に対する角度が所定範囲にある場合に、装着部材に対して表示部材を第1方向に回転させる操作に対し付勢する付勢トルクを発生させ、所定範囲において、抵抗トルクは付勢トルクより大きい。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
使用者の頭部に装着可能な装着部材と、
画像を表示する表示部材と、
前記表示部材を前記装着部材に対し回転軸の周りに回転可能に支持する第１ヒンジ部材と、
前記表示部材を前記装着部材に対し前記回転軸の周りに回転可能に支持する第２ヒンジ部材と、
を有するヘッドマウント型の画像表示装置であって、
前記第１ヒンジ部材は、前記表示部材の前記装着部材に対する角度、及び、前記装着部材に対する前記表示部材の回転方向によらず、前記表示部材を前記装着部材に対し回転させる操作に対し抵抗となる抵抗トルクを発生させ、
前記第２ヒンジ部材は、前記表示部材の前記装着部材に対する角度が所定範囲にある場合に、前記装着部材に対して前記表示部材を第１方向に回転させる操作に対し付勢する付勢トルクを発生させ、
前記所定範囲において、前記抵抗トルクは前記付勢トルクより大きいことを特徴とする画像表示装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記表示部材の前記装着部材に対する角度が前記所定範囲にある場合において、前記抵抗トルクは、前記付勢トルクと、前記表示部材の自重によって発生する回動トルクと、を合わせたトルクより大きい請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１方向は、前記装着部材が前記使用者に装着された状態で前記表示部材を前記使用者の眼に近づける方向である請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示部材は、
前記使用者の右眼に対応する位置に設けられる第１光学系と、
前記使用者の左眼に対応する位置に設けられる第２光学系と、
を有し、
前記回転軸は、前記第１光学系の中心と前記第２光学系の中心を結ぶ直線と平行である請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１ヒンジ部材は、
前記装着部材と前記表示部材の一方に固定される第１固定部と、
前記装着部材と前記表示部材の他方に固定され、前記回転軸の周りに回転可能に前記第１固定部に支持される第１回転部と、
を有し、
前記第１回転部は、前記回転軸と平行に延びる軸部を有し、
前記第１固定部は、前記軸部が挿入される軸孔を有し、
前記軸部の外径と前記軸孔の内径は、前記軸部の外周面と前記軸孔の内周面とが摺動可能な大きさであり、
前記抵抗トルクは、前記軸部の前記外周面と前記軸孔の前記内周面とが摺動する際の摩擦によって生じるトルクである請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記軸部の外径は、前記軸孔の内径に対し締め代を有する請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第２ヒンジ部材は、
前記装着部材と前記表示部材の一方に固定される第２固定部と、
前記装着部材と前記表示部材の他方に固定され、前記回転軸の周りに回転可能に前記
第２固定部に支持される第２回転部と、
前記第２回転部に対し前記回転軸の周りの周方向に回り止めされ、前記第２固定部に対し前記回転軸の周りに回転可能かつ前記第２回転部及び前記第２固定部に対し前記回転軸に平行な軸方向に移動可能に支持される移動部と、
前記移動部を前記第２固定部に押し付ける向きの押圧力を発生させる押圧部と、
を有し、
前記第２固定部は、前記回転軸に垂直の第１端面と、前記回転軸に対し傾いた第１斜面と、を含む第１摺動面を有し、
前記移動部は、前記軸方向で前記第１摺動面に対向する第２摺動面であって、前記回転軸に垂直の第２端面と、前記第１斜面と摺動可能な第２斜面と、を含む第２摺動面を有し、
前記第１斜面は、前記表示部材が前記装着部材に対して前記第１方向に回転する場合の前記移動部の前記第２固定部に対する回転方向に沿って、前記移動部との前記軸方向の距離が長くなる面により構成され、
前記表示部材の前記装着部材に対する角度が前記所定範囲にある場合、前記押圧部の押圧力により前記第２斜面が前記第１斜面に押し付けられ、前記移動部が前記軸方向に前記第２固定部に近づく方向に移動可能、かつ、前記第１方向に対応する方向に前記周方向に回転可能な状態で、前記第２固定部と前記移動部が摺動し、
前記付勢トルクは、前記第１斜面に押し付けられた前記第２斜面が前記第１斜面から受ける反力の前記周方向の成分により生じるトルクである請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示部材が、前記使用者に前記装着部材が装着された状態で前記使用者の眼と正対可能な位置として設定された所定位置にある場合の、前記表示部材の前記装着部材に対する角度を基準角度としたとき、
前記所定範囲は、前記基準角度を中心とする範囲である請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記所定範囲は、前記基準角度を中心として－１５°～＋１５°の範囲である請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記表示部材の前記装着部材に対する角度が前記所定範囲にない場合、前記押圧部の押圧力により前記第２端面が前記第１端面に押し付けられ、前記移動部が前記軸方向に移動せず、かつ、前記周方向に回転可能な状態で、前記第２固定部と前記移動部が摺動し、
前記表示部材の前記装着部材に対する角度が前記所定範囲にない場合において、前記抵抗トルクと、前記第１端面と前記第２端面とが摺動する際の摩擦によって生じる摩擦トルクと、を合わせたトルクは、前記表示部材の自重によって発生する回動トルクより大きい請求項７に記載の画像表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特に使用者の頭部に装着時の角度調整機構に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
使用者（ユーザ、観察者）の頭部に装着する画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ：ＨＭＤ）が知られている。ＨＭＤを使用すれば、手軽に映像を大画面で見たり立体視したりすることができる。そのため、ＨＭＤは、人工現実感（バーチャルリアリティ：ＶＲ）及び複合現実感（ミックスドリアリティ：ＭＲ）を体験可能な機器として使用されている。
【０００３】
ＭＲを実現するためのＨＭＤは、使用者の左右の眼に対応した被写体の画像を取り込むための撮影部と、該撮影部により撮影された画像とＰＣにより作成された３ＤＣＧ画像とを重畳し表示するための小型の液晶パネル等の表示素子と、を有する。また、ＨＭＤは、表示素子に映された映像を拡大して使用者に投影するための表示光学系を有する。ここでＰＣはＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒの略であり、３ＤＣＧはＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓの略である。
【０００４】
使用者がＨＭＤを用いて良好な画像の視聴体験を得るためには、使用者の瞳と表示素子及び表示光学系の位置を適切な位置に調整できることが求められる。そのような位置調整機構としては、表示素子と表示光学系とを含む表示部の上部に設けられた角度調整機構であって、使用者の左右の眼球中心を通る軸と平行な軸を中心に表示部を回転させて位置を調整可能なものがある。角度調整機構には、表示部を使用者の視野範囲よりも上方に回転移動させることが可能なものもある。このような角度調整機構を有するＨＭＤでは、使用者がＨＭＤを介さずに現実空間を視認したい場合に、ＨＭＤを頭部から外す必要がないという利便性がある。
【０００５】
例えば、特許文献１では回動抵抗トルクを一様にするヒンジ部材を使用して、表示部の位置を良好に調整し得るＨＭＤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平１１－２８２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、広画角化や光学性能を向上させるために表示部全体の重量が増加してくると、表示部の位置を保持するために、必要となるヒンジ部の回動抵抗トルクが増加する。回動抵抗トルクが増加すると、使用者がヒンジ部から離れた箇所を把持して表示部の位置調整しているときに、使用者が把持している箇所とヒンジ部との間で表示部の装置本体に弾性変形が発生する。使用者が良好な位置に表示部を移動させても、手を離すと弾性変形が解消され、表示部の位置が調整した位置からずれてしまうことがある。また、表示部を移動させるために必要な操作力も大きくなり、ユーザビリティが低下することがある。一方、回動抵抗トルクを小さくすると、観察中に頭部を動かして表示部の姿勢が変化した際に、ヒンジ部が表示部の自重を支えられず、表示部が良好な位置からずれてしまうことが起こりうる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、表示部の角度調整時の操作性が良好で、且つ観察時に表示部の位置がずれにくいヘッドマウント型の画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、使用者の頭部に装着可能な装着部材と、
画像を表示する表示部材と、
前記表示部材を前記装着部材に対し回転軸の周りに回転可能に支持する第１ヒンジ部材と、
前記表示部材を前記装着部材に対し前記回転軸の周りに回転可能に支持する第２ヒンジ部材と、
を有するヘッドマウント型の画像表示装置であって、
前記第１ヒンジ部材は、前記表示部材の前記装着部材に対する角度、及び、前記装着部材に対する前記表示部材の回転方向によらず、前記表示部材を前記装着部材に対し回転させる操作に対し抵抗となる抵抗トルクを発生させ、
前記第２ヒンジ部材は、前記表示部材の前記装着部材に対する角度が所定範囲にある場合に、前記装着部材に対して前記表示部材を第１方向に回転させる操作に対し付勢する付勢トルクを発生させ、
前記所定範囲において、前記抵抗トルクは前記付勢トルクより大きいことを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば表示部の角度調整時の操作性が良好で、且つ観察時に表示部の位置がずれにくいヘッドマウント型の画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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