JPH06289318A

JPH06289318A - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: JPH06289318A
Application number: JP7595293A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Uchiyama; 正一内山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-04-01
Filing date: 1993-04-01
Publication date: 1994-10-18
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP3368614B2

Abstract

(57)【要約】【目的】頭部装着型液晶表示装置において、視線を検
出する視線検出装置を設け、観賞者の視線方向に応じ
て、表示駆動回路をＯＮ、ＯＦＦすることにより、消費
電力を節約し、かつ外界像に対する外乱をなくす。【構成】頭部装着型表示装置の保持手段１０３に、Ｌ
ＥＤユニット１０８およびＣＣＤユニット１０９からな
る視線検出装置を配置して観賞者の視線を検出し、その
視線方向に応じて表示駆動回路をＯＮ、ＯＦＦする。【効果】消費電力の節約がはかれ、かつ外界像に対す
る外乱がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観賞者の視線の方向に
応じて表示画像をコントロールする頭部装着型表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、映像およびデータディスプレイの
携帯性を高める要請に応えるため、頭部装着型表示装置
が提案されている。これらの代表的な例として、米国特
許５１６２８２８などが上げられる。この例にしたがっ
て、図６を用いて頭部装着型液晶表示について説明す
る。

【０００３】図６（Ａ）は、頭部装着型表示装置を観賞
者が装着したときの側面図、図６（Ｂ）は、その正面図
である。観賞者の頭部６０１に保持手段６０３、バック
ライト６０４、透過型液晶パネル６０５、拡大ミラー６
０６からなる頭部装着型表示装置が装着されている。ま
た、保持手段６０３は、ツル６０７により頭部６０１に
装着されている。なお、保持手段６０３は、透明なシー
トからなるものであり、ファッション性、携帯性などを
考慮された形状となっている。

【０００４】保持手段６０３に保持されている透過型液
晶パネル６０５は、ＴＶチューナーやビデオデッキ、コ
ンピューター等から伝送されてくる映像信号により駆動
され、画像表示面に画像を形成している。透過型液晶パ
ネル６０５は、拡大ミラー６０６に対して虚像を形成す
る位置に配置されているために、光学系の光軸６０９に
沿って拡大ミラー６０６を通して透過型液晶パネル６０
５に形成された画像を見る観賞者は、あたかも、前方に
大画面画像が存在するように感じる。

【０００５】ただし、この構成においては、観賞者の目
６０３が矢印６０８方向に視線を向けている時は、拡大
ミラー６０５が視野の周辺部に存在するために、前記大
画面をはっきりと見ることはない。観賞者の目６０３が
光学系の光軸６０８方向に視線を向けた時に前記大画面
をはっきりと見ることができる。従って、観賞者が、外
界を見たいときは、視線を前方、すなわち矢印６０８方
向に向ければ良く、画面を見たいときは視線を光軸６０
９方向に向ければ良いのである。

【０００６】この様な表示方法により、頭部装着型液晶
表示装置は、前述の要請に応え得るのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この頭部装着
型表示装置には、その本来の目的に反する問題点があ
る。その一つが消費電力の問題である。液晶表示装置
は、画像表示のためにバックライトを必要とするが、そ
のバックライトの消費電力が大きい。従って頭部装着型
表示装置を長時間使用するに当たっては、電源を大型な
ものとせざるを得ず、そのため本来の携帯性を高めると
いう目的に反することになる。

【０００８】もう一つの問題は、表示画像が、観賞者の
観視像におよぼす外乱の問題である。観賞者が、正面に
視線を向けて外界像を観視しようとする際に、その視野
の周辺部には必ず表示画像が見えている。それは観賞者
にとっては外乱と感じられるため、外界像に集中するこ
とが難しくなってしまう。その問題をなくすために、表
示画像の表示位置を観賞者の視野の更に外側に配置する
と、今度は表示画像を観賞する際に、視線を大きく動か
さなければならず、それは、観賞者に多大の負担をかけ
ることとなってしまう。

【０００９】本発明は上記課題を解決するために為され
たものであり、その目的とするところは、消費電力が少
ない頭部装着型液晶表示装置を提供することにある。更
に他の目的は、観賞者が表示画像を見たいときのみ表示
を可能とし、外界像を見るときには、表示画像がその外
乱要因とならないようにした頭部装着型表示装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の頭部装着型表示装置は、観賞者の頭部に装
着して、拡大光学手段を介して表示装置の拡大表示画像
を観賞する頭部装着型表示装置において、観賞者の視線
を検出する視線検出装置、表示装置、拡大光学手段、表
示駆動回路を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、前記観賞者の視線を検出する視線検
出装置により検出された視線方向に応じて、表示駆動回
路のスイッチをＯＮ、ＯＦＦする事を特徴とする。

【００１２】また、前記観賞者の視線を検出する視線検
出装置により検出された視線方向に応じて、表示用光源
のスイッチをＯＮ、ＯＦＦする事を特徴とする。

【００１３】また、前記拡大表示画像は、観賞者が正面
に視線を向けたときに、その視野の周辺部に表示される
ことを特徴とする。

【００１４】また、観賞者の頭部に装着して、拡大光学
手段を介して表示装置の拡大表示画像を観賞する頭部装
着型表示装置において、観賞者の視線を検出する視線検
出装置、表示装置、拡大光学手段、表示駆動回路を備
え、かつ前記、視線検出装置は、光源手段、結像光学手
段、画像センシング手段からなることを特徴とする。

【００１５】また、前記光源手段および画像センシング
手段は、それぞれＬＥＤ、ＣＣＤであることを特徴とす
る。

【００１６】また、前記光源手段から放射された光波
が、装着者の眼球で反射した後、前記結像光学手段を介
して前記画像センシング手段に入射するように、前記光
源手段、前記結像光学手段、前記画像センシング手段を
配置したことを特徴とする。

【００１７】また、観賞者の頭部に装着して、拡大光学
手段を介して表示装置の拡大表示画像を観賞する頭部装
着型表示装置において、観賞者の視線を検出する視線検
出装置、表示装置、拡大光学手段、表示駆動回路を備
え、かつ左右の一方の目に対して表示装置、拡大光学手
段を配置し、他の一方の目に対して視線検出手段を配置
していることを特徴とする。

【００１８】

【実施例】

（実施例１）本発明の第１の実施例を図１および図２に
沿って説明する。図１は第１の実施例の全体構成を示す
ものである。ここで、従来の技術と全く同様の構成要
素、すなわち保持手段１０３、バックライト１０４、透
過型液晶パネル１０５、拡大ミラー１０６、ツル１０７
は、図面を見やすくするために点線で示してある。

【００１９】また、実線で示してある構成要素は、ＬＥ
Ｄユニット１０８およびＣＣＤユニット１０９からなる
視線検出装置である。ＬＥＤユニットは２個のＬＥＤお
よびその駆動回路からなり、ＣＣＤユニットは結像レン
ズおよびＣＣＤの駆動回路からなる。また、ＬＥＤユニ
ットから放射された２つの光束１１０（ここではそれら
の光束を代表する２本の光線で示してある）が、観賞者
の目１０２で反射した後、ＣＣＤユニット１０９に入射
するように、ＬＥＤユニットとＣＣＤユニットの配置を
調整してある。

【００２０】次に、この視線検出装置の視線検出原理に
ついて図２を用いて説明する。図２（Ａ）は、説明をし
やすくするために、ＬＥＤユニット内のＬＥＤアレイ２
０１、ＣＣＤユニット内の結像レンズ２０２およびＣＣ
Ｄ２０３、観賞者の目２０４、の３要素の相対位置を示
したものである。

【００２１】ＬＥＤアレイから放射された２本の光束２
０７は、目２０４の反射点２０５および２０６で反射し
た後に結像レンズ２０２を介してＣＣＤ２０３に入射す
る。ここで、結像レンズ２０２は目２０４の実像がＣＣ
Ｄ２０３に結像するようにその焦点距離を調整してあ
る。このような配置により、ＣＣＤ２０３上に結像する
像は図２（Ｂ）に示すものとなる。すなわち、目２０４
の内部にＬＥＤアレイからの光束の反射点２０５、２０
６が存在するような像となる。

【００２２】この像において、視線の方向をいかに検出
するかを説明する。観賞者が画像を見ようとして、視線
を真下に落としたときは、黒目は実線で示す２０８のよ
うな位置にある。ここでは、反射点２０５、２０６は２
つとも黒目の中に存在するようになる。一方、観賞者が
まっすぐ前を見たり、斜め下を見たりしたときは、前者
では黒目は点線で示す２０９の位置にあり、後者では２
１０の位置にある。すると、前者では黒目の中に反射点
２０５、２０６は存在せず、後者では一方の反射点２０
５のみが存在することになる。

【００２３】従って、黒目と２つの反射点２０５、２０
６の相対位置を知れば観賞者の視線がどちらを向いてい
るか検出できることになる。このような処理は、ＣＣＤ
から出力される画像データーを、画像処理することによ
り容易に実現できる。

【００２４】そこで、視線検出装置により観賞者の視線
を検出し、それが真下を向いているときにはバックライ
ト電源スイッチをＯＮにし、それ以外の方向に視線が向
いているときはＯＦＦにするようにする。

【００２５】図３は、本発明の駆動回路のブロックを説
明したものである。バックライト３０１は電源配線３０
８を通じて、駆動回路に接続されている電源３０７から
電力の供給を受けている。また、バックライト用電源配
線には電源スイッチ３１１が設けられている。視線検出
装置３０３から送られてくる視線方向に関する信号に応
じて、パワーダウンコントローラはスイッチング用配線
３１０を通じて電源スイッチ３１１を、ＯＮ、ＯＦＦす
る。

【００２６】このようにすれば、頭部搭載型表示装置を
長時間使用するときでも、画像を見る必要がないとき
は、自動的にバックライト電源が切れているため、消費
電力を大幅に節約できる。すなわち、電源を小型なもの
にでき、頭部搭載型表示装置の携帯性を更に高めること
ができるのである。

【００２７】さらには、画像を見る必要がないときに
は、表示装置の画像は見えないので、観賞者の観視像に
は外乱要因がなくなる。

【００２８】この構成では、駆動回路３０５が常にＯＮ
状態になっているので、すばやい画面のＯＮ、ＯＦＦが
可能であり、例えば、ビデオカメラのビューファインダ
ー用途や、スポーツ観戦をするときの補助的なテレビ観
賞などの用途に最適である。

【００２９】（実施例２）図４のブロック図は、本発明
の第２の実施例を示すもので、視線検出により駆動回路
電源をＯＮ、ＯＦＦする実施例である。

【００３０】この例では、パワーダウンコントローラ４
０４により、駆動回路電源４０７のスイッチ４１０をＯ
Ｎ、ＯＦＦする。実施例１では、駆動回路は常時ＯＮと
なっているが、この実施例では、視線方向により駆動回
路４０５の電源もＯＦＦとなるので更なる消費電力の抑
制をはかることができる。

【００３１】ただし、この例ではスイッチをＯＮした時
に駆動回路、ＬＣＤの立ち上がりに時間を要するために
瞬時の画像表示を行うことはできない。その点を考慮す
ると、一度画像を見始めると長時間画像を見続け、一度
見るのをやめるとしばらく見ないような用途、例えばＡ
Ｖ用途、遠隔監視用途などに向いている。

【００３２】（実施例３）これまでの実施例で述べた頭
部装着型表示装置においては、視線検出装置におけるＬ
ＥＤユニットとＣＣＤユニットの配置を、ある特定のも
のに限定して説明してきたが、実際はこれに限定される
ことはなく、様々な配置により、新しい特徴を持った頭
部装着型液晶表示装置を実現することができる。これら
の例を、図５を用いて説明する。

【００３３】図５（Ａ）は、ＬＥＤユニット５０７を目
５０２に対して鼻側の下部、ＣＣＤユニット５０８を目
５０２に対して耳側の上部に配置した例である。このよ
うな配置にすることにより、実施例１の場合に比べて、
目５０２の耳側下部に対する視野が広がる。このような
配置の変更は、ＬＥＤユニットから放射された光束が目
で反射した後、ＣＣＤユニットに入射するという原則を
満たす限り、いくらでもとり得るものであり、装着者の
好み（心理的に視線検出装置の位置が気になるなど）や
用途（例えば、自動車の後方監視に使用する場合は、安
全上の理由から耳側の下方に対する視野は広くとってお
くべきであろう）に応じて、使い分ければよい。

【００３４】図４（Ｂ）は、ＬＥＤユニット５０７とＣ
ＣＤユニット５０８を画像を観賞する目５０２とは反対
側の目５０９に配置したものである。人間の目は、左右
が全く勝手な方向に動くということがないので、このよ
うに画像を観賞する目とは反対の目５０９の視線を検出
しても、充分に本発明の目的を達成できるのである。こ
の配置の大きな特徴は、各構成要素が保持手段にバラン
スよく配置されているので、装着性が高いということに
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、頭
部搭載型表示装置において、装着者の視線を検出する装
置を備え、装着者の視線方向に応じて装置電源のＯＮ、
ＯＦＦを行うことにより、消費電力の少ない頭部搭載型
表示装置を実現でき、それにより頭部搭載型表示装置の
携帯性を高めることができる。

【００３６】また、観賞者が前方を注視するときは自動
的に表示をＯＦＦとするため、観視像に外乱が少ない頭
部装着型表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の頭部装着型表示装置の構成
図。

【図２】本発明の実施例１の視線検出装置の構成図。

【図３】本発明の実施例１の駆動回路のブロック図。

【図４】本発明の実施例２の駆動回路のブロック図。

【図５】本発明の実施例３の頭部装着型表示装置の構成
図。

【図６】従来例の頭部装着型表示装置の構成図。

【符号の説明】

１０１観賞者の頭部１０２観賞者の目１０３保持手段１０４バックライト１０５透過型液晶パネル１０６拡大ミラー１０７ツル１０８ＬＥＤユニット１０９ＣＣＤユニット１１０光束２０１ＬＥＤアレイ２０２結像レンズ２０３ＣＣＤ２０４観賞者の目２０５反射点２０６反射点２０７光束２０８真下を向いたときの黒目の位置２０９正面を向いたときの黒目の位置２１０斜め下を向いたときの黒目の位置３０１バックライト３０２透過型液晶パネル３０３視線検出装置３０４パワーダウンコントローラ３０５駆動回路３０６電源３０７電源３０８電源配線３０９信号配線３１０スイッチング用配線３１１スイッチ４０１バックライト４０２透過型液晶パネル４０３視線検出装置４０４パワーダウンコントローラ４０５駆動回路４０６電源賞者の頭部４０７電源賞者の目４０８電源配線段４０９信号配線ライト４１０スイッチング用配線４１１スイッチ５０１観賞者の頭部５０２目５０３保持手段５０４バックライト５０５透過型液晶パネル５０６拡大ミラー５０７ＬＥＤユニット５０８ＣＣＤユニット５０９画像を観賞する目とは反対の目６０１観賞者の頭部６０２目６０３保持手段６０４バックライト６０５透過型液晶パネル６０６拡大ミラー６０７ツル６０８矢印６０９光学系の光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観賞者の頭部に装着して、拡大光学手段を
介して表示装置の拡大表示画像を観賞する頭部装着型表
示装置において、観賞者の視線を検出する視線検出装
置、表示装置、拡大光学手段、表示駆動回路を備えたこ
とを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項２】請求項１記載の頭部装着型表示装置におい
て、前記観賞者の視線を検出する視線検出装置により検
出された視線方向に応じて、表示駆動回路のスイッチを
ＯＮ、ＯＦＦする事を特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項３】請求項１記載の頭部装着型表示装置におい
て、前記観賞者の視線を検出する視線検出装置により検
出された視線方向に応じて、表示用光源のスイッチをＯ
Ｎ、ＯＦＦする事を特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項４】請求項１記載の拡大表示画像は、観賞者が
正面に視線を向けたときに、その視野の周辺部に表示さ
れることを特徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項５】観賞者の頭部に装着して、拡大光学手段を
介して表示装置の拡大表示画像を観賞する頭部装着型表
示装置において、観賞者の視線を検出する視線検出装
置、表示装置、拡大光学手段、表示駆動回路を備え、か
つ前記、視線検出装置は、光源手段、結像光学手段、画
像センシング手段からな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５記載の光源手段および画像センシ
ング手段は、それぞれＬＥＤ、ＣＣＤであることを特徴
とする頭部装着型表示装置。
【請求項７】請求項５記載の頭部装着型表示装置におい
て、前記光源手段から放射された光波が、装着者の眼球
で反射した後、前記結像光学手段を介して前記画像セン
シング手段に入射するように、前記光源手段、前記結像
光学手段、前記画像センシング手段を配置したことを特
徴とする頭部装着型表示装置。
【請求項８】観賞者の頭部に装着して、拡大光学手段を
介して表示装置の拡大表示画像を観賞する頭部装着型表
示装置において、観賞者の視線を検出する視線検出装
置、表示装置、拡大光学手段、表示駆動回路を備え、か
つ左右の一方の目に対して表示装置、拡大光学手段を配
置し、他の一方の目に対して視線検出手段を配置してい
ることを特徴とする頭部装着型表示装置。