(57)【要約】画像を視界の一部に表示するタイプの画像表示装置であって、長時間の使用を可能とするものを提供する。画像表示装置１は、メガネフレーム形状の本体１０と、右目用表示装置２０Ｒ及び左目用表示装置２０Ｌとを備えて構成される。右目用表示装置２０Ｒ及び左目用表示装置２０Ｌは、使用者が本体１０を頭部に装着して正面を正視したときに視界から外れるとともに、使用者が正面から視線をずらしたときにのみ視界に入るようにされ、且つ所定の画像を表示する。使用者は、正面の視野を確保でき、且つ４５°下方を見ることで右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌに表示された画像を見られる。右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌは、使用者の目幅に合せて位置決めした上で、本体１０に固定できる。
2004017122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着可能とされた本体と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、
を備えている画像表示装置であって、
前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっているとともに、
前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている、
画像表示装置。
【請求項２】
前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段は、使用者の目幅に合せて左右方向に位置決めして固定できるようにされている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記右目用表示手段、前記左目用表示手段はともに、画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えているとともに、一体的なユニットとされている、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項４】
一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段は、使用者の目幅に合せて左右方向で位置決めして固定可能とされている、
請求の範囲第３項記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させるレンズを備えており、
前記レンズは、使用者の右目又は左目の網膜に前記画像を適切に結像させるため、前記使用者の右目又は左目の視力に応じて選択できるように構成されている、
請求の範囲第３項記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させる一のレンズを備えており、
前記レンズは、使用者の右目又は左目の網膜に前記画像を適切に結像させるため、前記使用者の右目又は左目の視力に応じて前記ディスプレイから前記網膜までの光路上での位置を位置決めして固定できるように構成されている、
請求の範囲第３項記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記本体は、メガネ形状に形成されてなる、
請求の範囲第１項記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記本体は、右目、左目のそれぞれに対応する下枠を有するメガネフレームを備えており、
前記右目用表示手段は、前記メガネフレームの右目に対応する下枠に、前記左目用表示手段は、前記メガネフレームの左目に対応する下枠に、それぞれ取付けられてなる、
請求の範囲第７項記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記本体は、右目、左目のそれぞれに対応するメガネレンズを備えており、
前記右目用表示手段は、前記メガネレンズの右目に対応するものの下端に、前記左目用表示手段は、前記メガネレンズの左目に対応するものの下端に、それぞれ取付けられてなる、
請求の範囲第７項記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記本体は、一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を適宜な位置でそれぞれ固定的に保持する、右目用保持手段、及び左目用保持手段を備えている、
請求の範囲第３項記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記右目用保持手段、及び左目用保持手段はともに、長さ方向で平行となるようにして上下に配された２枚の挟持板を備えており、
その挟持板の長さ方向の適宜な位置に一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、又は前記左目用表示手段を挟み込ませることで、前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を、使用者の目幅に合せて左右方向に位置決めして固定できるようにされている、
請求の範囲第１０項記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記右目用保持手段、及び左目用保持手段はともに、前記２枚の挟持板の少なくとも一方に前記長さ方向にわたって配された弾性体を備えている、
請求の範囲第１１項記載の画像表示装置。
【請求項１３】
一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、又は前記左目用表示手段を、前記右目用保持手段、又は前記左目用保持手段で保持したときに、
前記右目用表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面から２０°以上の所定の角度だけ右目の視線を下にずらしたときに、前記画像が右目の視界に入るようになっており、
前記左目用表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面から２０°以上の所定の角度だけ左目の視線を下にずらしたときに、前記画像が左目の視界に入るようになっている、
請求の範囲第１０項記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させるレンズを備えているとともに、
前記２０°以上の所定の角度だけ右目の視線を下にずらしたときに、前記右目用のレンズの中心軸が右目の視線に、前記２０°以上の所定の角度だけ左目の視線を下にずらしたときに、前記左目用のレンズの中心軸が左目の視線に、それぞれ略一致するようになっている、
請求の範囲第１３項記載の画像表示装置。
【請求項１５】
使用者の頭部に装着可能とされた本体と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、
を備えており、
前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっているとともに、
前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている、画像表示装置の、
右目用表示手段、又は左目用表示手段となる、画像表示装置の部品となる表示装置であって、
画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えているとともに、一体的なユニットとされている、
表示装置。
【請求項１６】
使用者の頭部に装着可能とされた本体と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、
所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、
を備えており、
前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっているとともに、
前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされており、
且つ画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えている、
画像表示装置の部品となる本体であって、
使用者の頭部に装着可能とされるとともに、
一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を適宜な位置でそれぞれ固定的に保持する、右目用保持手段、及び左目用保持手段を備えている、
画像表示装置の部品となる本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、頭部に装着して使用可能な小型の画像表示装置に関する。
発明の背景
頭部に装着して使用され、使用者の眼前に画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）が、バーチャルリアリティをはじめ種々の分野で利用されている。ＨＭＤは、通常、外光を遮断して画像のみを表示するようにゴーグルあるいは大型のメガネのフレーム形状に形成される。ＨＭＤを使用すると、使用者はどの方向を向いていても画像を見ることができる反面、外界を見ることはできなくなる。
近年、画像を視界の一部に表示し、外界も、画像も見られるようにした小型の画像表示装置が提案されている。
このタイプの画像表示装置は、例えば、日本国公開特許公報（平成７年特許出願公開第２０９６００号）に開示されている。この画像表示装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）、反射ミラー、接眼レンズ等を１つの筐体に収容するとともに、その筐体にクリップを取付けてなり、クリップでメガネやサングラスのフレームに装着するように構成されている。筐体はメガネの左右のレンズのいずれかの前方上部に取付けられ、ＬＣＤに表示された画像が反射ミラーと接眼レンズ、さらにメガネのレンズを介して、使用者の一方の眼に斜め上方から与えられることになる。
このタイプの画像表示装置は、視線の移動により、外界を見るか、画像を見るかの選択を行えるので、日常生活の場面で使用でき、使用の場面として室内外を特に問わない点で価値が高い。
しかしながら、この画像表示装置にも改良すべき点がある。
この画像表示装置では、画像を見るのが片目になるというのがその理由である。画像を片目で見ることは、画像を見る使用者に大きな負担、疲労を与えがちである。したがって、この画像表示装置は、長時間の使用には向かない。
このような課題を解決するには、右目用、左目用の表示手段という、２つの表示手段を備えた画像表示装置を開発すればよい。
しかしながら、人間の目幅や、視力には個人差があるため、２つの表示手段を備えた画像表示装置を用いたとしても、２つの表示手段が使用者に合っていなければ、疲労が使用者に生じてしまうことも考えられる。
そして、かかる課題を解決して、長時間の使用、特には長時間画像を見ることを可能とした、画像を視界の一部に表示するタイプの画像表示装置は、未だ存在しない。
本願発明は、画像を視界の一部に表示するタイプの画像表示装置であって、長時間の使用を可能とするものを提供することを、その課題とする。
【発明の開示】
かかる課題を解決するため、本願発明者は、以下の発明を提案する。
本願発明は、使用者の頭部に装着可能とされた本体と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、を備えている画像表示装置である。そして、この画像表示装置は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっている。また、前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている。
この画像表示装置は、右目用表示手段、左目用表示手段という、２つの表示手段を備えている。したがって、表示手段が１つであることに由来する過度の疲労を使用者に生じさせることがない。それのみならず、この画像表示装置における右目用表示手段、及び／又は左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている。かかる位置決めを可能としたことで、目幅や、視力の相違などの個人差による疲労を、使用者に生じさせることが少なくなるので、使用者が長時間使用する、特には長時間、画像を見ることを可能とする。
本発明の画像表示装置における右目用表示手段、及び／又は左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている。右目用表示手段と、左目用表示手段は、その一方のみが移動可能とされていてもよく、双方が移動可能とされていてもよい。また、その移動の方向、移動の機構にも特に制限はない。
前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段は、使用者の目幅に合せて左右方向に位置決めして固定できるようにすることができる。両目で画像を見る場合には、右目用表示手段と、左目用表示手段との間の間隔が目幅に合っていることが、画像を見ることにより生じる疲れを制限するためには極めて重要であり、ここにずれがあると、疲れが大きくなるどころか、画像を見ること自体が困難となる場合すらあるからである。逆に、この目幅合わせを行うと、画像を見ることによる疲労は劇的に軽減される。
前記右目用表示手段、前記左目用表示手段は、画像を表示できるようなものであれば、その具体的な構成は不問である。これらは、例えば、画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えているものとすることとができる。また、前記右目用表示手段、前記左目用表示手段は、上述の如きディスプレイと、光学系とを含み、更に、一体的なユニットとされていてもよい。前記右目用表示手段、前記左目用表示手段がユニット化されていれば、本体に対してこれらを後付けするのが容易であり、右目用表示手段、及び／又は左目用表示手段を、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定するのが容易である。一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段は、使用者の目幅に合せて左右方向で位置決めして固定可能とされていてもよい。
前記右目用表示手段、前記左目用表示手段がユニット化されているか否かによらないが、上述の光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させるレンズを備えており、前記レンズは、使用者の右目又は左目の網膜に前記画像を適切に結像させるため、前記使用者の右目又は左目の視力に応じて選択できるように構成されていてもよい。このようにすれば、使用者の視力の如何によらず、疲労を低減した上で画像を見られるようになる。レンズは一枚でも複数枚でも構わない。また、レンズの特性の変更は、どのような手法により行われても構わない。レンズの選択、増減により、この特性の変更を行ってもよい。レンズが複数枚である場合であれば、光路上で複数枚のレンズのうちの少なくとも１枚を移動させ、レンズ間隔を変更し、その位置決めした状態で固定することで、特性の変更を実現することができる。レンズが１枚である場合には、そのレンズを、光路上で移動させてから固定することで、上述の特性の変更を実現することができる。この場合、前記光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させる一のレンズを備えており、前記レンズは、使用者の右目又は左目の網膜に前記画像を適切に結像させるため、前記使用者の右目又は左目の視力に応じて前記ディスプレイから前記網膜までの光路上での位置を位置決めして固定できるように構成される。
本体の形状はどのようなものでも構わない。表示手段を取付けることができ、且つ前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに視界を確保できるようになっていることを阻害しないのであれば、それで足りる。
本体は、例えば、メガネ形状に形成することができる。この場合のメガネ形状には、ゴーグル形状も含む。
メガネ形状である場合、本体は、右目、左目のそれぞれに対応する下枠を有するメガネフレームを備えたものとすることができる。この場合には、右目用表示手段は右目に対応した下枠に、左目用表示手段は左目に対応した下枠にそれぞれ取付けることができる。もっとも、ここでいうメガネフレームは、環状であるか否かを問わない。下側のメガネフレームのみを備えていればそれで足りる。
メガネ形状である場合、本体は、右目、左目のそれぞれに対応するメガネレンズを備えたものとすることができる。この場合には、右目用表示手段は右目に対応したメガネレンズの下端に、左目用表示手段は左目に対応したメガネレンズの下端にそれぞれ取付けることができる。もっとも、ここでいうメガネレンズは、度入りであるか否かを問わない。また、メガネレンズは、右目に対応したものと左目に対応したものが一連となっていても構わない。
前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段が、一体的なユニットとされている場合、本体は、一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を適宜な位置でそれぞれ固定的に保持する、右目用保持手段、及び左目用保持手段を備えていてもよい。右目用保持手段、及び左目用保持手段があれば、本体に対して前記右目用表示手段、前記左目用表示手段を後付けするのが容易であり、右目用表示手段、及び左目用表示手段を、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めしてから前記本体に固定するのが容易になる。
一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を適宜な位置でそれぞれ固定的に保持する機能を持ち合わせていれば、前記右目用保持手段、及び左目用保持手段は、具体的な構成を問わない。例えば、これらはともに、長さ方向で平行となるようにして上下に配された２枚の挟持板を備えており、その挟持板の長さ方向の適宜な位置に一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、又は前記左目用表示手段を挟み込ませることで、前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を、使用者の目幅に合せて左右方向に位置決めして固定できるようなものとすることができる。この場合における前記右目用保持手段、及び左目用保持手段はともに、前記２枚の挟持板の少なくとも一方に前記長さ方向にわたって配された弾性体を備えているものとすることができる。これであれば、弾性体による挟持力によって、右目用保持手段、又は左目用保持手段の挟持板の間に右目用表示手段、又は左目用表示手段を挟持させられるので、右目用表示手段、及び左目用表示手段を、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めしてから前記本体に固定するのが容易になる。
前記右目用保持手段、又は前記左目用保持手段は、また、以下のように構成することができる。即ち、一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、又は前記左目用表示手段を、前記右目用保持手段、又は前記左目用保持手段で保持したときに、右目用表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面から２０°以上の所定の角度だけ右目の視線を下にずらしたときに、前記画像が右目の視界に入るようになっており、左目用表示手段は、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面から２０°以上の所定の角度だけ左目の視線を下にずらしたときに、前記画像が左目の視界に入るようになっているものとすることができる。
この場合における前記右目用表示手段、前記左目用表示手段は、使用者が視線を下方に２０°以上ずらした場合にのみ使用者の視界に入るようになっている。これは、正面を向いたときに右目用表示手段、又は左目用表示手段が視界に入ってしまい、外界に対する視野を確保できないことを防ぐのと同時に、このようにすることで、画像を見る場合のユーザの疲労が小さくなることを考慮しての工夫である。このようにすることで、画像を見る場合のユーザの疲労が小さくなる理由は、以下のとおりである。
人が伏し目で、（顔を正面に向けた状態で伏し目で、以下同じ。）正面から下の方を見た場合には、副交感神経が働く。他方、人が上目遣いで、（顔を正面に向けた状態で上目遣いに、以下同じ。）正面から上の方を見た場合には、交感神経が働く。
簡単にいうと、副交感神経は、睡眠中にはたらく神経であり、体にエネルギーを蓄えるようにはたらき、交感神経は覚醒中にはたらく神経であり、エネルギーを発散するようにはたらく。したがって、副交感神経がはたらいている場合には、血圧が下がる、瞳孔が収縮する、鼓動・呼吸が遅くなる、胃腸のはたらきが活発になるといった作用が生じ、交感神経がはたらいている場合には、これとは逆に、血圧が上がる、瞳孔が広がる、鼓動・呼吸が速くなる、胃腸のはたらきが弱まるといった作用が生じる。
このことから明らかなように、人は、伏し目で正面から下の方を見ることで副交感神経をはたらかせることが可能であり、それによりリラックスした状態を作ることができる。
本発明の画像表示装置が上述のようなものであれば、右目用表示手段、及び左目用表示手段は、使用者が視線を下方に２０°以上ずらしたときにのみ視界に入るようになっているので、それを見る際には、自然と伏し目になる。したがって、それによってはたらく副交感神経のはたらきにより、画像を見るにあたってリラックスした状態を保つことが可能となり、疲労を溜めずに画像を見られることになる。なお、ここでいう「下方に２０°以上ずらしたときに視界に入る」には、使用者が視線を正面から真下にずらした場合に画像が視界に入る場合と、斜め下にずらした場合に画像が視界に入る場合の双方を含むものとする。他の角度の場合も同様である。
右目用表示手段、及び左目用表示手段は、使用者が視線を下方に２０°以上、７０°以下ずらしたときにのみ視界に入るようにして前記本体に取付けることができる。７０°を超えて下方を見るのは困難であり、使用者にそれをあえて要求すると却って疲労を生じさせることになるからである。
右目用表示手段、及び左目用表示手段は、また、使用者が、視線を下方に略４５°ずらしたときにのみ視界に入るようにして、本体に取付けることができる。画像を見る際に要求される視線を下方にずらす角度が略４５°の場合には、使用者の疲労がもっとも少なくなる可能性が大きい。
右目用表示手段、及び左目用表示手段がユニット化されているのであれば、右目用表示手段、及び左目用表示手段が備える前記光学系は、前記ディスプレイに表示された画像を、使用者の右目又は左目の網膜に結像させるレンズを備えている。この場合のレンズはともに、前記２０°以上の所定の角度だけ右目、又は左目の視線を下にずらしたときに、前記右目用のレンズの中心軸は右目の視線に、前記左目用のレンズの中心軸は左目の視線に略一致するようになっているものとしてもよい。このようにすることで、使用者が視線を下方に２０°以上の所定の角度だけずらして右目用表示手段、及び左目用表示手段が視界に入ったときに、それらに表示された画像を見やすくなり、疲労を抑えられる。
以上説明した画像表示装置の右目用表示手段、左目用表示手段となる表示装置、及び本体は、画像表示装置を構成する部品としての価値がある。
これらの例を、以下にあげる。
かかる表示装置は、画像表示装置の部品となる表示装置である。この画像表示装置は、使用者の頭部に装着可能とされた本体と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、を備えており、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっているとともに、前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされている。上述の表示装置は、この画像表示装置の、右目用表示手段、又は左目用表示手段となる。そして、この表示装置は、画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えているとともに、一体的なユニットとされている。
かかる画像表示装置の部品となる本体は、使用者の頭部に装着可能とされた本体と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに右目の視界から外れるとともに、前記使用者が右目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が右目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている右目用表示手段と、所定の画像を表示するものであり、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに左目の視界から外れるとともに、前記使用者が左目の視線を正面からずらしたときにのみ前記画像が左目の視界に入るようにして前記本体に取付けられている左目用表示手段と、を備えており、前記使用者が前記本体を頭部に装着して正面を見たときに両目の視界を確保できるようになっているとともに、前記右目用表示手段、及び／又は前記左目用表示手段は、使用者の右目、及び左目の位置に合せて適当な位置に位置決めして前記本体に固定できるようにされており、且つ画像を表示するディスプレイと、このディスプレイに表示された画像を、前記使用者の目へ導くための光学系とを少なくとも備えている、画像表示装置の部品となる本体である。そして、この画像表示装置の部品となる本体は、使用者の頭部に装着可能とされるとともに、一体的なユニットとされた前記右目用表示手段、及び前記左目用表示手段を適宜な位置でそれぞれ固定的に保持する、右目用保持手段、及び左目用保持手段を備えている。
【図面の簡単な説明】  図１は、第１実施形態の画像表示装置を後方から見た場合の全体を示す斜視図である。
図２は、図１で示した画像表示装置の右目用ソケット、及び左目用ソケットの構造を示す側断面図である。
図３は、図１で示した画像表示装置の右目用表示装置の構造を示す平面図である。
図４は、図３で示した右目用表示装置内で用いられる結像レンズの固定構造を示す斜視図である。
図５は、図３で示した右目用表示装置内で用いられる結像レンズの固定構造の他の例を示す斜視図である。
図６は、図１で示した画像表示装置使用時の、右目用表示装置と右目、及び左目用表示装置と左目の関係を概略で示す側面図である。
図７は、第２実施形態の画像表示装置を前方から見た場合の全体を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明の好ましい第１、及び第２実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
尚、両実施形態の説明において共通する対象には重複する符号を用いるものとする。また、重複する説明は省略することがある。
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態による画像表示装置１を後方から見たときの全体を示す斜視図である。
この画像表示装置１は、本体１０と、画像を表示するための右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌを含んで構成されている。
この実施形態における本体１０は、これには限られないが、メガネのフレーム形状をしており、つる１１とフレーム枠１２を含んで構成されている。
画像表示装置１は、使用者の頭部に装着して使用される。つる１１を使用者の耳にかけることにより、使用者は、画像表示装置１を頭部へ固定的に装着できる。
フレーム枠１２は、右目用フレーム枠１２Ｒと、左目用フレーム枠１２Ｌを含んでいる。右目用フレーム枠１２Ｒは、画像表示装置１の使用者の頭部への固定的な装着をなしたときに、使用者の右目の前方に位置するフレーム枠であり、左目用フレーム枠１２Ｌは、画像表示装置１の装着をなしたときに、使用者の左目の前方に位置するフレーム枠である。かならずしもそうである必要はないが、この実施形態では、両フレーム枠１２Ｌ、Ｒともに、環状に形成されている。両フレーム枠１２Ｌ、Ｒの下方の部分が、本発明における下枠である。
この実施形態における右目用フレーム枠１２Ｒ、左目用フレーム枠１２Ｌの内側にはそれぞれ、右目用レンズ１３Ｒ、左目用レンズ１３Ｌが嵌められている。右目用レンズ１３Ｒ、左目用レンズ１３Ｌはともに、度の入っていない緩やかな曲面状に形成された無色透明のガラス板である。もっとも、右目用レンズ１３Ｒ、及び左目用レンズ１３Ｌは、度入りとされていても構わないし、着色されていても構わないし、またガラス以外、例えば樹脂で形成されていても構わない。更にいえば、右目用レンズ１３Ｒ、及び左目用レンズ１３Ｌは、存在しなくてもよい。
右目用フレーム枠１２Ｒ、左目用フレーム枠１２Ｌの下方にはそれぞれ、右目用ソケット１４Ｒと、左目用ソケット１４Ｌが設けられている。右目用ソケット１４Ｒは、使用者の右目の位置に合せて適当な位置に位置決めした状態で、右目用表示装置２０Ｒを本体１０に対して固定するものである。左目用ソケット１４Ｌは、使用者の左目の位置に合せて適当な位置に位置決めした状態で、左目用表示装置２０Ｌを本体１０に対して固定するものである。
後述するように、この実施形態における右目用ソケット１４Ｒ、及び左目用ソケット１４Ｌは、水平方向から所定の角度だけ上方向に傾けた状態で、右目用表示装置２０Ｒ又は、左目用表示装置２０Ｌを支持できるようになっている。
この実施形態における右目用ソケット１４Ｒ、左目用ソケット１４Ｌはともに、図２に示したように、一面が開口１５Ｒ，１５Ｌとされた箱形状となっている。右目用表示装置２０Ｒは、開口１５Ｒから右目用ソケット１４Ｒの内部に嵌め込まれた状態で右目用ソケット１４Ｒに固定される。左目用表示装置２０Ｌは、開口１５Ｌから左目用ソケット１４Ｌの内部に嵌め込まれた状態で左目用ソケット１４Ｌに固定される。
なお、水平方向から所定の角度だけ上方向に傾けた状態で、右目用表示装置２０Ｒ又は、左目用表示装置２０Ｌを支持できるようにするため、この実施形態の右目用ソケット１４Ｒ、及び左目用ソケット１４Ｌの開口１５Ｒ、１５Ｌは、水平方向から所定の角度だけ上方向に傾いている。
右目用表示装置２０Ｒの固定的な保持を可能とするため、右目用ソケット１４Ｒの開口１５Ｒの幅（開口１５Ｒの短手方向の長さ）は、右目用表示装置２０Ｒの縦方向（「右目用表示装置２０Ｒの縦方向」とは、固定時の縦横方向が予定されている右目用表示装置２０Ｒの縦方向の長さを意味する。これについては、後述する。）の長さと略同じとされている。したがって、右目用表示装置２０Ｒを開口１５Ｒから右目用ソケット１４Ｒの内部に挿入する場合には、多少の力が必要となり、その結果、開口１５Ｒから右目用ソケット１４Ｒの内部に挿入された右目用表示装置２０Ｒは、右目用ソケット１４Ｒの内部に固定的に保持されることになる。同様に、左目用表示装置２０Ｌの固定的な保持を可能とするため、左目用ソケット１４Ｌの開口１５Ｌの幅（開口１５Ｌの短手方向の長さ）は、左目用表示装置２０Ｌの縦方向（「左目用表示装置２０Ｌの縦方向」とは、固定時の縦横方向が予定されている左目用表示装置２０Ｌの縦方向の長さを意味する。これについては、後述する。）の長さと略同じにされている。したがって、左目用表示装置２０Ｌを開口１５Ｌから左目用ソケット１４Ｌの内部に挿入する場合には、多少の力が必要となり、その結果、開口１５Ｌから左目用ソケット１４Ｌの内部に挿入された左目用表示装置２０Ｌは、左目用ソケット１４Ｌの内部に固定的に保持されることになる。
上述の場合、右目用表示装置２０Ｒの固定は、右目用ソケット１４Ｒの上側及び下側に位置する対向する２枚の板（これらが本発明における挟持板に相当する）による挟持によって行われ、左目用表示装置２０Ｌの固定は、左目用ソケット１４Ｌの上側及び下側に位置する対向する２枚の板（これらが本発明における挟持板に相当する）による挟持によって行われることになる。
右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌの固定をより確実なものとするため、この実施形態における右目用ソケット１４Ｒと左目用ソケット１４Ｌの内部には、必ずしも必要ではないが、図２に示したような、開口に向かって間隔が狭くなるようにして断面略コの字形状に曲折された板バネ１６を配している。曲折した板バネ１６の対向する部分にある隙間に、右目用表示装置２０Ｒ、又は左目用表示装置２０Ｌを押し入れると、板バネ１６の対向する部分により右目用表示装置２０Ｒ、又は左目用表示装置２０Ｌは押圧される。これにより、右目用表示装置２０Ｒの右目用ソケット１４Ｒの内部での固定的な保持、及び左目用表示装置２０Ｌの左目用ソケット１４Ｌの内部での固定的な保持が、確実に実現される。
右目用ソケット１４Ｒの長手方向の長さはそれぞれ、右目用表示装置２０Ｒの横方向（「右目用表示装置２０Ｒの横方向」とは、固定時の縦横方向が予定されている右目用表示装置２０Ｒの横方向の長さを意味する。これについては、後述する。）の長さよりも長くなっている。したがって、右目用表示装置２０Ｒは、右目用ソケット１４Ｒの長手方向の適当な位置に位置決めした状態で、右目用ソケット１４Ｒに固定できる。この位置決めは、右目用表示装置２０Ｒの位置と、使用者の右目の位置との相対的な位置関係を所定の位置関係にするようにして行われる。同様に、左目用ソケット１４Ｌの長手方向の長さはそれぞれ、左目用表示装置２０Ｌの横方向（「左目用表示装置２０Ｌの横方向」とは、固定時の縦横方向が予定されている左目用表示装置２０Ｌの横方向の長さを意味する。これについては、後述する。）の長さよりも長くなっている。したがって、左目用表示装置２０Ｌは、左目用ソケット１４Ｌの長手方向の適当な位置に位置決めした状態で、左目用ソケット１４Ｌに固定できる。この位置決めは、左目用表示装置２０Ｌの位置と、使用者の左目の位置との相対的な位置関係を所定の位置関係にするようにして行われる。
右目用表示装置２０Ｒと、左目用表示装置２０Ｌの位置決めを行うことにより、右目用表示装置２０Ｒと、左目用表示装置２０Ｌは、使用者の目幅に合せられることになる。
次に、右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌの構成について、主に図３を参照して、説明を行う。なお、この限りではないが、この実施形態における右目用表示装置２０Ｒと左目用表示装置２０Ｌは、互いに左右対称の構成となっているため、以下の説明では、右目用表示装置２０Ｒの説明のみを行い、左目用表示装置２０Ｌの構成の説明を省略することとする。
右目用表示装置２０Ｒは、図３に示すように、ディスプレイ２１、コントローラ２２、及び結像レンズ２３を含んでおり、これらを、必ずしもそうである必要はないがこの実施形態では直方体形状とされている収納ケース２４に収納した構成となっている。右目用表示装置２０Ｒは、一体的なユニットとなっている。なお、図３中のＬは、ディスプレイ２１から使用者の目へ向かう光が進む光路を示す。
ディスプレイ２１は、画像を表示するものである。この実施形態では、小型化を行い易い点を考慮して、ディスプレイ２１として液晶ディスプレイを採用した。
コントローラ２２は、ディスプレイ２１に表示する画像を制御するものである。コントローラ２２は、右目用表示装置２０Ｒの外部から、ビデオ信号やＲＧＢ信号などの画像信号を有線又は無線で受信して、この画像信号に基づく画像をディスプレイ２１に表示する。もっともコントローラ２２は、右目用表示装置２０Ｒの内部に設けられている必要はなく、そのすべて、或いは一部が、右目用表示装置２０Ｒ外に設けられていても構わない。コントローラ２２は、また、テレビチューナを含んで構成されていてもよい。この場合、コントローラ２２は、一般的なテレビ放送用の電波を受信し、これをデコードすることで、テレビ放送の画像をディスプレイ２１に表示する。コントローラ２２がディスプレイ２１に表示する画像は、これにとどまらず、ＤＶＤなどの記録媒体に記録されていた画像データに基づいて再生された画像や、パーソナルコンピュータや、ゲーム装置などのコンピュータにより生成された画像データに基づいて再生された画像など、多岐にわたる可能性がある。
結像レンズ２３は、ディスプレイ２１に表示された画像を、使用者の目へ導き、使用者の目に結像させるものである。収納ケース２４の前面（収納ケースの面のうち、使用時において、使用者の目と対向する面）には孔が設けられており、結像レンズ２３は、その孔から一面を露出させている。この実施形態における結像レンズ２３は、単一のレンズとされているが、複数のレンズの組合せにより構成されていても構わない。
この実施形態の結像レンズ２３は、必ずしもそうである必要はないが、選択可能となっている。この選択は、使用者の視力（より詳細には、右目の視力）に対応して行われる。結像レンズ２３を選択可能にするための機構はどのようなものでも構わないが、本実施形態では、図３、及び図４に示したような構成により、結像レンズ２３を選択可能にしている。図３に示したように、この実施形態における収納ケース２４は、その上面を、例えばヒンジを用いることにより開閉自在にされているとともに、その内部底面に、結像レンズ２３を下側から挟持するための間隙を備えたレンズホルダー２５を備えている。使用者の視力に対応できるように予め複数準備しておいた結像レンズ２３を使用者の視力検査の結果にしたがって選択し、収納ケース２４の上面を開け、レンズホルダー２５にその結像レンズ２３を挟持させることで、結像レンズ２３の選択、及び組み付けを行うことができる。
上述のレンズ選択は、使用者の右目の網膜にディスプレイ２１に表示させた画像を適切に結像させるためのものであるが、網膜にディスプレイ２１に表示させた画像を適切に結像させるために、レンズ選択を可能とする構成に代えて、結像レンズ２３をディスプレイ２１から網膜までの光路上での位置を位置決めして固定できるようにするという構成を採用することができる。この構成は、例えば、以下のようなものとすることができる（図５参照）。この場合でも、収納ケース２４の上面は開閉自在にされ、且つ収納ケース２４内部底面には、結像レンズ２３を挟持するレンズホルダー２６が設けられる。また、レンズホルダー２６の下部には、内部にネジ切りされた、結像レンズ２３の光軸の方向に沿う孔が、レンズホルダー２６を貫通するようにして設けられる。そして、その孔には、ボルト２７が、その孔を貫通するようにして螺合させられている。ボルト２７は、収納ケース２４をも貫通しており、＋、−などの切り込みが設けられたその頭部は収納ケース２４外に露出している。このような構成により、この頭部にドライバーの先端を当ててボルト２７を適当な方向に回転させることで、レンズホルダー２６、及び結像レンズ２３が光軸に沿う方向で前後動することになる。ボルト２７の回転の方向、及び角度を適当に調節することで、結像レンズ２３の光軸方向に沿った位置決めが行われる。
なお、かかる位置決めを意味のあるものにすべく、右目用表示装置２０Ｒは予め定められた向きで右目用ソケット１４Ｒに嵌められる。そのときの凡その上下向き、即ち図３の表裏方向の向きが右目用表示装置２０Ｒの縦方向となり、そのときの左右向き、即ち図３の左右方向の向きが右目用表示装置２０Ｒの横方向となる。そして、これら各方向の長さがそれぞれ、右目用表示装置２０Ｒの縦方向の長さ、右目用表示装置２０Ｒの横方向の長さとなる。左目用表示装置２０Ｌの場合も同様である。
右目用表示装置２０Ｒには、また、ディスプレイ２１から目までの間に配され、ディスプレイ２１から出た光の進行方向を反射によって変化させる反射体が設けられていてもよい。反射体を用いることで、ディスプレイ２１、結像レンズ２３、目の配置についての自由度が増す。この実施形態における右目用表示装置２０Ｒは、反射体２８を備えている。反射体２８は、鏡、プリズムなどによって構成することが可能であるが、この実施形態の反射体２８は、プリズムである。この実施形態における反射体２８は、ディスプレイ２１と、結像レンズ２３の間に配され、光の向きを９０°変化させるものとなっている。つまり、この実施形態では、ディスプレイ２１から出た光は、反射体２８で反射された後、結像レンズ２３を通過して、使用者の右目の網膜に結像される。
この画像表示装置１の使用方法を説明する。
この画像表示装置１を使用するにあたっては、本体１０に対する右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌの取付けを行うことが必要であるが、それに先立って右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌの結像レンズ２３の調整を行うことが必要である。
結像レンズ２３の調整は、使用者の視力に合せて結像レンズ２３を選択する、又は結像レンズ２３を移動させることなどによって行う。この実施形態の結像レンズ２３は、上述したように選択できるようになっているので、結像レンズ２３の調整は、結像レンズ２３の選択によって行うことになる。
結像レンズ２３の調整は、使用者の右目、左目の視力測定を行い、それに対応した右目用の結像レンズ２３と左目用の結像レンズ２３の選択を行い、そして右目用の結像レンズ２３を右目用表示装置２０Ｒ内部のレンズホルダー２５へ、左目用の結像レンズを左目用表示装置２０Ｌ内部のレンズホルダー２５へそれぞれ組み付けることによって行う。
結像レンズ２３が、ディスプレイ２１から網膜までの光路上で適当に位置決めして固定できるようになっている上述の如き場合には、右目用表示装置２０Ｒ内部に存在する結像レンズ２３の光路上での位置を、使用者の右目の視力に合せて位置決めしてから固定する一方で、左目用表示装置２０Ｌ内部に存在する結像レンズ２３の光路上での位置を、使用者の左目の視力に合せて位置決めしてから固定する。結像レンズ２３を、ディスプレイ２１から網膜までの光路上で適当に位置決めして固定できるようにするために採用された構成が上述の如きものなのであれば、ボルト２７の回転の方向、及び角度を適当に調節することで、右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌ内部の結像レンズ２３の位置決め及び固定が実行される。
このようにして、結像レンズ２３の調整が行われる。
次いで、本体１０に対する右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌの取付けを行う。
この取付けは、使用者の目幅に合うように位置の調整を行いながら、右目用表示装置２０Ｒを右目用ソケット１４Ｒへ、左目用表示装置２０Ｌを左目用ソケット１４Ｌへそれぞれ嵌め込むことによって行う。使用者の目幅と、右目用表示装置２０Ｒと左目用表示装置２０Ｌの位置合せを行う前に使用者の目幅を計測しておき、それに基づいて上記嵌め込みの作業を行えば、右目用表示装置２０Ｒ及び左目用表示装置２０Ｌを、使用者の目幅に合せることを容易に行えるようになる。
右目用表示装置２０Ｒ、左目用表示装置２０Ｌを本体１０に対して取付けた画像表示装置１は、使用者がそれをメガネと同様の方法で頭部に固定的に装着した状態で使用される。画像表示装置１を頭部へ固定的に装着するには、本体１０の２つのつる１１を使用者の両耳に係止すればよい。
この状態で、使用者は、右目用表示装置２０Ｒによって表示される画像を右目で、左目用表示装置２０Ｌによって表示される画像を左目で、それぞれ、使用者の意思により見ることができるようになる。
ただし、右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌは、メガネのフレーム形状とされた本体１０の右目用フレーム枠１２Ｒ、又は左目用フレーム枠１２Ｌの下枠に取付けられているため、使用者が正面を見ている限り、使用者がその右目で右目用表示装置２０Ｒに表示される画像を見ることはできず、また使用者がその左目で左目用表示装置２０Ｌに表示される画像を見ることはできない。つまり、この画像表示装置１を頭部に装着していても、使用者は、通常のメガネをかけている場合と同程度の視野を確保でき、少なくとも正面を見ている限りその視野を確保できる。つまり、この画像表示装置１を頭部に装着していたとしても、使用者は日常生活を送るに支障がない。
他方、画像表示装置１を頭部に装着している使用者は、視線を下方に落とすことで、右目で右目用表示装置２０Ｒに表示される画像を、左目で左目用表示装置２０Ｌに表示される画像を見ることができる。視線を落とす角度は、右目用表示装置２０Ｒから露出している結像レンズ２３と右目の瞳孔が、左目用表示装置２０Ｌから露出している結像レンズ２３と左目の瞳孔が、それぞれ正対するような角度である。
この実施形態では、これには限らないが、頭部が正面を向いた状態から、視線を４５°落としたときに、右目で右目用表示装置２０Ｒに表示される画像を、左目で左目用表示装置２０Ｌに表示される画像を見ることができるようになっている（図６参照）。この角度は、右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌに表示される画像を見ない場合における使用者の視野を確保するため、少なくとも２０°以上にするのがよい。また、余りにもこの角度が大きくなりすぎると、右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌに表示される画像を見ることが難しくなるから、上記角度は、７０°以下としておくのが好ましい。そのような角度で、右目用ソケット１４Ｒと、左目用ソケット１４Ｌは、右目用フレーム枠１２Ｒ、又は左目用フレーム枠１２Ｌの下枠に固定されている。
コントローラ２２の制御下でディスプレイ２１に画像が表示されることによりディスプレイ２１から出た光は、反射体２８で反射された後、結像レンズ２３を通過して、使用者の右目、又は左目の網膜に結像され、これによって使用者は、画像を見られることになる。
≪第２実施形態≫
図７は、本発明の第２実施形態による画像表示装置２を前方から見た場合の全体を示す斜視図である。
この画像表示装置２は、第１実施形態の画像表示装置１の場合と同様に、本体１０と、画像を表示するための右目用表示装置２０Ｒ、及び左目用表示装置２０Ｌを含んで構成されている。
この画像表示装置２は、第１実施形態の画像表示装置１とほぼ同様に構成されており、使用の仕方も変わらない。特に、右目用表示装置２０Ｒと左目用表示装置２０Ｌの構成に関しては、第１実施形態の画像表示装置１の場合と完全に同一である。
第２実施形態の画像表示装置２が第１実施形態の画像表示装置１と異なるのは、その本体１０の構成と、本体１０に対する右目用ソケット１４Ｒと、左目用ソケット１４Ｌの取付け構造である。
画像表示装置２の本体１０は、第１実施形態の画像表示装置１の場合と同様に、つる１１と、右目用フレーム枠１２Ｒ、及び左目用フレーム枠１２Ｌを有するフレーム枠１２と、右目用レンズ１３Ｒ、左目用レンズ１３Ｌを備えている。しかしながら、この右目用フレーム枠１２Ｒ及び左目用フレーム枠１２Ｌは、第１実施形態の画像表示装置１の場合と異なり、環状とはなっておらず、第１実施形態の画像表示装置１が備えていたような下枠を備えていない。
したがって、この画像表示装置２では、下枠に右目用ソケット１４Ｒと、左目用ソケット１４Ｌを取付けるという第１実施形態の画像表示装置１の如き構成を採用することができない。そこで、この画像表示装置２では、右目用レンズ１３Ｒの下端に右目用ソケット１４Ｒを、左目用レンズ１３Ｌの下端に左目用ソケット１４Ｌをそれぞれ取付けるという構成とされている。
なお、右目用ソケット１４Ｒ、及び左目用ソケット１４Ｌの構成、及びその取付け角度は、第１実施形態における画像表示装置１の場合と同様である。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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