(57)【要約】【課題】非使用時の収納性が良好であり、使用する目を変える場合でも部品を組替える必要が無い頭部装着型の画像表示装置を提供する。【解決手段】表示ユニット１が使用する片目に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有し、かつ、表示ユニット１を任意位置で停止できるように、表示ユニット１の側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、アーム２の一端部におけるアーム幅方向の中心位置とを連結する第１連結機構部５１と、使用する片目近傍の顔表面に対して上下回動方向の自由度を有し、かつ、表示ユニット１の向き調整後に任意位置で停止できるように、頭部保持部材３側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム２側の他端部におけるアーム幅方向の中心位置と連結する第２連結機構部５２とを有する。【選択図】　　　　図１
2004078057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部の左右を保持すると共に、前頭額部、頭頂部、後頭部の少なくとも一箇所を保持することで頭部に着脱自在に装着される頭部保持部材と、
使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する表示ユニットと、
前記頭部保持部材および前記表示ユニットと連結され、少なくとも前記表示ユニットを使用者の前記片目の近傍に配置させる長さを有するアームと、
前記表示ユニットの一方の側面部と前記アームの一端部とが連結される部位に設けられ、前記表示ユニットが前記片目に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、前記表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第１連結機構部と、
前記アームの他端部と前記頭部保持部材の一端部とが連結される部位に設けられ、前記片目近傍の顔表面に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、前記表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第２連結機構部と
を有する頭部装着型画像表示装置であって、
前記第１連結機構部は、前記表示ユニットの前記側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、前記アームの前記一端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、
前記第２連結機構部は、前記頭部保持部材側の前記一端部の幅方向の中心位置と、前記アーム側の前記他端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結する
ことを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項２】
前記表示ユニットとは別個に、前記表示ユニットの表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部を設ける場合、
前記アームの他端部には、前記駆動回路部を配置し、
前記第２連結機構部は、前記アームの他端部から中央部寄りの中間位置であって、前記頭部保持部材の一端部とが接続する部位に設けられ、前記頭部保持部材側の前記一端部の幅方向の中心位置と、前記アーム側の前記中央部寄りの部位におけるアーム幅方向の中心位置とで連結する
ことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項３】
前記表示ユニットは、前記表示面、光源および光学部品が顔の横方向に配置され、横方向に細長い形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項４】
前記第２連結機構部は、前記頭部保持部材に対する前記アームの保持角度を、前記表示ユニットが使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、前記表示ユニットが使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、の双方の場合に対応する角度に設定可能であり、該設定角度付近で回動可能であるように連結する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項５】
前記表示ユニットは、前記表示ユニットを使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用する場合と、前記表示ユニットを使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用する場合では、表示面に表示される画像の上下が反転する
ことを特徴とする請求項４に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項６】
前記駆動回路部は、前記表示ユニットの表示面に表示される画像の上下を反転させる切替スイッチを備える
ことを特徴とする請求項５に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項７】
前記第１連結機構部、および、前記第２連結機構部の少なくとも一方は、前記表示ユニットを顔の上下方向に回動させる軸に直交し、前記片目近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動する軸を有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構を備える
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項８】
前記第１連結機構部、および、前記第２連結機構部の少なくとも一方は、接続部位の一方の少なくとも表面が球面形状を有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構を備える
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項９】
前記第１連結機構部および前記第２連結機構部に用いられる球面連結機構の球面形状は、少なくとも前記表示ユニットの表示面を目の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で形成される
ことを特徴とする請求項８に記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項１０】
前記アーム、前記第１連結機構部、および、前記第２連結機構部の少なくとも一個の部位には、アームの長辺方向の長さを調整する摺動部を有する
ことを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者の頭部に頭部保持部材を用いて着脱自在に装着される表示ユニットで、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する頭部装着型画像表示装置に関し、特に、その頭部保持部材と表示ユニットとを連結する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の頭部装着型画像表示装置の構成の一例を示す図である。
図１０の頭部装着型画像表示装置は、バンド形状で使用者頭部の両側面と前頭額部を保持することで、使用者の頭部９９に鉢巻的に巻き回して固定する頭部保持部材８１と、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する表示ユニット８４と、バッテリ及び制御回路等を内蔵する制御ボックス８６と、表示ユニット８４と制御ボックス８６とを接続するケーブル８５から構成される。尚、図１０の従来例の場合には、表示ユニット８４の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部は、表示ユニット８４または制御ボックス８６に内蔵される。
【０００３】
頭部保持部材８１における使用者の左目９８の上部には、表示ユニット８４の取付突起部８２が設けられ、表示ユニット８４の取付凹孔部８３と嵌合される。これにより、表示ユニット８４は、頭部保持部材８１から垂下する方向で挿脱自在に取り付けられる。
【０００４】
なお、表示ユニット８４内には、映像信号に基づく画像を形成する画像表示板、バックライト等の光源、および、ミラー、レンズ、プリズム等の光学部品等が配置される。図１０のように、頭部保持部材８１から垂下する方向で取り付けられる場合には、一般的に表示ユニット８４および取付凹孔部８３にかかる重力方向以外の応力等を軽減するために、上記した各部品等は、顔の縦方向に沿って配置され、縦方向に細長い形状となる場合が多い。
【０００５】
図１０では、表示ユニット８４の縦方向の寸法をＨ１とした。頭部装着型画像表示装置は、一般的には一人で使用され、効き目が右目９７か左目９８かは固定されるため、表示ユニット８４は、頭部保持部材８１に取り付けられた状態で収納されることになる。その場合、頭部保持部材８１の幅よりも広く、表示ユニット８４の縦方向の寸法Ｈ１の収納スペースが必要になる。
【０００６】
また、図１０に示した従来の頭部装着型画像表示装置については、例えば、特開２００１−７５４９６号公報中により詳細な例が記載されている。
【０００７】
次に図１０の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
なお、図１０は、使用者が左目９８で表示ユニット８４を見るように、予め頭部保持部材８１に取り付けた場合である。
【０００８】
図１０の場合には、頭部保持部材８１を、頭部９９に手前側から押し込み、前頭額部を押さえると共に、左右こめかみ部に挟み込むように保持させて装着する。すると、表示ユニット８４は、使用者の左目９８の視軸上に配置されることになるので、使用者はその表示面に表示された画像を視認することができる。
【０００９】
この場合の表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に合わせる作業は、使用者が頭部保持部材８１を手で把持し、頭部保持部材８１が頭部９９を保持する位置（前頭額部、左右こめかみ部等）をずらすことによって、表示面の位置を顔の表面に沿って平行に移動させて調整する。
【００１０】
表示ユニット８４の表示面に表示される画像は、例えば、コンピュータやビデオ装置から映像ソース（図示せず）から入力する信号（映像信号）に基づいて表示され、制御ボックス８６で画像制御され、不図示の駆動回路により表示面が駆動される。尚、図１０の従来例の場合には、表示ユニット８４の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部は、表示ユニット８４または制御ボックス８６に内蔵される。
【００１１】
また、図１０の頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する場合には、表示ユニット８４の取付凹孔部８３を、頭部保持部材８１の取付突起部８２から離間させることで、表示ユニット８４と頭部保持部材８１とを一旦分離する。その後、頭部保持部材８１を上下反転してから、再度、表示ユニット８４の取付凹孔部８３を、頭部保持部材８１の取付突起部８２に取り付けることで、頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する状態にすることができる。
【００１２】
図１１は、従来の頭部装着型画像表示装置の構成の他の例を示す図である。なお、図１１中で、図１０と同様な機能を有する部分、具体的には、表示ユニット８４、制御ボックス８６、ケーブル８５、使用者の頭部９９使用者の左目９８については、同じ番号を付与して説明を省略する。
【００１３】
図１１の頭部装着型画像表示装置は、上記した表示ユニット８４、制御ボックス８６、ケーブル８５に加えて、バンド形状で使用者頭部の両側面と頭頂部を保持することで、使用者の頭部９９に着脱自在のヘッドホン的に装着され、ヘッドホンと同様に頭頂部から下端部までの長さを調整可能である頭部保持部材９１と、頭部保持部材９１の下端部に顔面側から後頭部側に向けて設けられた不図示の溝または貫通孔等に差し込まれて前後の長さを調整可能であるベース部９２と、ベース部９２と表示ユニット８４と連結され、少なくとも表示ユニット８４を使用者の目の近傍に配置させる長さを有するアーム９５を有している。
【００１４】
表示ユニット８４の一方の側面部とアーム９５の一端部とが連結する部位には、表示ユニット８４が目に対して上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニット８４の向き調整後に任意の位置で停止可能である第１連結機構部９６が設けられる。また、アーム９５の他端部とベース部９２の一端部とが連結する部位には、前記片目近傍の顔表面に対して上下回動方向の自由度を有するように連結して、任意の位置で停止可能である第２連結機構部９４が設けられる。
【００１５】
第２連結機構部９４を任意の位置で停止させるための回転方向のブレーキ力Ｍ１（モーメント）は、表示ユニット８４の自重をＷ１、アーム９５の長さをＬ１として以下の式１により示される。
Ｍ１＞Ｗ１＊Ｌ１　　　・・・　（１）
【００１６】
第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１は、表示ユニット８４の自重Ｗ１が一定であるならば、アーム９５長Ｌ１に比例し、そのモーメント以上の力で停止させる必要がある。
【００１７】
図１１に示した従来の頭部装着型画像表示装置については、例えば、特開平１１−３２７４６０号公報中により詳細な例が記載されているが、ブレーキ力Ｍ１を大きくすると、表示ユニット８４の位置調整に必要になる操作力が過大になり操作感が悪化するため、表示ユニット８４の自重Ｗ１の重さや、アーム９５長Ｌ１の長さはあまり大きな値にはできなかった。
【００１８】
一般的に、頭部保持部材９１等は、装着感を良好にするために、頭部９９に対する拘束力を弱め、重量も軽減させるように求められている。しかし、ブレーキ力Ｍ１が大きい場合、表示ユニット８４の位置調整中に頭部保持部材９１も保持位置からずれてしまうことになり、拘束力を弱めることが難しかった。
【００１９】
図１１では、頭部保持部材９１の幅をＨ２とし、ベース部９２が頭部保持部材９１から突出する幅をＨ３とした。上記した図１０の例の場合と同様に、頭部装着型画像表示装置は、一般的には一人で使用され、効き目が右目９７か左目９８かは固定されるため、表示ユニット８４は、頭部保持部材９１に取り付けられた状態で収納されることになる。しかし、この場合には、図１１の状態でそのまま収納せず、例えば、第２連結機構部９４を回動させることで、表示ユニット８４とアーム９５を折り畳んで収納する。その折り畳んで収納する場合でも、少なくとも頭部保持部材９１の幅Ｈ２と、ベース部９２の突出幅Ｈ３とを合計する収納スペースが必要になる。
【００２０】
また、特開平１１−３２７４６０号公報中では、ベース部９２におけるアーム９５の他端部との連結部には、球面部９３が設けられている。球面部９３が設けられることで、第２連結機構部９４は、顔に沿った方向の他にも、顔から離間あるいは近接する方向にも回動できるようになり、回動自由度は高くなる。しかし、駆動回路をアーム９５の中に挿入しているので、第２連結機構部９４から先に配置される表示ユニット８４とアーム９５の重量は増加している。
【００２１】
また、特開平１１−３２７４６０号公報では、使用者は表示ユニット８４に表示された画像を直接に視認していない。この場合、表示ユニット８４は顔向きではなく前向きに設置され、さらに、光学系の最終部品となるミラーを表示ユニット８４から突出させて保持し、そのミラーに映った画像を使用者に視認させている。このように構成することは、画像の表示される位置を、使用者の目の視軸に近づけ、かつ、第２連結機構部９４から最も遠くなるアーム９５の先端の重量を低減できるので、第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１を低減させる点では有利となるが、最終ミラー分の重量が増加し、部品および組立工数も増加してしまう。
【００２２】
次に図１１の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
なお、図１１は、使用者が左目９８で表示ユニット８４を見るように、予め頭部保持部材９１、ベース部９２、および、アーム９５に取り付けた場合である。
【００２３】
図１１の場合には、頭部保持部材９１を、頭部９９に頭頂部側から押し込み、頭頂部を押さえると共に、左右こめかみ部を挟み込むように保持させて装着する。すると、表示ユニット８４は、使用者の左目９８の視軸近傍（視軸のすぐ下）に配置されることになるので、使用者はその表示面に表示された画像を視認することができる。
【００２４】
この場合の表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業は、使用者がまず表示ユニット８４あるいはアーム９５を持って、第２連結機構部９４を回動させることで、表示ユニット８４の位置調整を実施し、次に、表示ユニット８４を持って、第１連結機構部９６を回動させることで、表示ユニット８４の表示面の角度調整を実施する。
【００２５】
表示ユニット８４の表示面に表示される画像は、図１０の場合と同様に、入力する信号（映像信号）に基づいて表示され、制御ボックス８６で画像制御され、不図示の駆動回路により表示面が駆動される。
【００２６】
また、図１１の頭部装着型画像表示装置を右目９７で使用する場合には、頭部保持部材９１の左側（顔の左側）の下端の溝または貫通孔等に差し込まれていたベース部９２を一旦引き抜いて取り外し、頭部保持部材９１の右側（顔の右側）の下端の溝または貫通孔等に差し込む。その後、上記した表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業を実施するが、このままでは、画像が上下反転しているため、制御ボックス８６等に設けられた不図示の表示画像上下反転切替スイッチ等により、画像表示の上下を反転させる。
【００２７】
また、特開平１１−３２７４６０号公報の場合には、ミラーを表示ユニット８４から突出させていることから、右目９７で使用する場合には、このミラーについても一旦取り外し、上下逆に表示される表示ユニット８４に対応させて設置し直す。このようにして、図１１の頭部装着型画像表示装置では、使用者の片目（左目９８）に合わせていた表示ユニット８４を、他方の片目（右目９７）に合わせ直すことができる。
【００２８】
一般的に、図１０あるいは図１１に示したような片眼で使用する頭部装着型の画像表示装置は、使用者の効き目側に装着する必要があることが知られている。例えば、そのような画像表示装置を効き目側に装着しない場合には、効き目の反対眼に画像表示装置が装着されることになる。しかし、反対眼は周囲の情況を観察する目であるため、周囲状況の情報の認識度が高くなり、画像表示装置に表示された画像をうまく認識することができない。また、何れの目（右目９７か左目９８か）が効き目であるかは、手の右利きと左利きの違いと同様に各個人により異なり、片眼で使用する画像表示装置は、右目９７／左目９８の何れにも装着できる必要性がある。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示した最初の従来例では、頭部装着型画像表示装置を非使用時に収納する際に、図１０の縦方向に長い表示ユニット８４における寸法Ｈ１の収納スペースが必要になり収納性が良くないという問題が有った。
【００３０】
また、図１０の従来例では、頭部装着型画像表示装置を左目９８使用から右目９７使用（あるいは逆に右目９７使用から左目９８使用）に変更する場合には、表示ユニット８４を頭部保持部材８１から一旦分離し、頭部保持部材８１を上下反転させて、再度、表示ユニット８４を頭部保持部材８１に取り付ける手間が必要であるという問題があった。
【００３１】
また、図１１に示した次の従来例では、頭部装着型画像表示装置を非使用時に収納する際に、少なくとも頭部保持部材９１の幅Ｈ２と、ベース部９２の突出幅Ｈ３とを合計する収納スペースが必要になり収納性が良くないという問題があった。
【００３２】
また、図１１の従来例では、頭部装着型画像表示装置を左目９８使用から右目９７使用（あるいは逆に右目９７使用から左目９８使用）に変更する場合には、ベース部９２を頭部保持部材９１の左側の下端溝等から一旦引き抜き、頭部保持部材９１の右側の下端溝等に差し込む手間が必要であるという問題があった。また、特開平１１−３２７４６０号公報の場合には、さらに、ミラーについても、一旦取り外してから、上下逆にして設置し直す手間が必要であるという問題があった。
【００３３】
また、図１１の従来例では、頭部への装着感を軽減するために頭部保持部材９１の拘束力を小さくした場合、第２連結機構部９４のブレーキ力Ｍ１が比較的大きいことから、表示ユニット８４の画像の表示面を左目９８の視軸に近づける作業持に、必要となる操作力が過大になりがちであり、表示ユニット８４の位置調整の操作感が重くなり、頭部保持部材９１自体が動いてしまうという問題がある。
【００３４】
本発明の頭部装着型画像表示装置は、上記した問題を解決するためになされたものであり、非使用時の収納性が良好であり、使用する目を変える場合でも部品を組替える必要が無い頭部装着型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００３５】
また、頭部保持部材の頭部への拘束力が小さい場合でも、表示ユニットの画像の表示面を使用する方の目の視軸に近づける作業持に、頭部保持部材自体が動かない頭部装着型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
上記した問題を解決するため、請求項１に記載した本発明の頭部装着型画像表示装置は、使用者の頭部の左右を保持すると共に、前頭額部、頭頂部、後頭部の少なくとも一箇所を保持することで頭部に着脱自在に装着される頭部保持部材と、使用者の左右何れか片目の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する表示ユニットと、頭部保持部材および表示ユニットと連結され、少なくとも表示ユニットを使用者の片目の近傍に配置させる長さを有するアームと、表示ユニットの一方の側面部とアームの一端部とが連結される部位に設けられ、表示ユニットが片目に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第１連結機構部と、アームの他端部と頭部保持部材の一端部とが連結される部位に設けられ、片目近傍の顔表面に対して少なくとも上下回動方向の自由度を有するように連結し、表示ユニットの向き調整後に任意位置で停止可能である第２連結機構部とを有する頭部装着型画像表示装置であって、第１連結機構部は、表示ユニットの側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、アームの一端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、第２連結機構部は、頭部保持部材側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム側の他端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結することを特徴とする。
【００３７】
また、請求項２の本発明は、請求項１に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットとは別個に、表示ユニットの表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路部を設ける場合、アームの他端部には、駆動回路部を配置し、第２連結機構部は、アームの他端部から中央部寄りの中間位置であって、頭部保持部材の一端部が接続する部位に設けられ、頭部保持部材側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム側の中央部寄りの部位におけるアーム幅方向の中心位置とで連結することを特徴とする。
【００３８】
また、請求項３の本発明は、請求項１または２に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットは、表示面、光源および光学部品が顔の横方向に配置され、横方向に細長い形状であることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項４の本発明は、請求項１〜３の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第２連結機構部は、頭部保持部材に対するアームの保持角度を、表示ユニットが使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、表示ユニットが使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用される場合と、の双方の場合に対応する角度に設定可能であり、その設定角度付近で回動可能であるように連結することを特徴とする。
【００４０】
また、請求項５の本発明は、請求項４に記載の頭部装着型画像表示装置において、表示ユニットは、表示ユニットを使用者の一方の片目の視軸に近い位置で使用する場合と、表示ユニットを使用者の他方の片目の視軸に近い位置で使用する場合では、表示面に表示される画像の上下が反転することを特徴とする。
【００４１】
また、請求項６の本発明は、請求項５に記載の頭部装着型画像表示装置において、駆動回路部は、表示ユニットの表示面に表示される画像の上下を反転させる切替スイッチを備えることを特徴とする。
【００４２】
また、請求項７の本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一方は、表示ユニットを顔の上下方向に回動させる軸に直交し、片目近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動する軸を有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構を備えることを特徴とする。
【００４３】
また、請求項８の本発明は、請求項１〜７の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一方は、接続部位の一方の少なくとも表面が球面形状を有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構を備えることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項９の本発明は、請求項８に記載の頭部装着型画像表示装置において、第１連結機構部および第２連結機構部に用いられる球面連結機構の球面形状は、少なくとも表示ユニットの表示面を目の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で形成されることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項１０の本発明は、請求項１〜９の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、アーム、第１連結機構部、および、第２連結機構部の少なくとも一個の部位には、アームの長辺方向の長さを調整する摺動部を有することを特徴とする。
【００４６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の頭部装着型画像表示装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１の頭部装着型画像表示装置を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図であり、図３は、図２の使用者に装着状態の頭部装着型画像表示装置を上部から見た上面図である。
【００４７】
なお、図１〜図３は使用者が右目が利き目であり、右目で頭部装着型画像表示装置に表示された画像を見る場合である。左目で画像を見る場合については、図９を用いて後述する。
【００４８】
図１〜図３において、１は本実施の形態の表示ユニットであり、使用者の右目９７の視軸上または視軸近傍に映像信号に基づく画像の表示面を形成する。表示ユニット１は、表示ユニット１が使用者の右目の視軸に近い位置である場合と、表示ユニット１が使用者の左目の視軸に近い位置である場合では、表示面に表示される画像の上下を反転させる。なお、表示ユニット１については、図４を用いて内部構成を後述する。
【００４９】
また、２は２本の中空パイプからなるアームであり、後述する頭部保持部材３および表示ユニット１と連結され、少なくとも表示ユニット１を使用者の右目９７の近傍に配置させる長さを有する。３は使用者の頭部９９の後方を略半周に渡ってバンド状に巻回させる頭部保持部材であり、可撓性板状部材で構成される。頭部保持部材３の両先端部近傍には、パッド３０１、３０２が設けられる。頭部保持部材３は、使用者の頭部９９の左右を保持すると共に後頭部を保持することで頭部に着脱自在に装着される。
【００５０】
アーム２の一方（頭部９９の顔面側）の先端部には、第１連結機構部５１が設けられる。第１連結機構部５１は、表示ユニット１の一方の側面部とアーム２の一端部とが連結される部位に設けられる。第１連結機構部５１は、表示ユニット１の側面部における表示面の上下方向の中心線を延伸させた位置と、アーム２の一端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、表示ユニット１が使用者の右目９７に対して、上下回動方向の自由度θｘと、近接／離遠回動方向の自由度θｚを有している。また、第１連結機構部５１は、表示ユニット１を、その向きを調整した後に任意位置（任意角度）で停止させることができる。
【００５１】
本実施の形態の第１連結機構部５１は、表示ユニット１を顔の上下方向に回動θｘさせる軸Ｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動θｚする軸Ｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構になっているが、接続部位の一方の少なくとも表面を球面形状として、回動方向の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構を用いても良い。なお、第１連結機構部５１において球面連結機構を使用する場合には、その球面形状は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づけるように調整する範囲で形成される。
【００５２】
アーム２の他方（頭部９９の後頭部側）の先端部には、表示ユニット１の表示面に映像信号に基づく画像を形成させる駆動回路等の電気回路が内蔵される回路ボックス４０が配置（保持）される。回路ボックス４０の表面には、表示ユニット１に表示される画像の上下を反転させる切替スイッチ４０１が設けられている。
【００５３】
アーム２の両先端間の中間位置の回路ボックス４０寄りには、第２連結機構部５２が設けられる。第２連結機構部５２は、頭部保持部材３の一端部と連結される部位に設けられる。第２連結機構部５２は、頭部保持部材３側の一端部の幅方向の中心位置と、アーム２側の他端部におけるアーム幅方向の中心位置とで連結し、使用者の右目９７近傍の顔表面に対して、上下回動方向の自由度θｘと、近接／離遠回動方向の自由度θｚと、側面上下回動方向の自由度θｙを有している。また、第２連結機構部５２は、表示ユニット１の向きを調整した後のアーム２を任意位置（任意角度）で停止させることができる。
【００５４】
本実施の形態の第２連結機構部５２は、接続部位の一方の少なくとも表面を球面形状として、回動方向の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構になっているが、表示ユニット１を顔の上下方向に回動θｘさせる軸Ｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動θｚする軸Ｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構を用いても良い。なお、第２連結機構部５２における球面連結機構の球面形状は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づけるように調整する範囲で形成される。
【００５５】
第２連結機構部５２は、頭部保持部材３に対するアーム２の保持角度を、表示ユニット１が使用者の右目９７の視軸に近い位置で使用される場合と、表示ユニット１が使用者の左目９８の視軸に近い位置で使用される場合と、の双方の場合に対応する角度に設定可能であり、その設定角度付近で回動可能であるように連結する。
【００５６】
また、本実施の形態では第２連結機構部５２に、アーム２の長辺方向の長さを調整する摺動部を有している。アーム２の長さ調整用摺動部は、第２連結機構部５２に限らず、アーム２の途中、あるいは、第１連結機構部５１に設けても良い。なお、第２連結機構部５２については、図６を用いて内部を後述する。
【００５７】
また、７０は、表示ユニット１を表示させるための電源となるバッテリや画像表示の制御回路等を内蔵する制御ボックスであり、回路ボックス４０は、ケーブル７１を介して制御ボックス７０と接続されている。
【００５８】
図４は、図１〜図３の表示ユニット１の内部構成を示す２面（上面、側面）図である。
【００５９】
表示ユニット１内には、映像信号に基づく画像を形成して表示する液晶表示板（ＬＣＤ）１０２と、ＬＣＤ１０２のバックライト光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）１０４と、ＬＥＤ１０４の出射光の放射方向をＬＣＤ１０２の方に向けて適度に拡散させながら反射させる拡散反射板１０３と、ＬＣＤ１０２で形成された画像を、使用者の右目９７に向けて適度に拡大させながら反射させるプリズムレンズ１０１を有している。
【００６０】
表示ユニット１は、図４の上面図からわかるように、表示面を有するＬＣＤ１０２、光源となるＬＥＤ１０４、および、光学部品であるプリズムレンズ１０１と拡散反射板１０３が顔の横方向に並んで配置されており、顔の表面の横方向に沿って細長い形状となっている。このため、表示ユニット１の顔の縦方向の寸法は、図１０あるいは図１１に示した従来の表示ユニットの寸法よりも小さくなる。
【００６１】
使用者は、右目９７の視軸５００上に、プリズムレンズ１０１の中心が一致するように向きを調整することで、良好な画像を視認することができるようになる。向きの調整は、第１連結機構部５１の上下回動方向の自由度θｘと近接／離遠回動方向の自由度θｚを有する２軸連結機構を用いるか、第２連結機構部５２の自由度が３である（回動方向θｘ、θｙ、θｚに回動可能）球面連結機構を用いればよい。
【００６２】
図５は、図１〜図３の第１連結機構部５１の内部構成を示す斜視図である。
【００６３】
第１連結機構部５１は、アーム２の先端に設けられた連結ブロック２０１、表示ユニット１の連結孔部１ａ、および、水平支軸５０１と垂直支軸５０２の直交する２軸を有するヒンジブロック５０００により構成される。
【００６４】
ヒンジブロック５０００は、アーム側の連結ブロック２０１に、垂直支軸５０２の周りで回動自在であるようにはめ込まれて保持されると共に、表示ユニット１の連結孔部１ａに、垂平支軸５０１の周りで回動自在であるようにはめ込まれて保持される。また、ヒンジブロック５０００は、表示ユニット１よりもより顔の外側（使用者の顔のより側面方向側）に位置するように配設される。また、水平支軸５０１は、表示ユニット１のプリズムレンズ１０１（ウィンドウ）の上下中心位置に一致するように配設される。
【００６５】
第１連結機構部５１は、図５のように構成することで、図示したように回動方向θｘおよび回動方向θｚに回動することができる。
【００６６】
図６は、図１〜図３の第２連結機構部５２の内部構成を示す側面から見た断面図である。
【００６７】
図６の球面連結機構である第２連結機構部５２において、９０１はパッド３０２に形成されている凸球面部である。９０２は凸球面部９０１に当接しうる凹球面部を有するＡブロックであり、９０３は前記Ａブロック９０２とでアーム２を挟持するＢブロックである。９０４はＢブロック９０３と、Ａブロック９０２、および、凸球面部９０１を貫通し、Ｃブロック９０５に螺合するスクリューである。９０７はＢブロック９０３とスクリュー９０４との間に挟持されたスプリングである。
【００６８】
また、アーム２は、Ａブロック９０２とＢブロック９０３との間に挟まれて、スクリュー９０４で一端が固定されたスプリング９０７から圧力を受けて保持されるので、アーム２と、Ａブロック９０２およびＢブロック９０３との間に摩擦力によるブレーキ力が発生してズレが防止される。従って、アーム２は、Ａブロック９０２およびＢブロック９０３との間で、アーム２の長辺方向の長さを調整するための摺動部を形成している。
【００６９】
第２連結機構部５２は、図６のように構成することで、図示した回動方向θｙに限らず、図１〜図２に示したように回動方向θｘおよび回動方向θｚにも回動することができる。また、この凸球面部９０１の球面形状は、少なくとも表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で設けられる。また、回動方向θｘについては、頭部装着型画像表示装置を右目に装着する場合と、左目に装着する場合とでは、頭部保持部材３に対する表示ユニット１の上下位置が入れ替わるため、支軸に合わせる調整のみである回動方向θｙおよび回動方向θｚに比べて回動角度の変動範囲を大きくする必要がある。
【００７０】
次に本実施の形態の頭部装着型画像表示装置の動作について説明する。
【００７１】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置の使用者は、可撓性を有する頭部保持部材３を自身の頭部９９の幅に合わせて弾性変形させて押し広げ、後頭部の略半周に渡って巻回させて装着する。この時、図２に示すようにパッド３０１が使用者の頭部９９の左耳の上、パッド３０２が右耳の上に配置され、頭部装着型画像表示装置が下方向へ落下することを防止する。また、頭部保持部材３を真円ではない使用者の後頭部に密着させることによって、パッド３０１およびパッド３０２を中心に頭部保持部材３が回動してずれることを防止する。
【００７２】
図２の右目に装着した場合の使用状態を示した図では、使用者が頭部保持部材３を装着後、表示ユニット１を使用者にとって最も画像が見やすい任意の位置に配置した状態を示している。すなわち、ＸＹＺ軸を有する３次元空間上で、使用者の右目９７の視線と、表示ユニット１の表示面に投影された画像の光軸の中心とを一致させるように、表示ユニット１のＸ、Ｙ、Ｚ座標を定める。この場合の可動部は、第１連結機構部５１（回動方向θｘおよび回動方向θｚ）、第２連結機構部５２（回動方向θｘ、回動方向θｙ、回動方向θｚ、および、摺動方向Ｙ）であり、各連結器後部５１、５２の回動方向θｘ、θｙ、θｚの姿勢（方向角）等が座標決定により定められる。
【００７３】
従って、第１連結機構部５１は、表示ユニット１を顔の上下方向に回動させる軸θｘに直交し、右目９７近傍の顔表面に対して近接方向と離遠方向に回動する軸θｚを有し、回動方向の自由度が２である２軸連結機構となっている。第２連結機構部５２は、接続部位の一方の表面に球面形状の凸球面部９０１を有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構である。第２連結機構部５２に用いられる球面連結機構の球面形状（凸球面部９０１）は、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける範囲内を自在に可動できる範囲で形成されている。また、第２連結機構部５２には、アーム２の長辺方向の長さを調整する摺動部（アーム２を挟むＡブロック９０２およびＢブロック９０３）を有する。
【００７４】
このように、本実施の形態の第１連結機構部５１および第２連結機構部５２は、自由度が高いため、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける調整作業が容易であり、ブレーキ力を比較的小さくできる第１連結機構部５１に可能な範囲の調整時の回動は第１連結器後部５１に実施させ、ブレーキ力を比較的大きい第２連結機構部５２では、第１連結器後部５１ではできない範囲の調整時の回動のみを実施するように分担することで、表示ユニット１の位置調整作業を容易、かつ、きめ細やかに実施することができ、各連結機構部の回動範囲および操作力を低減させることができる。
【００７５】
図７は、第２連結機構部５２に必要となるブレーキ力を説明するための側面図である。
【００７６】
第２連結機構部５２は、スプリング９０７の反発力で、凸球面部９０１とＡブロック９０２を押圧し、その両者間の摩擦力にてブレーキ力を生じせしめている。
【００７７】
ここで、第２連結機構部５２を任意の位置で停止させるための回転方向のブレーキ力Ｍ２（モーメント）は、表示ユニット１の自重をＷ１、第２連結機構部５２から表示ユニット１までのアーム２の長さをＬ１、回路ボックス４０の自重をＷ２、第２連結機構部５２から回路ボックス４０までの長さをＬ２とすると、以下の式２により示される。
Ｍ２＞（Ｗ１＊Ｌ１）−（Ｗ２＊Ｌ２）　　　・・・（２）
【００７８】
前述した式（１）で表されるブレーキ力Ｍ１は、Ｍ１＞Ｗ１＊Ｌ１であるので、−（Ｗ２＊Ｌ２）の分だけブレーキ力を減少させることができる。すなわち、以下の式３がなりたつ。
Ｍ２＝Ｍ１−（Ｗ２＊Ｌ２）　　　・・・（３）
【００７９】
このように本実施の形態では、図１１に示した従来の頭部装着型画像表示装置よりも球面連結機構である第２連結機構部５２のブレーキ力を低減させることができる。従って、表示ユニット１の位置を調整する作業に必要な動作力が軽微となり、良好な操作感を得ることができる。
【００８０】
図８は、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する状態を示す２面（上面、側面）図である。
【００８１】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する時には、図８に示したように、第２連結機構部５２を回動させることで、アーム２と頭部保持部材３を並行にする。その後、第２連結機構部５２のＡブロック９０２とＢブロック９０３の間のアーム２を摺動させ、表示ユニット１（または第１連結機構部５１）と第２連結機構部５２とを接近させる。
【００８２】
このように、本実施の形態の収納時には、例えば、図８の側面図に示したようにアーム３の幅のスペース内に全ての頭部装着型画像表示装置の部分を納めることができ、また、図８の上面図に示したように頭部保持部材３よりも略表示ユニット１分だけ大きいスペース内にほぼ全ての頭部装着型画像表示装置の部分を納めることができるので、従来よりも薄型化および小型化させて収納することができる。また、収納作業もアーム２を回動させてから摺動により縮めるのみであるので容易である。
【００８３】
図９は、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する状態を示す斜視図である。
【００８４】
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する時には、図９に示したように、まず、頭部保持部材３を左右を逆にして頭部９９に装着する。このままでは、表示ユニット１が頭部９９の上に行ってしまうので、頭部保持部材３に対して表示ユニット１が下に位置するように、第２連結機構部５２を用いてアーム２を第２連結機構部５２を支点としてＸ軸周りに下方へ回動させる。つまり、頭部保持部材３に対する表示ユニット１の上下関係は図１および図２とは逆になる。その際に、そのままでは表示ユニット１に表示される画像の上下が反対になってしまうので、回路ボックス４０の表示画像上下反転切替えスイッチ４０１を操作して、表示ユニット１に表示される画像の上下が正しく表示されるようにする。
【００８５】
このようにして、本実施の形態では、前の使用者が右目９７に装着していた場合でも、次の使用者は、部品を組替えることなく、頭部保持部材３を裏返してから装着し直して、アーム２を回動させるのみの容易な操作で表示ユニット１を左目９８の前に配置、すなわち、頭部装着型画像表示装置を左目に装着することができる。
【００８６】
また、第１連結機構部５１が表示ユニット１に表示される画像の高さ方向の中心位置と一致するよう（中心線上）に形成され、第２連結機構部５２が保持手段３の巾方向の中心位置と一致するよう（中心線上）に形成されていることから、図９のように反転させても、左目に装着時と右目に装着時とで操作環境が左右対称になるのみであるので、どちらの目が効き目の人にも同じ使用環境を提供できる。また、左右の何れの目に装着した場合でも、意匠的に左右反転するのみであるので何れか一方の装着者の美観が損なわれることがない。
【００８７】
また、本実施の形態では、頭部保持部材３を使用者の頭部９９における後頭部に巻き回すようにしたが、例えば、前頭額部、あるいは、頭頂部に巻き回すように構成しても良い。
【００８８】
また、本実施の形態では、アーム２の他端部には回路ボックス４０を設け、第２連結機構部５２はアーム２の両先端間の中間位置の回路ボックス４０寄りに設けたが、回路ボックス４０の有無に拘わらず、第２連結機構部５２をアーム２の他端部に設けるように構成しても良い。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００９０】
請求項１、３および１０の本発明では、収納時にアームの幅のスペース内、あるいは、頭部保持部材よりも略表示ユニット分だけ大きいスペース内にほぼ全ての部分を納めることができるので、従来よりも薄型化および小型化させて収納することができる。また、収納作業もアームを回動させてから摺動により縮めるのみであるので容易となる。
【００９１】
請求項２の本発明では、従来の頭部装着型画像表示装置よりも球面連結機構である第２連結機構部のブレーキ力を低減させることができるので、表示ユニットの位置を調整する作業に必要な動作力が軽微となり、良好な操作感を得ることができる。
【００９２】
請求項４〜６の本発明では、前の使用者が一方の目に装着していた場合でも、次の使用者は、部品を組替えることなく、頭部保持部材を裏返してから装着し直して、アームを回動させるのみの容易な操作で表示ユニットを反対の方の目に装着することができる。また、左目装着と右目装着とで操作環境が左右対称になるのみであるので、どちらの目が効き目の人にも同じ使用環境を提供でき、左右の何れの目に装着した場合でも、意匠的に左右反転するのみであるので何れか一方の装着者の美観が損なわれることがない。
【００９３】
請求項７〜９の本発明では、このように、本実施の形態の第１連結機構部５１および第２連結機構部５２は、自由度が高いため、表示ユニット１の表示面を右目９７の視軸に直交する角度に近づける調整作業が容易であり、ブレーキ力を比較的小さくできる第１連結機構部５１に可能な範囲の調整時の回動は第１連結器後部５１に実施させ、ブレーキ力を比較的大きい第２連結機構部５２では、第１連結器後部５１ではできない範囲の調整時の回動のみを実施するように分担することで、表示ユニット１の位置調整作業を容易、かつ、きめ細やかに実施することができ、各連結機構部の回動範囲および操作力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の頭部装着型画像表示装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の頭部装着型画像表示装置を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図である。
【図３】図２の使用者に装着状態の頭部装着型画像表示装置を上部から見た上面図である。
【図４】図１〜図３の表示ユニット１の内部構成を示す２面（上面、側面）図である。
【図５】図１〜図３の第１連結機構部の内部構成を示す斜視図である。
【図６】図１〜図３の第２連結機構部の内部構成を示す側面から見た断面図である。
【図７】第２連結機構部に必要となるブレーキ力を説明するための側面図である。
【図８】本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する状態を示す２面（上面、側面）図である。
【図９】本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を左目に装着する状態を示す斜視図である。
【図１０】従来の頭部装着型画像表示装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】従来の頭部装着型画像表示装置の構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１、８４　表示ユニット、　２、９５　アーム、　３、８１、９１　頭部保持部材、　４０　回路ボックス、　５１、９６　第１連結機構部、　５２、９４　第２連結機構部、　７０、８６　制御ボックス、　７１、８５　ケーブル、　９７　右目、　９８　左目、　９９　（使用者の）頭部、　１０１　プリズムレンズ、　１０２　液晶表示板（ＬＣＤ：画像表示板）、　１０３　拡散反射板、　１０４　発光ダイオード（ＬＥＤ：光源）、　２０１　連結ブロック、　３０１、３０２　パッド、　４０１　表示画像上下反転切替スイッチ、　５０１　水平支軸、　５０２　垂直支軸、　５０００　ヒンジブロック。
【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】
2004078057.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004078057.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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