JP2004080679A - 頭部装着型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効き目が左目と右目の何れかである複数人数で、各自用の頭部装着用品を用いて容易に共用できる頭部装着型の画像表示装置を提供する。
【解決手段】頭部装着用品３、３１に連結して保持され、使用者の右目の視軸上に画像を形成する表示ユニット１と、頭部装着用品３、３１および表示ユニット１と連結されるアーム２０と、表示ユニット１が少なくとも上下回動方向の自由度を有するようにアーム２０の中心と連結する第１連結機構部５１と、右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アーム２０が有するように頭部装着用品３、３１の中心と連結する第２連結機構部とを有する頭部装着型画像表示装置。
【選択図】　　　　図１

Description

【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１７は、従来の頭部装着型画像表示装置の構成の例を示す図である。
【０００３】
図１７の頭部装着型画像表示装置は、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と、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。
【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。一般的に表示ユニット８４にかかる重力方向以外の応力（モーメント等）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】
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１７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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）
【０００８】
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。
【０００９】
図１７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。
【００１０】
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。
【００１１】
図１７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。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１７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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
次に図１７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１７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。
【００１５】
図１７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。
【００１６】
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。
【００１７】
表示ユニット８４の表示面に表示される画像は、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。
【００１８】
また、図１７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。
【００１９】
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１７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。
【００２０】
一般的に、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。
【００２１】
また、一般的にＬＣＤを用いた頭部装着型の画像表示装置は、使用者の視線軸と、表示画像の中心光軸（映出光軸）とを一致させないと、画像が歪む、画像が暗くなる、あるいは、周囲の一部の画像がけられるという問題がある。しかし、人間の頭の大きさや形状は多様であり、頭部に対する眼球の相対位置も多様であるので、頭部装着手段に対する眼球の位置も多様で調整範囲が広く、視線軸と映出光軸とを一致させることは容易ではない。
【００２２】
特開平１１−３２７４６０号公報の場合には、例えば、表示ユニット８４の左右方向の位置を移動させる場合、第２連結機構部９４に設けられた球面部９３に沿って駆動回路を内蔵するアーム９５（公報中ではハウジングと記載）の角度が変化し、表示ユニット８４の左右方向の位置を移動させることができる。しかし、第１連結機構９６は回動のみで左右方向には自由度を有していないので、左右方向の位置は移動できるが垂直軸に従って回動する（傾く）ことから、使用者の左目の視軸に対して映出光軸が垂直軸周りで傾いて画像が表示される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７の頭部装着型画像表示装置を複数の使用者で共有して使用する場合、頭部保持部材９１も共用になり、直接に肌に触れることから衛生上好ましくないという問題がある。
【００２４】
また、例えば、ヘッドホン、硬質の帽子あるいはヘルメット等の頭部装着用品に、接続治具等を用いて図１７の頭部装着型画像表示装置を装着することも考えられるが、その場合には、左目９８と表示ユニット８４との距離を適切に調整する機能を、上記した頭部装着用品あるいは接続治具等に備えさせる必要が生じ、汎用の頭部装着用品あるいは接続治具等ではなく、高価で大きい専用の頭部装着用品あるいは接続治具等が必要になるという問題がある。
【００２５】
また、汎用の頭部装着用品に図１７の頭部装着型画像表示装置を装着しようとすると、汎用の頭部装着用品の左側の耳の近辺の形状及び角度と、右側の耳の近辺の形状及び角度とでは相違があるので、左目用と右目用で個別に専用の接続治具等が必要になるという問題がある。
【００２６】
また、図１７に示した従来例では、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。
【００２７】
また、上記した従来例では、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。
【００２８】
また、上記した従来例では、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、頭部保持部材９１自体が動いてしまうという問題がある。
【００２９】
また、上記した従来例では、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るという問題があった。
【００３０】
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、効き目が左目と右目の何れかである複数人数で、各自用の頭部装着用品を用いて容易に共用できる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。
【００３１】
また、非使用時の収納性が良好であり、使用する方の目を変える場合でも部品の組替えが容易であるか、組み換えの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。
【００３２】
また、頭部装着用品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、頭部装着用品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。
【００３３】
【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、少なくとも使用者の頭部の左右を保持することで頭部に着脱自在に装着される頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部に連結して保持される頭部装着型画像表示装置であって、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、頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部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装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺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連結機構部とを有し、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、頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺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。
【００３４】
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、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。
【００３５】
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、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。
【００３６】
また、請求項４の本発明は、請求項３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。
【００３７】
また、請求項５の本発明は、請求項１〜４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。
【００３８】
また、請求項６の本発明は、請求項１〜５の何れか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、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、頭部装着用品の任意位置に駆動回路部を設置することを特徴とする。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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、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。
【００４２】
また、請求項１０の本発明は、請求項９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。
【００４３】
また、請求項１１の本発明は、請求項１〜１０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連結機構部と、頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部とを連結するために連結部材を用いることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項１２の本発明は、請求項１〜１０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、頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部と一体に形成されることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項１３の本発明は、請求項１〜１２の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、頭部装着用品は、外耳を覆うイヤーパッドを有するオーディオヘッドホン形状であることを特徴とする。
【００４６】
また、請求項１４の本発明は、請求項１〜１２の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置において、頭部装着用品は、頭部の少なくとも両耳よりも上部を覆うヘルメット形状であることを特徴とする。
【００４７】
また、請求項１５の本発明は、請求項１〜１４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連結機構部の内側には、頭部装着型画像表示装置の表示画像に関連する音声を出力する発音装置が設けられることを特徴とする。
【００４８】
【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構成を示す上面図であり、図２は、図１の頭部装着型画像表示装置を頭部装着用品に取り付けた状況を示す斜視図であり、図３は、図２の頭部装着型画像表示装置付き頭部装着用品を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図である。
【００４９】
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１１、１２を用いて後述する。
【００５０】
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５００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５００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６を用いて内部構成を後述する。
【００５１】
また、２０は溝形状の外部摺動部２１と溝に嵌合する形状の内部摺動部２２からなる伸縮自在のアームであり、後述するように一端は第２連結機構部５２を介してイヤーパッド３１と連結され、他端は第１連結機構部５１を介して表示ユニット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の側面から頭頂部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、イヤーパッド３１（図２、３では右耳側）、３２（図２、３では左耳側）が設けられる。頭部保持部材３と各イヤーパッド３１、３２は、例えば、音楽あるいは会議の音声等を聞くオーディオヘッドホンであり、頭部装着用品の一つである。イヤーパッド３１、３２の内部には、スピーカ等の発音装置３１１、３２１が設けられる、図示したオーディオヘッドホンは、使用者の頭部９９の左右を保持すると共に頭頂部を保持することで頭部に着脱自在に装着される。
【００５２】
アーム２０の一方（頭部９９の顔面側：内部摺動部２２）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２０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２０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θｘ１と、近接／離遠回動方向の自由度θｚ１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。
【００５３】
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θｘ１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θｚ１する軸Ｚに加え、表示ユニット１の遠方端を上下させる方向に回動θｙする軸Ｙを有し、回動方向の自由度が３である球面連結機構になっているが、回動方向の自由度が２である（回動方向θｘ、θｚに回動可能）２軸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。
【００５４】
アーム２０の他方（頭部９９の後頭部側：外部摺動部２１）の先端部には、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の一端部に設けられたイヤーパッド３１と連結される部位に設けられる。第２連結機構部５２は、イヤーパッド３１の幅方向の中心位置と、アーム２０側の他端部（外部摺動部２１）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２０を任意位置（任意角度）で停止させることができる。
【００５５】
第２連結機構部５２とイヤーパッド３１との連結方法は、汎用あるいは公知の機械的連結手段や接合手段から、時と場合に応じて適した手段を任意に選択して用いれば良い。図１では、一例として、両面テープ６１を連結部材として用いる場合を示したが、例えば、イヤーパッド３１側にスリットを設け、第２連結機構部５２側にレールを設けてスライドさせてはめ込む方法や、マジックテープ（登録商標）等を用いて連結する方法の方が、頭部装着用品としての頭部保持部材３とイヤーパッド３１、３２を変更する場合にはさらに容易となる。あるいは、連結方法としては、取付ネジを用いて、第２連結機構部５２をイヤーパッド３１に取り付ける方法を用いても良く、他の汎用あるいは公知の方法を用いても全く問題は無い。
【００５６】
また、頭部保持部材３の任意位置には、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３０２が配置（保持）される。回路ボックス３０２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３０５が設けられている。回路ボックス３０２を頭部保持部材３に配置することで表示ユニット１を軽量化でき、第１連結機構部５１および第２連結機構部５２に必要な操作力を減少させることができる。
【００５７】
本実施の形態ではアーム２０自身に、アーム２０の長辺方向（伸縮方向）の長さを調整する摺動部を有している。アーム２０の長さ調整用摺動部は、アーム２０自身に限らず、第２連結機構部５２、あるいは、第１連結機構部５１に設けても良い。アーム２０は、内部摺動部２２を外部摺動部２１中にＹ軸方向に押し込むことと、内部摺動部２２を外部摺動部２１中からＹ軸方向に引き出すことにより、長さを伸縮自在に調節することができる。これにより、右目９７と表示ユニット１との距離を調節範囲内で自由に設定することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
第２連結機構部５２は、頭部保持部材３に対するアーム２０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。
【００６０】
第２連結機構部５２は、図１のように球面連結機構を構成することで、図２に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、さらに回動方向θｙ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の前後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。これについては図１１を用いて後述する。
【００６１】
また、３０３は、回路ボックス３０２から表示ユニット１へ信号を伝達するケーブルであり、３０４は、映像ソース（図示せず）から回路ボックス３０２へ映像信号および音声信号を伝達するケーブルである。また、ケーブル３０４の先には、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不図示の制御ボックスがあり、回路ボックス３０２は、ケーブル３０４を介してその制御ボックスと接続されている。
【００６２】
ここで、図１を用いて第２連結機構部５２の内部構成を説明する。図１の球面連結機構である第２連結機構部５２において、９０１はイヤーパッド３１と接続する部分であると共に球面連結機構の一部となる凸球面部である。９０２は凸球面部９０１に当接しうる凹球面部を有するブロックである。９０３は、ブロック９０２、および、凸球面部９０１を貫通し、Ｃブロック９０４に螺合するスクリューである。９０５はブロック９０２とスクリュー９０３との間に挟持されたスプリングである。
【００６３】
また、アーム２０の他方（頭部９９の後頭部側：外部摺動部２１）の先端部は、ブロック９０２に固定される。ブロック９０２とスクリュー９０３との間に押圧して挟持されるスプリング９０５の効果により、凸球面部９０１は、Ｃブロック９０４とブロック９０２の凹球面部とを凹圧挟持し、イヤーパッド３１に対して、外部摺動部２１を適度な摩擦ブレーキ力で回動および保持する事ができ、任意の位置に調整した後にその位置で保持することができる。
【００６４】
ここで、本実施の形態では、第１連結機構部５１および第２連結機構部５２の２箇所に、回動方向の自由度が２である（回動方向θｘ、θｚに回動可能）２軸連結機構、あるいは、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）球面連結機構を採用している理由を説明する。
【００６５】
図４は、人間の頭の平面寸法における眼球の位置と側頭部の傾きを示す平面図であり、図５は、人間の頭の側面寸法における眼球の位置と表示ユニット１の傾きを示す側面図である。
【００６６】
図４および図５において、５００は、右目９７の視軸を示し、７００は、表示ユニット１の表示画像の中心光軸（映出光軸）を示す。本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を使用して良好（鮮明）な画像を得ようとする場合には、視軸５００と映出光軸７００は完全に一致させることが望ましいが、それができない場合でも、少なくとも表示ユニット１の表示面を目の視軸５００に直交する角度に近づける必要がある。
【００６７】
しかし、人間の頭のサイズは千差万別であり、頭部装着型画像表示装置を正面視で使用する場合（図５（ａ）の場合）のみを想定しても、例えば、図４に示したように、耳に対する眼球までの左右位置Ｃにはバラツキがあり、さらに、イヤーパッド３１が当接する側頭部の傾きθ１０についてもバラツキがある。また、図５に示したように、耳に対する眼球までの前後位置Ａ、および、上下位置Ｂについてもバラツキがある。
【００６８】
また、頭部装着型画像表示装置の使用方法としては、上記した図５（ａ）の正面視の場合のみでなく、例えば、図５（ｂ）に示したように視線を下目にして画像を見る場合、あるいは、図５（ｃ）に示したように視線を上目にして画像を見る場合があり、また、図４に示したような横目で画像を見る場合があり、表示ユニット１は、その全ての場合に対して視軸５００と映出光軸７００を一致させるか、少なくとも表示面を目の視軸５００に直交する角度に近づける必要がある。
【００６９】
上記から、使用中のイヤーパッド３１または第２連結機構部５２の角度に対する表示ユニット１の角度は、限度があるとはいえ千差万別であり、その両者の間隔も限度内で千差万別である。
【００７０】
例えば、上記した特開平１１−３２７４６０号公報に示された従来の頭部装着型画像表示装置では、アームの一端の連結機構部に球面連結機構を採用しているのみであるので、図４あるいは図５に示した位置Ａ〜Ｃのバラツキ、および、図５（ｂ）あるいは図５（ｃ）に示した使用方法の違いによる視線方向の変化に対応することは不可能である。
【００７１】
それに対して本実施の形態では、アーム２０の両端の第１連結機構部５１および第２連結機構部５２の２箇所に、回動方向の自由度が３の連結機構を採用し、さらに、アーム２０に伸縮機能を持たせることによって、上記した位置Ａ〜Ｃのバラツキ、および、視線方向の変化に対応して、視軸５００と映出光軸７００を一致させるか、表示面を目の視軸５００に直交する角度に近づけられるようにしている。これにより、本実施の形態では、複数の人の顔の各寸法のバラツキや視線方向の変化に対応でき、表示ユニット１により鮮明に表示画像を視認することができる。
【００７２】
図６は、図１〜図５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。
【００７３】
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。また、プリズムレンズ１０１における表示面がウインドウ１０５であり、ウインドウ１０５の上下方向の中心（画像中心高）と左右方向の中心の交点が映出光軸７００となり、これを目の視軸５００と一致させることが、鮮明な画像を視認するためには必要となる。
【００７４】
表示ユニット１は、図６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１７に示した従来の表示ユニットの寸法よりも小さくなる。
【００７５】
本実施の形態の表示ユニット１では、上記した配置で縦寸法が小型化されることにより、使用する片目の上下の視野を全て遮ってしまうことがなくなり、表示ユニット１を使用者の視野の一部に配設することができる。従って、表示ユニット１の使用時には、使用者は、周囲の視野を確保しつつ、見たいときだけ画像を視認するという使い方ができるので、歩行中や作業中の安全性を損なうことがなくなる。また、表示ユニット１では、効き目である使用する片目の視野を全て覆うことにより、使用者が圧迫感や閉塞感を感じることを無くすことができる。
【００７６】
使用者は、右目９７の視軸５００上に、プリズムレンズ１０１（ウインドウ１０５）の中心である映出光軸７００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）球面連結機構と、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）球面連結機構を連動させて用いればよい。また、第１連結機構部５１については、少なくとも上下回動方向の自由度θｘ１と近接／離遠回動方向の自由度θｚ１を有する２軸連結機構としても良い。
【００７７】
図７は、図１〜図６の第１連結機構部５１の内部構成を示す斜視図である。
【００７８】
第１連結機構部５１は、表示ユニット１の一端に形成された連結用球面部１０００と、アーム２０の内部摺動部２２の先端部２２２に形成された半球面部２２２ａと、連結用球面部１０００の押さえ板２２１に形成された半球面部２２１ａとで構成されている。半球面部２２２ａと半球面部２２１ａとは、連結用球面部１０００を挟持して対向する位置に設置されている。押さえ板２２１は、スクリュー２２３と波ワッシャ２２４によって、アーム２０の内部摺動部２２に押圧固定される。
【００７９】
押さえ板２２１は、波ワッシャ２２４をスクリュー２２３が押圧することによって、半球面部２２１ａと半球面部２２２ａにより所定の押圧力で連結用球面部１０００を挟持する。従って、内部摺動部２２の伸縮方向に対して表示ユニット１を適度な摩擦力（ブレーキ力）で回動させ、回動後はその位置で保持させることができる。
【００８０】
なお、連結用球面部１０００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、連結用球面部１０００の中心は、表示ユニット１の上下（高さ）方向の中心線と一致するように形成され、従って、図６の画像が表示されるウインドウ１０５の上下方向の中心線とも連結用球面部１０００の中心は一致する。
【００８１】
第１連結機構部５１は、図７のように構成することで、図２に示したように回動方向θｘ１および回動方向θｚ１に自在に回動することができる。
【００８２】
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。
まず、入力する映像信号に基づいて表示ユニット１に画像が表示される動作について説明する。
【００８３】
例えば、不図示のコンピュータあるいはビデオ装置等の映像ソースから入力信号（映像信号）が、不図示の制御ボックスおよびケーブル３０４等を介して回路ボックス３０２に入力されると、回路ボックス３０２では、入力した映像信号に対して、表示ユニット１に画像表示するために必要となる信号処理を施し、ケーブル３０３を介して表示ユニット１に送出する。表示ユニット１では、入力した信号に基づきＬＣＤ１０２に画像を形成し、ＬＣＤ１０２の画像はＬＥＤ１０４の放射光が拡散反射板１０３で反射された光によりプリズム１０１に投射され、ウインドウ１０５に画像が表示される。
【００８４】
ウインドウ１０５を通過した画像の光は、使用者の右目９７の瞳孔を通過して網膜上に画像を結像させる。使用者は、このようにして画像を認識する。
【００８５】
図６では、視軸５００と映出光軸７００が一致する場合を示し、ウインドウ１０５にから右目９７に投影される画像の右目９７への入射部におけるスポット径Ｄは、一般的に瞳孔径よりも若干大きい値に設定される。従って、視軸５００と映出光軸７００のずれ量が大きくなると、有効な光束の一部が欠ける場合があり、その場合には、画像の周囲にけられ、あるいは、暗部等の不良部が発生する。
【００８６】
以上から、頭部装着型画像表示装置の表示ユニット１は、顔の寸法や目の配置や使用角度にバラツキがある複数の人の何れが装着しても良好（明確）な画像表示を認識するためには、目との距離や視軸との角度を自在に調節することにより、視軸５００と映出光軸７００を極力一致させる必要があることが理解できる。
【００８７】
次に、使用者が効き目に装着する動作について説明する。
本実施の形態の頭部装着型画像表示装置の使用者は、イヤーパッド３１および３２を持って、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、頭頂部の略半周に渡って巻回させ、イヤーパッド３１が右耳上に配置され、イヤーパッド３２が左耳上に配置されるように装着する。
この時、図２に示すようにイヤーパッド３１が使用者の頭部９９の左耳を覆うように被さり、イヤーパッド３２は右耳を覆うように被さり、頭部保持部材３が頭頂部に巻き回されることで、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。
【００８８】
図３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５００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（映出光軸７００）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、回動方向θｙ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、各連結機構部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。
【００８９】
図８は、図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットのＸ座標位置を設定する動作を示す図である。
【００９０】
まず、使用者は表示ユニット１を持って、アーム２０を第２連結機構部５２を支軸としてθｚ２方向に回動（揺動）させると共に、第１連結機構部５１を支軸としてθｚ１方向に回動（揺動）させることで、表示ユニット１は右目９７の支軸５００とウインドウ１０５が直交する姿勢を変化させずに、Ｘ座標方向の位置決めを実施することができる。
【００９１】
図９は、図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＺ座標位置を設定する動作を示す側面図である。
【００９２】
まず、使用者は表示ユニット１を持って、アーム２０を第２連結機構部５２を支軸としてθｘ２方向に回動（揺動）させると共に、第１連結機構部５１を支軸としてθｘ１方向に回動（揺動）させることで、表示ユニット１は右目９７の支軸５００とウインドウ１０５が直交する姿勢を変化させずに、Ｚ座標方向の位置決めを実施することができる。
【００９３】
図１０は、図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＹ座標位置を設定する動作を示す平面図である。
【００９４】
まず、使用者は表示ユニット１を持って、アーム２０の内部摺動部２２を、外部摺動部２１中にＹ軸方向に押し込むか、外部摺動部２１中からＹ軸方向に引き出すように摺動変位させると共に、第１連結機構部５１を支軸としてθｚ１方向に回動（揺動）させ、第２連結機構部５２を支軸としてθｚ２方向に回動（揺動）させることで、表示ユニット１は右目９７の支軸５００とウインドウ１０５が直交する姿勢を変化させずに、Ｙ座標方向の位置決めを実施することができる。
【００９５】
また、例えば、図４に示したようにアーム２０の伸縮する軸方向が、使用者の頭部９９の前後の軸であるＹ軸方向と傾きを有している場合（使用者の頭部９９の側面とアーム２０が平行の場合にはその傾きはθ１０となる）であっても、第１連結機構部５１のθｚ１方向の回動（揺動）と、第２連結機構部５２のθｚ２方向の回動（揺動）を併用させることで、表示ユニット１は姿勢を変化させずに、Ｙ座標方向の位置決めを実施することができる。
【００９６】
図８〜図１０を用いて上記したように、本実施の形態１の表示ユニット１は、姿勢を変化させずにＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標の各方向に位置決めできるので、ＸＹＺ空間上（ＸＹＺ座標系）における任意の位置に姿勢を変化させずに配置することができることがわかる。
【００９７】
さらに、アーム２０の伸縮、第１連結機構部５１の３方向の回動（揺動）と、第２連結機構部５２の３方向の回動（揺動）を併用することにより、本実施の形態１の表示ユニット１は、ＸＹＺ空間上（ＸＹＺ座標系）で、視軸５００に対して任意の角度を取ることができることがわかる。さらに、位置決めする際のブレーキ力は、第１連結機構部５１と第２連結機構部５２で分担するため、従来よりも少ない力で表示ユニット１を位置決めすることができる。
【００９８】
以上から、本実施の形態１の表示ユニット１は、ＸＹＺ軸を有する３次元空間上で、使用者の右目９７の視線５００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（映出光軸７００）とを一致させるように、表示ユニット１のＸ、Ｙ、Ｚ座標を定めることができることが確認できる。
【００９９】
図１１は、右目に装着していた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前にアーム２０を回動させる様子を示す側面図である。
【０１００】
右目９７で使用していた表示ユニット１を左目で使用する前に、第２連結機構部５２を支軸としてＸ軸周りにアーム２０を回動（回動方向θｘ２）させる。その場合、頭部保持部材３とイヤーパッド３１、３２は必要に応じて取り替えてから実施する。
【０１０１】
図１２は、図２の右目用の頭部装着型画像表示装置を左目用に変形させた場合を示す斜視図である。
【０１０２】
本実施の形態では、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２０（内部摺動部２２）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５２は、イヤーパッド３１（頭部装着用品）における使用者の右耳の近辺部の幅方向の中心位置と、アーム２０（内部摺動部２２）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ため、図１２のようにアーム２０を反転させた場合でも、形状の左右が反転するのみで意匠性が損なわれず、左目用と右目用で個別に専用の接続治具等が必要にならない。
【０１０３】
但し、このままでは、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３０２の表示画像上下反転切替えスイッチ３０５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。その後の、表示ユニット１の位置および角度の調整動作については上記した内容と同様であるので説明を省略する。また、イヤーパッド３１、３２の音声がステレオ音声で異なっている場合には、発音装置３１１、３２１に入力される音声信号を入れ替えればよい。
【０１０４】
また、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置を収納する際には、図１１を用いて上記したように、第２連結機構部５２を用いて、アーム２０は頭部保持部材３と平行した配置まで回動できるため、頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２からわずかな収納スペースの増加のみで収納することができる。
【０１０５】
また、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、使用者の使用する片目の視線５００と映出光軸７００とを一致させ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連結機構部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連結機構部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。
【０１０６】
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１１、１２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。
【０１０７】
また、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、アーム２０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。
【０１０８】
このように、本実施の形態の頭部装着型画像表示装置は、効き目が左目と右目の何れかである複数の使用者で共有して使用する場合でも、各自用の頭部装着用品（頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２）を容易に変更して他人の使用したものが直接に肌に触れないようにでき、使用する片目と表示ユニットとの距離を適切に調整する機能を頭部保持部材３等に備えさせる必要が無く、左目用と右目用で個別に専用の接続治具等が必要にならず、非使用時に収納する際にも、頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２からの収納スペースの増加を少なくして収納性を良くし、右目用から左目用あるいは逆にする場合の部品を組み換えを無いので手間が少なく、表示ユニットを位置決めする際の操作力が少なくてすみ、さらにそれにより位置決め時に、頭部装着用品の頭部への拘束力が小さい場合でも頭部保持部材自体を動かしてしまうことがなくなる。
【０１０９】
実施の形態２．
実施の形態１では、各自用の頭部装着用品（頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２）と、頭部装着型画像表示装置を分離できるようにして、頭部装着型画像表示装置を複数の使用者で共有使用する場合でも、他人の使用したものが直接に肌に触れないようにできたが、必ずしも、頭部装着用品（頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２）と、頭部装着型画像表示装置は分離させる必要はなく、例えば、頭部装着用品の表面の肌に触れる部分のみのカバーを準備し、そのカバーのみを変更できるようにすれば、頭部装着用品と頭部装着型画像表示装置は一体化されていても良いことになる。
【０１１０】
以下に示す実施の形態２では、頭部装着用品のイヤーパッド（使用者の耳の近辺部を覆う形状）と頭部装着型画像表示装置を一体化した場合を説明する。
【０１１１】
図１３は、本発明の実施の形態２の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
なお、図１〜図１２の実施の形態１と、本実施の形態２との相違点は、イヤーパッド３１と第２連結機構部５３を一体的に形成したのみであり、他の構成は全て実施の形態１と同様であり、頭部保持部材３等は図への記載を省略している。
【０１１２】
この場合、他人の使用したものが直接に肌に触れないようにするには、例えば、片面に接着と剥離が容易な接着力の弱い接着剤等を塗布した紙、布、不織布、高分子化合物シート、金属シート等の任意の薄膜状シートを用いて頭部装着用品の表面の肌に触れる部分を覆った後、頭部装着型画像表示装置と一体化された頭部装着用品を使用者の頭部に装着すれば良い。
【０１１３】
また、他人の使用したものが直接に肌に触れることが問題でない場合には、薄膜状シートを用いずに、そのまま図１３の頭部装着型画像表示装置を複数人数で共有すれば良い。
【０１１４】
本実施の形態では、イヤーパッド３１と第２連結機構部５３を一体的に形成しているので、別個に製造する場合よりも工数とコストを削減でき、連結するためのスペースを節約することができ小型化できる。また、使用時に、各使用者が個別に保有する部品が減少し、変更が薄膜状シートのみと容易になるので、使用時の工数とランニングコストを減少させることができ、小型化できることから収納スペースも減少させることができる。
【０１１５】
このように、本実施の形態では、頭部装着型画像表示装置複数の使用者の共用部品部分を増加させて、製造時の工数、部品スペースおよびコストを減少させ、使用時の工数、収納スペースおよびランニングコストを減少させることができる。
【０１１６】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、アーム２０を内部摺動部２２と外部摺動部２１に分割して摺動させることで伸縮機能（Ｙ方向位置調整機能）を持たせた場合について説明したが、伸縮機能は必ずしもアームに持たせる必要はなく、例えば、アームの長さは固定値にして、第１連結機構部または第２連結機構部に伸縮機能を持たせても良い。
【０１１７】
以下に示す実施の形態３では、伸縮機能（Ｙ方向位置調整機能）を第２連結機構部に持たせた場合を説明する。
【０１１８】
図１４は、本発明の実施の形態３の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
なお、図１〜図１２の実施の形態１および図１３の実施の形態２と、本実施の形態との相違点は、アーム２５の長さは固定長であり、第１連結機構部５１が形成される一端と逆の他端近傍には、鋸歯状の係止部２２７が形成されており、また、他端はブロック２２５を貫通している。
【０１１９】
ブロック２２５は、凹球面部９０２を有し、アーム２５が貫通する貫通孔（または貫通溝）を備え、貫通孔内には、アーム２５の係止部２２７の各歯と係合するクリックバネ２３０が設置されている。
【０１２０】
また、ブロック２２５は、貫通孔を設けることで、スクリュー９０３はブロック２２５を貫通してＣブロック９０４に螺合することが難しくなり、スプリング９０５も、ブロック２２５とスクリュー９０３との間に挟持されることが難しくなる。
【０１２１】
そこで、本実施の形態では、スクリュー９０３とスプリング９０５をイヤーパッド３１の内部側に配置し、スクリュー９０３はＣブロック９０４を貫通してブロック２２５に螺合するように構成した。
【０１２２】
従って、本実施の形態の第２連結機構部５５は、凹球面部９０２と貫通孔内にクリックバネ２３０を有するブロック２２５と、鋸歯状の係止部２２７が形成されてクリックバネ２３０と係合する固定長のアーム２５と、イヤーパッド３１と一体に形成された凸球面部９０１と、スクリュー９０３と、スプリング９０５、および、Ｃブロック９０４から構成されている。
【０１２３】
本実施の形態の表示ユニットの位置及び角度を設定する動作は、実施の形態１および２とはＸ座標位置とＺ座標位置を設定する動作については同様であるので記載を省略し、Ｙ座標位置を設定する動作のみ説明する。
【０１２４】
図１５は、図１４の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＹ座標位置を設定する動作を示す平面図である。
【０１２５】
まず、使用者は表示ユニット１を持って、アーム２５をブロック２２５の貫通孔中にＹ軸方向に押し込むか、ブロック２２５の貫通孔中からＹ軸方向に引き出させると共に、第１連結機構部５１を支軸としてθｚ１方向に回動（揺動）させ、第２連結機構部５５を支軸としてθｚ２方向に回動（揺動）させることで、表示ユニット１は右目９７の支軸５００とウインドウ１０５が直交する姿勢を変化させずに、Ｙ座標方向の位置決めを実施することができる。
【０１２６】
また、実施の形態１と同様に、図４に示したようにアーム２５の伸縮する軸方向が、使用者の頭部９９の前後の軸であるＹ軸方向と傾きを有している場合（使用者の頭部９９の側面とアーム２５が平行の場合にはその傾きはθ１０となる）であっても、第１連結機構部５１のθｚ１方向の回動（揺動）と、第２連結機構部５５のθｚ２方向の回動（揺動）を併用させることで、表示ユニット１は姿勢を変化させずに、Ｙ座標方向の位置決めを実施することができる。
【０１２７】
このように本実施の形態でも、実施の形態１および２と同様な効果を得ることができ、さらに、係止部２２７とクリックバネ２３０との係合により、Ｙ座標方向の位置決め作業に必要な操作力を減少させることができ、アームを２分割しないでアームに係止部２２７を設けるのみであるのでアームの伸縮方向の調整範囲を２分割する場合よりも増加させることができる。
【０１２８】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、各自用の頭部装着用品として、頭部保持部材３およびイヤーパッド３１、３２を揺するオーディオヘッドホンを用いていたが、本発明はヘッドホン状の頭部装着用品のみでなくとも実施可能であり、例えば、硬質の帽子あるいはヘルメット状の頭部装着用品にも連結することができる。
【０１２９】
以下に示す実施の形態４では、第２連結機構部５２を連結する頭部装着用品として頭部の両耳より上部を覆うヘルメットを利用する場合を説明する。
【０１３０】
図１６は、本発明の実施の形態４の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
なお、図１〜図１２の実施の形態１、および、図１３の実施の形態２と本実施の形態と共通する表示ユニット１、アーム２０、回路ボックス３０２、ケーブル３０４、切替スイッチ３０５、第１連結機構部５１および第２連結機構部５２については説明を省略して相違点のみを説明する。
【０１３１】
図１６中で、３０００は土木建設工事等に用いられる汎用のヘルメットであり、３５００は一端に第２連結機構部５２が連結されると共に、他端にはスクリュー３５０１によりクランパ３６００が取り付けられる保持部材である。
【０１３２】
連結部材３５００とクランパ３６００でヘルメットにおける使用者右耳の上部にあたる端部を挟持し、スクリュー３５０１を締めることにより、頭部装着型画像表示装置をヘルメットに固定する。
【０１３３】
回路ボックス３０２は、例えば、連結部材３５００に、両面テープ等の任意の固定手段により固定しておけばよい。また、ヘルメットの場合には、上記した各実施の形態のオーディオヘッドホンにおけるスピーカ等の発音装置が無くなることから、例えば、スピーカ３１００を追加する場合には、連結部材３５００の内側（裏面：人側）に両面テープ等の任意の固定手段により固定する。
【０１３４】
その他の構成および動作については、上記した各実施の形態１、２と同様であるので説明を省略する。
【０１３５】
本実施の形態で使用する汎用のヘルメットは、工事現場等では、一般的に一人に一個づつ支給されるものであり、別途に個別の頭部装着用品として購入する必要はない。また、連結部材３５００の内側（裏面）にスピーカ３１００を追加できるので、別途にイヤホン手段等を耳に装着する煩わしさもなく、頭部装着型画像表示装置を使用中でも、音声の指令情報等を聴取することができる。
【０１３６】
このように本実施の形態では、一般的に個別に使用されるヘルメットに容易に頭部装着型画像表示装置を連結することができるので、複数の使用者が肌に触れる部分を別にして頭部装着型画像表示装置を共有する場合でも必要なコストが少なくてすみ、また、ヘルメット以外の任意の硬質の帽子型頭部装着用品にも連結することができる。
【０１３７】
また、実施の形態１〜３では、頭部保持部材３を使用者の頭部９９における頭頂部に巻き回すようにしたが、例えば、前頭額部、あるいは、後頭部に巻き回すように構成しても良い。また、実施の形態４では、頭部の両耳より上部を覆うヘルメットを利用したが、例えば、両耳を覆う形状のヘルメットや、フレーム形状あるいは開口部を多数有するヘッドギア等に本実施の形態を連結するように構成しても良い。
【０１３８】
また、上記した各実施の形態では、頭部保持部材３あるいは連結部材３５００に回路ボックス３０２を設けたが、回路ボックス３０２は、他の場所、例えば、イヤーパッド３１上や第２連結機構部５２、５３、５５等と連結して設けるように構成しても良く、あるいは、表示ユニット１、不図示の制御ボックス等に内蔵させても良い。
【０１３９】
【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。
【０１４０】
請求項１、１１、１３、１４の本発明では、効き目が左目と右目の何れかである複数の使用者で共有して使用する場合でも、各自用の頭部装着用品を容易に変更して他人の使用したものが直接に肌に触れないようにでき、表示ユニットを位置決めする際の操作力が少なくでき、位置決め時に、頭部装着用品の頭部への拘束力が小さい場合でも頭部保持部材自体を動かしてしまうことを無くすことができる。
【０１４１】
請求項２〜５の本発明では、使用する片目と表示ユニットとの距離を適切に調整する機能を頭部保持部材に備えさせる必要を無くすことができる。
【０１４２】
請求項６の本発明では、表示ユニットの縦寸法が小型化されることにより、使用する片目の上下の視野を全て遮ってしまうことがなくなり、表示ユニットを使用者の視野の一部に配設することができる。従って、表示ユニットの使用時には、使用者は、周囲の視野を確保しつつ、見たいときだけ画像を視認するという使い方ができるので、歩行中や作業中の安全性を損なうことがなくなる。また、効き目である使用する片目の視野を全て覆うことによる使用者が感じる圧迫感や閉塞感を無くすことができる。
【０１４３】
請求項７の本発明は、回路ボックスを頭部保持部材に配置することで表示ユニットを軽量化でき、第１連結機構部および第２連結機構部に必要な操作力を減少させることができる。
【０１４４】
請求項８〜１０の本発明では、左目用と右目用で個別に専用の接続治具等の必要性を無くすことができ、非使用時に収納する際にも、頭部保持部材等からの収納スペースの増加を少なくして収納性を良くすることができ、右目用から左目用あるいは逆にする場合の部品を組み換えを無くして手間を少なくできる。
【０１４５】
請求項１２の本発明では、イヤーパッドと第２連結機構部を一体的に形成しているので、別個に製造する場合よりも工数とコストを削減でき、連結するためのスペースを節約することができ小型化でき、使用時に、各使用者が個別に保有する部品が減少し、使用時の工数とランニングコストを減少させることができ、小型化できることから収納スペースも減少させることができる。
【０１４６】
請求項１５の本発明では、別途にイヤホン手段等を耳に装着する煩わしさもなく、使用中でも音声の指令情報等を聴取することができる。
【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構成を示す上面図である。
【図２】図１の頭部装着型画像表示装置を頭部装着用品に取り付けた状況を示す斜視図である。
【図３】図２の頭部装着型画像表示装置付き頭部装着用品を使用者の頭部に装着した状態を示す斜視図である。
【図４】人間の頭の平面寸法における眼球の位置と側頭部の傾きを示す平面図である。
【図５】人間の頭の側面寸法における眼球の位置と表示ユニットの傾きを示す側面図である。
【図６】図１〜図５の表示ユニットの内部構成を示す２面（上面、側面）図である。
【図７】図１〜図６の第１連結機構部の内部構成を示す斜視図である。
【図８】図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットのＸ座標位置を設定する動作を示す図である。
【図９】図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＺ座標位置を設定する動作を示す側面図である。
【図１０】図１〜図５の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＹ座標位置を設定する動作を示す平面図である。
【図１１】右目に装着していた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前にアームを回動させる様子を示す側面図である。
【図１２】図２の右目用の頭部装着型画像表示装置を左目用に変形させた場合を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
【図１５】図１４の頭部装着型画像表示装置で表示ユニットでのＹ座標位置を設定する動作を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の頭部装着型画像表示装置を示す平面図である。
【図１７】従来の頭部装着型画像表示装置の構成の例を示す図である。
【符号の説明】
１、８４　表示ユニット、　３、９１　頭部保持部材、　２０、９５　アーム、　２１　外部摺動部、　２２　内部摺動部、　３１、３２　イヤーパッド、　３０２　回路ボックス、　５１、９６　第１連結機構部、　５２、５３、５５、９４　第２連結機構部、　６１　連結部材（両面テープ）、　８５、３０３、３０４　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）、　３０５　表示画像上下反転切替スイッチ、　３１１、３１２　発音装置（スピーカ）、　５００　視軸、　９０１　凸球面部、　９０２　ブロック、　９０３　スクリュー、　９０４　Ｃブロック、　９０５　スプリング。

Claims (15)

1. 少なくとも使用者の頭部の左右を保持することで頭部に着脱自在に装着される頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部に連結して保持される頭部装着型画像表示装置であって、
   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、
   前記頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部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装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺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
   を有し、
   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、前記頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺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。
2. 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に記載の頭部装着型画像表示装置。
3. 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または２に記載の頭部装着型画像表示装置。
4. 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３に記載の頭部装着型画像表示装置。
5. 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１〜４の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
6. 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１〜５の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
7. 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、
   前記頭部装着用品の任意位置に前記駆動回路部を設置する
   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。
8. 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１〜７の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
9. 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８に記載の頭部装着型画像表示装置。
10. 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９に記載の頭部装着型画像表示装置。
11. 前記第２連結機構部と、前記頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部とを連結するために連結部材を用いる
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
12. 前記第２連結機構部は、前記頭部装着用品における使用者の左耳あるいは右耳の何れかの近辺部と一体に形成される
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
13. 前記頭部装着用品は、外耳を覆うイヤーパッドを有するオーディオヘッドホン形状である
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
14. 前記頭部装着用品は、頭部の少なくとも両耳よりも上部を覆うヘルメット形状である
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。
15. 前記第２連結機構部の内側には、頭部装着型画像表示装置の表示画像に関連する音声を出力する発音装置が設けられる
    ことを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載の頭部装着型画像表示装置。

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