JP2010516186A - 単眼式の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装着者の視野を大幅に遮断せず、さまざまな機能を具備し、手軽にアップグレードできる頭部装着型の単眼式の表示装置を提供する。
【解決手段】装着者の利き目Ｄに対して配置された表示画面１４０と、表示画面１４０に接続されたハウジング２１０と、ハウジング２１０に接続され、表示画面１４０を装着者の利き目Ｄを基準として支持する支持部材１１０とを備え、表示画面１４０は、装着者の周辺視野に入るように、装着者の利き目Ｄを基準とする位置に配置され、装着者の利き目Ｄの前方を遮らず装着者の平常の周辺視野を塞がない。
【選択図】図２３Ｂ

Description

本発明は、頭部装着型の単眼式の表示器、頭部装着型の単眼式の表示装置、およびこの表示装置を装着者に支持する方法に関する。

関連出願

本願は、Jacobsenらを発明者とする2007年1月12日出願の米国仮特許出願第60/880,270号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。さらに、本願は、Jacobsenらを発明者とする2007年5月14日出願の米国仮特許出願第60/930,232号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。また、本願は、Jacobsenを発明者とする2007年5月14日出願の米国仮特許出願第60/930,275号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。

さらに、本願は、Jacobsenらを発明者とする2007年5月15日出願の米国仮特許出願第60/930,242号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。また、本願は、Jacobsenらを発明者とする2007年7月31日出願の米国仮特許出願第60/962,686号（代理人整理番号第0717.2080-000号）の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。さらに、本願は、Jacobsenを発明者とする2007年8月29日出願の米国仮特許出願第60/966,704号（代理人整理番号第0717.2084-000号）の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。

また、本願は、Jacobsenを発明者とする2007年9月24日出願の米国仮特許出願第60/994,989号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。さらに、本願は、Jacobsenを発明者とする2007年10月19日出願の米国仮特許出願第60/999,801号の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。

また、本願は、Tuckerらを発明者とする2008年1月4日出願の米国仮特許出願（代理人整理番号第0717.2082-000号）の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。さらに、本願は、Parkinsonを発明者とする2008年1月4日出願の米国仮特許出願（代理人整理番号第0717.2083-000号）の優先権を主張するものであり、上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。

頭部装着型の表示器は当該技術分野において公知である。この表示器は、典型的に、ユーザの左目、右目または両目に映像を見せるように設けられた小さいカラーモニタである。これらの表示器は、ユーザの顔または頭部を取り囲むものが多く、重いのみでなく、ユーザの視野のほぼ全体を遮ってしまう。すなわち、この表示器を装着している間、一般にユーザは平常の（表示器がない場合の）周辺視野内の他の物体を容易に見ることができず、または使用中に平常の周辺視野の大部分を失うことになる。他の頭部装着型の表示器は、重いフレームに支持された、片目に1つずつの2つの別個の表示画面を備える。

これらの表示器は映像の高解像度表示および音を提供できるが、一方で、ユーザの通常の視空間またはユーザの視空間の大部分が塞がれることは問題である。典型的に、ユーザは、安全であると認識した場所、例えば、リビングルーム、家における他の場所、仕事場などの数少ない限られた場所において座った姿勢もしくは立った姿勢で表示装置を使用するか、またはほぼ決まった場所でしか表示装置を使用しない。視野を塞ぐ表示器を装着したまま、ユーザは他の日常的な作業を効率よく行うことができない。これらの作業には、個人の中程度から高程度の移動を必要とする活動に関わること、奥行き知覚の調整を頻繁に必要とする活動に関わること、凸凹した起伏のある表面を有する場所を移動する活動に関わること、または積極的に衝突回避が必要とされる活動に関わること（すなわち、物体もしくは人混みと絶えず行き交う場所や状況で個人的に移動すること、車を運転している際に遭遇する、高速で移動する物体を避けること、公共交通機関を使用する際のことなど）、または周辺視野の減少によって個人の安全性が犠牲になるいかなる状況への関与が含まれる。

第２に、このような従来の頭部装着型の表示器は、ある限られたタスクにおいて不十分である。このようなタスクには、音声付きで映像、グラフィックス、または映画を見ることが含まれる。これは、ゲーム目的のため、またはテレビ放送もしくはビデオからの映像を娯楽で視聴するためである。このような従来技術の頭部装着型の表示器は、他の日常的な、所望される機能的なコンピュータ処理タスクに関して極めて不十分である。例えば、ユーザは、表示器を通信タスクに利用し、ビジネスアプリケーションを動作させ、アクティブナビゲーションタスクを動作させ、リアルタイムの最新情報を用いたモバイル学習をすることを望むか、または定期的に使用して日常的に触れる他の装置をワイヤレスに制御するのに表示器を利用することを望む。これら他の表示器には、例えば、携帯情報端末、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、携帯電話、車、ワイヤレスネットワーク、ワイヤレスサービスのホットスポット、シンクライアント、他の電子装置またはアプライアンスが含まれる。上記のような従来技術の頭部装着型の表示器は、実行プログラムを開始および制御し、リアルタイムの装置機能変更を開始し、リアルタイムの装置動作パラメータを変更し、モバイル装置との局所的なワイヤレス通信もしくは遠隔のワイヤレス通信を可能にし、ならびに／またはワイヤレスネットワークおよびワイヤレスサービスに接続するために、前記他の装置とインターフェースを持つことや、前記他の装置を制御下に置いくことができないものが多い。

第３に、このような従来技術の表示器は、ユーザが要望する他の機能を提供するように手軽にアップグレードできない。ユーザは、ある場所では、1つ以上の特定のソフトウェアアプリケーションまたは1つ以上の特定のハードウェア構成の機能属性を所望しておきながら、一方で、他の場所においては、これらのソフトウェアアプリケーションまたはハードウェア構成を所望しないかもしれない。実際に、ユーザは、多数のソフトウェアアプリケーションまたはハードウェア構成を備えた重い表示装置を使用する代わりに、装置が超軽量になるように、装置から不必要なソフトウェアおよびハードウェアを取り除くことを考えている。

したがって、当該技術分野では、ユーザの日常の標準的な活動の際において装着するのを妨げたり思いとどまらせたりしない、ユーザの通常の視空間の大部分を塞ぐことがない単眼式の装置の需要がある。さらに、当該技術分野では、映像またはグラフィックスを見る以外の他の機能を提供し、かつユーザがアップグレードさせることによって、インターフェースを所望するハードウェアコンポーネントまたはソフトウェアコンポーネントを選択および選定することが可能になる装置の需要がある。また、当該技術分野では、ユーザの視野の約10から約20パーセント未満しか塞がず、その一方で、ユーザの視野の約80から約90パーセント以上が遮られない単眼式の装置の需要がある。装着者が水平方向および垂直方向の視野を有し、一実施形態では、装着者の水平方向の視野の約80から約90パーセントが遮られないことが理解される。さらに、当該技術分野では、装着者の頭部から装置を取り外すことなく、表示位置から収納位置に容易に移動させることが可能である装置の需要がある。また、当該技術分野では、他の日常的な作業を遂行できないほどに画像および音声にユーザが完全に没頭してしまうことのない装置の需要がある。

本発明の開示の第１の態様では、装着者の利き目を基準として配置されたディスプレイ（表示画面，表示画面体）と、前記ディスプレイに結合されたハウジングと、支持部材とを備える頭部装着型の単眼式の表示器が提供される。前記支持部材は、前記ハウジングに接続され、前記ディスプレイ（表示画面）を前記装着者の前記利き目を基準として支持する。前記ディスプレイ（表示画面）が前記装着者の周辺視野に入るように、前記ディスプレイ（表示画面）は前記装着者の前記利き目を基準とする位置に実質的に配置されている。前記ディスプレイ（表示画面）は、また、前記ディスプレイ（表示画面）が前記装着者の前記利き目の前方を遮ることで前記装着者の平常の周辺視野を塞ぐようなことをしない。

別の態様では、頭部装着型の表示器を装着者に支持する方法が提供される。この方法は、弾性を有するハウジングを準備する工程と、前記弾性を有するハウジングに前記頭部装着型の表示器を結合する工程とを含む。前記ハウジングは、前記表示器が前記装着者の周辺視野に入るように前記装着者に支持される。前記表示器は、また、前記装着者の平常の視野の約10から約20パーセント以下を塞ぐようにして、前記装着者の頭部を基準として支持される。前記装着者の前記平常の視野は、水平方向が約180°であって垂直方向が約120°として定義される。

本発明の開示のさらなる他の態様では、装着者の目を基準として配置されたディスプレイ（表示画面）と、前記ディスプレイに結合されたハウジングと、電源と、前記ディスプレイ（表示画面）および前記電源に動作可能に接続された回路とを備える、頭部装着型の単眼式の表示装置が提供される。支持部材が前記ハウジングに接続され、この接続部材は前記ディスプレイ（表示画面）を前記装着者の目を基準として支持する。ポートが、前記ディスプレイ（表示画面）、前記ハウジングまたは前記支持部材に関係するものであり、このポートは、少なくとも1つのさらなる機能性コンポーネント（何らかの機能を有するコンポーネント（素子））を前記回路に取外し自在に接続するために、機能性コンポーネントを当該回路に動作可能に接続する。

上記内容は、添付図面で示されている本発明の実施形態の例に関する以下のより具体的な説明から明らかとなるであろう。なお、同一の参照符号は異なる図面であっても同一部品を指している。これら図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに、本発明の実施形態を説明することに重点が置かれている。

ユーザの前方に配置される眼鏡の光学要素を備え、ユーザの前方においてこの光学要素上に画像を表示する、本発明による単眼式の表示器を示す図である。 ユーザの利き目に対する位置にあり、ユーザの最大の周辺視野の約10から約20パーセントしか塞がないディスプレイを有するプリズムの光学要素を備えた、単眼式の装置の代替的な一実施形態を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 オーディオ装置を備え、眼鏡とともに使用される単眼式の表示器を示す図である。 ディスプレイシステムの電池を再充電するために電磁エネルギを取り込む太陽電池モジュールおよび電磁（ＥＭ）エネルギ場アンテナを備える、ディスプレイのハウジングの代替的な実施形態を示す図である。 ディスプレイシステムの電池を再充電するために電磁エネルギを取り込む太陽電池モジュールおよび電磁（ＥＭ）エネルギ場アンテナを備える、ディスプレイのハウジングの代替的な実施形態を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される単眼式の表示器を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される単眼式の表示器を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される眼式の表示器を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される単眼式の表示器を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される単眼式の表示器を示す図である。 一般的な眼鏡のフレームに接続される単眼式の表示器を示す図である。 ディスプレイとは反対側の眼鏡のフレームにおける補助的なハウジングにオーディオ装置およびアップグレード可能なコンポーネントを備えた単眼式の表示装置を示す図である。 ディスプレイとは反対側の眼鏡のフレームにおける補助的なハウジングにオーディオ装置およびアップグレード可能なコンポーネントを備えた単眼式の表示装置を示す図である。 ディスプレイとは反対側の眼鏡のフレームにおける補助的なハウジングにオーディオ装置およびアップグレード可能なコンポーネントを備えた単眼式の表示装置を示す図である。 オーディオ装置とともにディスプレイが視聴位置にあり、眼鏡のフレームに接続されて装着者に装着された単眼式の表示装置を示す側面図である。 第１の実施形態の単眼式の装置を示す背面斜視図である。 単眼式の表示装置とのインターフェースを構成する多機能性のメダリオンを備えた、本発明の単眼式の表示装置の代替的な一実施形態を示す図である。 単眼式の表示装置をアップグレードするために他のコンポーネントとインターフェースを構成する複数のスロットを有するメダリオンを備える、単眼式の表示装置の他の実施形態を示す図である。 多機能性のメダリオンの他の実施形態を装着し、単眼式の表示装置を用いて映像を見ているユーザを示す図である。 単眼式の表示装置に接続され、当該単眼式の表示装置に、向上した機能性を付与するランヤードのインターフェースを装着しているユーザの後部を示す図である。 単眼式の表示装置に接続され、向上したバッテリ寿命を提供するランヤードのインターフェースを装着しているユーザを示す他の背面図である。 単眼式の表示装置に動作可能に接続されたランヤードのインターフェースの他の実施形態を装着しているユーザを示す背面図である。 単眼式の表示装置に動作可能に接続されたランヤードのインターフェースの他の実施形態を装着しているユーザを示す背面図である。 単眼式の表示装置に動作可能に接続されたランヤードのインターフェースの他の実施形態を装着しているユーザを示す背面図である。 ランヤードのインターフェースによって支持された単眼式の表示装置を首の周りに装着している装着者を示す正面図である。 ランヤードのインターフェースによって支持された単眼式の表示装置を首の周りに装着している装着者を示す正面図である。 ランヤードのインターフェースによって支持された単眼式の表示装置を首の周りに装着している装着者を示す正面図である。 メダリオンを備え、配線接続されたランヤードのインターフェースが装着者の首の周りに装着されている単眼式の表示装置を示す他の図である。 野球帽の鍔に支持された単眼式の表示装置を示す図である。 鍔の1つの側にディスプレイが支持され、向上した機能性を付与するために鍔の反対側に補助的なハウジングが支持された単眼式の表示装置を示す正面図である。 鍔の1つの側にディスプレイが支持され、向上した機能性を付与するために鍔部の反対側に補助的なハウジングが支持された単眼式の表示装置を示す正面図である。 本発明による、単眼式のディスプレイに係るディスプレイ要素の一形態、および調整形態を示す図である。 本発明による、単眼式のディスプレイに係るディスプレイ要素の一形態、および調整形態を示す図である。 本発明による、単眼式のディスプレイに係るディスプレイ要素の一形態、および調整形態を示す図である。 本発明による、単眼式のディスプレイに係るディスプレイ要素の一形態、および調整形態を示す図である。 装置のボディ部にコンポーネント用のスロットを備える単眼式の表示装置の他の実施形態を示す図である。 装置のボディ部にコンポーネント用のスロットを備える単眼式の表示装置の他の実施形態を示す図である。 装置のボディ部にコンポーネント用のスロットを備える単眼式の表示装置の他の実施形態を示す図である。 装置のボディ部にコンポーネント用のスロットを備える単眼式の表示装置の他の実施形態を示す図である。 タッチスクリーンのディスプレイを備えるメダリオンを示す図である。 単眼式の表示装置の動作をワイヤレスに制御するタッチスクリーンを有するメダリオンを示す図である。 ディスプレイに接続するフィールドレンズおよび対物レンズを備える、プリズムの光学要素の他の実施形態を示す図である。

本発明の例示的実施形態を以下に説明する。

図１Ａおよび図１Ｂに、単眼式の表示器１００の一実施形態を示す。好ましくは、単眼式の表示器１００は、ユーザが映像を見るためにユーザの利き目の近傍に配置される軽量のコンピューティング装置である。これは、従来の両眼式および単眼式の表示器とは対照的であり、ユーザの両目の周りに巻きついたり、ユーザの両目の前方に配置されたりすることによってユーザの視野の全体またはほぼ全体を塞いでしまう物とは異なる。好ましくは、本発明の単眼式の表示器１００は、ユーザの利き目のみを基準としてずらして配置され、この位置では、表示器１００は利き目の通常の視野の全体を塞ぐことがほとんどない。

この好ましい実施形態において、ハウジング２１０（図２Ｄ）はコンピューティング装置を有していてもよく、このコンピューティング装置は、アドバンストＲＩＳＣマシーン（ＡＲＭ）／デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）（図示せず）（米国テキサス州ダラスのTexas Instrumentsから入手可能なDaVinciシリーズのTMS320プロセッサであってもよい）、1つ以上のメモリチップ（図示せず）、ブルートゥースインターフェース、ディスプレイドライバ（例えば、米国マサチューセッツ州ウェストボロのKopin Corporationから入手可能なSSD1508ディスプレイドライバであってもよい）、1つ以上のビデオレベルのシフタ回路、電源（すなわち、バッテリにより提供される）、汎用送受信回路（ＵＡＲＴ）（例えば、デバッグに利用され得るようなもの）、および記憶装置（図示せず）を備える。複数のボタン（例えば、スイッチ１／スイッチ２／スイッチ３およびリセット入力部）、および発光ダイオード（ＬＥＤ）が、表示器１００に設けられ、ハウジング２１０または他の場所から突出していてもよい。ビデオグラフィックスアレイ（ＶＧＡ）品質のディスプレイ（表示画面，表示画面体）１４０が図１に示されており、マイク入力部およびステレオ出力部を有する音声入力装置および音声出力装置が、ハウジング２１０に収容されている。セキュアデジタル（ＳＤ）、エクストリームデジタル（ｘＤ）、ＵＳＢ一体型ＳＤ（ｕＳＤ）メモリなどのインターフェースがハウジング２１０に収容されてもよく、アプリケーションプログラム、カーネル命令もしくはコンフィグレーションデータを記憶するため、および／または例えばデジタルカメラなどの外部装置に接続するために用いられてよい。

再び図１Ａおよび図１Ｂにおいて、ユーザは、ユーザの両目によって水平方向に約180°程度、および垂直方向に120°程度として定義される、全体の視野を一般的に有する。これは、見る人の水平方向および垂直方向の両方おける全体の視野を角度で定義したものである。好ましくは、単眼式の表示器１００は、ユーザの視野の約5から10パーセントしか塞がず、一実施形態では、ユーザの周辺視野にのみ入るようにユーザのこめかみに面して配置される。図１Ａおよび図１Ｂに示されているように、単眼式の表示器１００は、ユーザのこめかみの一方に近接して配置され、すなわちユーザの利き目に近接する位置に配置されるものであり、ユーザの視界を大幅に遮るようにユーザの顔のまさに前方に位置することがなく、また両目のまさに前方に位置することもない。表示器１００とユーザの目との間隔を設けた配置にはさまざまな構成が想定され、本発明は、目からの特定の離間距離に限定されるものではなく、さまざまな異なる範囲が想定される。

さらに、有利なことに、ユーザは映像を見るために自己の利き目の端を一瞬の間に見て、その後、直ぐにユーザの前方の視野に戻るため、単眼式の表示器１００は簡単に見られる。これにより、ユーザは単眼式の表示器１００を日常活動において装着していることが可能である。有利なことに、ユーザは、表示器１００を素早く見た後に、ユーザの前方にある物体に対して、素早く、安全かつ容易に焦点を再び合わせることができる。これは有利である。なぜなら、ユーザは日常的な作業において単眼式の表示器１００を使用でき、ある特定の指定された「安全な」場所においてのみ表示器１００を使用するのに限定されることがないからである。ユーザの利き目は、ユーザの日常的な視野における優勢もしくは主要である右目または左目として定義される。

図１Ａは、眼鏡の光表示体１０５を利用した単眼式の表示器１００の第１の実施形態である。この実施形態において、単眼式の表示器１００は、ユーザが映像を見ることができるように、スクリーン、回折格子すなわち光学要素１０５に対して映像を投影するように動作するものであってもよい。好ましくは、眼鏡の光表示体１０５は、単眼式の表示器１００からの映像を投影する対象となる透明な光学部品またはレンズである。このようにして、単眼式の表示器１００は、見る人によって装着される眼鏡の光表示体１０５の一部、例えば、眼鏡（単眼鏡ではなく両眼鏡）の一部に画像を投影するものであってもよい。この実施形態において、単眼式の表示器１００は、ユーザの利き目の周辺視野に入るような位置に当該単眼式の表示器１００を支持する支持構造１１０を備える。

この実施形態において、支持構造体１１０は、単眼式の表示器１００が視聴位置、すなわちユーザの利き目Ｄに近接した位置から、第２の位置、すなわち収納位置に収納されることを素早くかつ容易に行うことができる装置であればいかなるものでもよい。この構成において、単眼式の表示器１００は第１のアーム１１５を備える。第１のアーム１１５は、ヒンジ１２５によって光学ディスプレイのハウジング１２０に接続された管状の弾性部材である。支持構造体１１０は、また、第２のヒンジ１３５によって第１のアーム１１５に接続された第２のアーム１３０を有する。このようにして、第２のアーム１３０は、ユーザの頭部もしくは耳に接続された別の構造物に接続されても、またはユーザの頭部もしくは耳の周りに装着された別の構造物に接続されてもよく、あるいは衣類に結びつけて支持されてもよい。ユーザは、支持構造体１１０を用いて、ディスプレイのハウジング１２０を収納位置に素早くかつ容易に移動させることができる。構造体１１０は、アルミニウムまたは熱可塑性物質などの軽量材料から作製される。

単眼式の表示器１００は、さらに、本明細書で詳細に説明されるディスプレイ要素１４０を備える。好ましくは、ディスプレイ要素１４０は、拡大される画像を投射する軽量のディスプレイである。図１Ａにおいて、ディスプレイ要素１４０は、ディスプレイのハウジング１２０内でプリズムの光学要素１５５に対して位置決めされている。このようにして、画像は、ディスプレイ要素１４０から照射され、ユーザの焦点に合わせられ、光学歪み、非点収差およびコマ収差に関して大幅に補正される。これにより、プリズムの光学要素１５５の入射面１４２、第１の反射面１４５、第２の反射面１５０および出射面１５２の共同効果により、光学的に拡大されかつ向上されたバーチャル画像を生成する。次に、この光学的に向上されたバーチャル画像は、眼鏡の光学要素（光表示体）１０５（図１Ａ）に導かれるため、ユーザは、眼鏡の光学要素１０５を直接見ることによってバーチャル画像を見ることができる。

表示される画像が、眼鏡の光表示体１０５全体に投影または表示される必要のないことを理解されたい。代わりに、画像は、表示体１０５の一部にのみ表示されることが可能である。これにより、画像はユーザの視野を塞がない。したがって、ユーザは眼鏡の光学要素１０５を介してユーザの標準的な視野の約90から95パーセントを見ることができる。

図１Ｂは、図１Ａの単眼式の表示器１００の代替的な一実施形態を示す。この実施形態では、単眼式の表示器１００は、光学的に向上されたバーチャル画像を眼鏡の光表示体１０５（図１Ａ）に投影せずに、代わりに、光学的に拡大されかつ向上されたバーチャル画像をユーザの利き目Ｄに直接表示する。この実施形態において、単眼式の表示器１００は、ユーザの利き目Ｄの前方に配置される部材もスクリーンもなく構成される。代わりに、単眼式の表示器１００は、ディスプレイの一部を構成するハウジング１２０を備え、光学的に拡大されかつ向上されたバーチャル画像がユーザの利き目Ｄに直接投射される。この構成において、単眼式の表示器１００は、バーチャル的に向上された画像を光学的に拡大してユーザの利き目へと反射させる光学要素１５５を備える。

一実施形態において、単眼式の表示器１００は、例えば液晶ディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、有機発光ダイオードディスプレイ、コレステリックディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、またはアクティブマトリクス液晶ディスプレイなどのマイクロディスプレイ要素１４０のディスプレイを備える。さまざまな軽量かつ高解像度のディスプレイ形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

好ましい一実施形態において、ディスプレイ要素１４０は、本出願人によって製造されかつ「ＣＹＢＥＲＤＩＳＰＬＡＹ ＷＶＧＡ ＬＶ」（登録商標）という商標名で販売されているワイドビデオグラフィックスアレイ（ＷＶＧＡ）ディスプレイであってもよい。ディスプレイ要素１４０は、854×480の解像度を有する、カラーフィルタを含むワイドフォーマットのアクティブマトリクス液晶ディスプレイであってもよい。この実施形態におけるディスプレイ要素１４０は、対角寸法で0.54インチ（約1.37センチメートル）のものであってもよい。他の実施形態において、ディスプレイ要素１４０は、代替案として、本出願人によって同じく製造されかつ「ＣＹＢＥＲＤＩＳＰＬＡＹ ＶＧＡ」（登録商標）という商標名で販売されているビデオグラフィックスアレイ（ＶＧＡ）ディスプレイを備えてもよい。ディスプレイ要素１４０は、640×480の解像度を有する、カラーフィルタを含むアクティブマトリクス液晶ディスプレイであってもよい。この実施形態におけるディスプレイ要素１４０は、対角寸法で約0.44インチ（約1.12センチメートル）であってかつ軽量なものであってもよい。

さらなる一実施形態において、ディスプレイ要素１４０は、約800×600の解像度を有する、対角寸法が0.44インチ（約1.12センチメートル）のスーパービデオグラフィックスアレイ（ＳＶＧＡ）ディスプレイ、約852×600の解像度を有するワイドスーパービデオグラフィックスアレイ（ＳＶＧＡ）ディスプレイ、約1024×768の解像度を有する拡張ビデオグラフィックスアレイ（ＸＶＧＡ）ディスプレイ、約1280×1024の解像度を有するスーパー拡張ビデオグラフィックスアレイ（ＳＸＧＡ）ディスプレイ、または1400×720の解像度もしくは1920×1080のフル解像度を有する高精細度テレビジョン放送対応のディスプレイであってもよい。

図１Ｂの一実施形態において、ディスプレイ要素１４０は、ディスプレイのハウジング１２０内でプリズムの光学要素１５５に対して位置決めされている。このようにして、画像は、ディスプレイ要素１４０から照射され、ユーザの焦点に合わせられる。この画像は、プリズムの光学要素１５５の入射面１４２、第１の反射面１４５、第２の反射面１５０および出射面１５２の共同効果による光学的に拡大されかつ向上されたバーチャル画像の生成において、光学歪み、非点収差およびコマ収差に関して大幅に補正される。次に、この光学的に向上されたバーチャル画像は、ユーザの利き目Ｄに導かれる。

図１Ａの実施形態と同様に、単眼式の表示器１００は、ディスプレイを支持し当該ディスプレイを快適な視聴位置へと操作する支持構造体１１０を備える。支持構造体１１０は、第１のアーム１１５を有する。第１のアーム１１５は、単眼式の表示器１００に接続された第１のピボット１２５を備える。また、第１のアーム１１５は、第２のアーム１３０を当該第１のアーム１１５に接続する第２のピボット１３５を備える。第１のアーム１１５は、ディスプレイのハウジング１２０を収納位置と表示位置との間、すなわち収納位置と視聴位置との間で移動させるように、ディスプレイのハウジング１２０に対して移動および回動する。さらに、一実施形態において、第１のアーム１１５は、第２のアーム１３０に対して入れ子式に配置されてもよい。他の実施形態において、第１のアーム１１５および第２のアーム１３０は、複数の方向および複数の平面において可動となるように、網織物にさらに接続されていてもよい。一実施形態において、この網織物は、ディスプレイのハウジング１２０が装着者のベルトの周りで支持されるように十分に長いものであってもよい。

図２Ａ〜図２Ｇにおいて、単眼式の表示器２００は、好ましくは、当該単眼式の表示器２００を制御するのに入出力装置（図示せず）を利用することが可能である。単眼式の表示器２００は、この入出力装置を利用し、有線またはワイヤレスのリンクまたはインターフェースを用いて他の装置とマスタ／スレーブ関係を構成してもよい。このインターフェースには、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）ワイヤレスインターフェースプロトコル、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）、携帯インターフェース、赤外線インターフェース、テレビ放送インターフェース、有線テレビインターフェース、ラジオ放送インターフェース、衛星ワイヤレスインターフェース、ＵＳＢ有線インターフェース、ＲＳ−２３２および／もしくはＲＳ−４８５有線インターフェース、イーサネットインターフェース、電話回線インターフェース、モデムインターフェース、デジタル加入者線インターフェース、ケーブルインターフェース、またはパーソナルエリアネットワークインターフェースが含まれる。このようにして、ユーザは、ノートブックコンピュータもしくはデスクトップコンピュータ、携帯情報端末、アプライアンス、ネットワーク装置、音楽プレーヤ、オーディオ装置もしくはビデオ装置、全地球測位システム装置、モバイル装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ、オーディオ装置、または他のあらゆる種類のデジタル装置もしくはアナログの装置などの他の装置をマスタ／スレーブ関係を用いて制御するのに、単眼式の表示器２００とともに入出力装置を利用してもよい。

好ましくは、本発明の単眼式の表示器２００は、通信プロトコルを用いて他の装置とコンピュータネットワークのマスタ／スレーブ関係を形成するために、メモリに記憶されたプログラム命令を有しており、この通信プロトコルでは、当該単眼式の表示器２００が1つ以上の他の装置またはプロセスを制御し、マスタ／スレーブ関係が確立されると、制御の方向は、当該単眼式の表示器２００から所望のコンポーネント（素子）に向かうものになる。このようにして、ユーザは二次的な重いコンポーネントを持ち運ぶ必要がなく、単にワイヤレスインターフェースを介して、一次的な軽量の単眼式の表示器２００を用いてこれら二次的なコンポーネントを制御できる。

この構成において、単眼式の表示器２００は、プロセッサ（図示せず）、メモリ、およびワイヤレスインターフェースを含むバスを備えてもよい。このワイヤレスインターフェースは、トランスミッタ／レシーバまたはトランシーバ（トランシーバアセンブリ）を備えてもよく、近距離無線周波数信号を用いた、パーソナルエリアネットワークおよびその装置との通信に対応可能であってもよい。好ましい一実施形態において、このワイヤレスインターフェースは、低電力消費および柔軟な互換性のために、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）無線規格、フレキシブル超広帯域無線（ＵＷＢ）、または他の無線周波数通信規格を利用して通信するものであってもよい。他の実施形態において、単眼式の表示器２００は、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）を利用して通信するものであってもよい。

図２Ａを参照して、単眼式の表示器２００の他の実施形態の正面図を示しており、ここで、当該単眼式の表示器２００は、眼鏡、ゴーグルまたは同様のアイウェア（eyewear）に係合する、二つの部位からなる部材である。この実施形態において、単眼式の表示器２００は、略「Ｌ」字形状のハウジング２０５を備えている。ハウジング２０５は、装着者のある部位に嵌めるかまたは引っ掛けるものであるのが好ましい第１の部位２１０、およびディスプレイ２２０を支持する第２の部位２１５を備える。

図２Ｄに示すように、第２の部位２１５がディスプレイ２２０を支持する。単眼式の表示器２００は、さらに、第１の部位２１０を第２の部位２１５に接続するために第１の部位２１０と第２の部位２１５との間に配置された、第１のアーム２２５および第２のアーム２３０を備える。この実施形態において、第１の部位２１０は、一般的なサングラスまたは老眼鏡を含む眼鏡の上部をスライドするか、または一般的なサングラスまたは老眼鏡を含む眼鏡に取り付けられる、長手軸方向に沿って貫通開口を有した弾性スリーブを含むものであってもよい。他の実施形態において、第１の部位２１０は、装着者の耳の周りに巻かれるイヤーフック（耳掛け）を備えるものであってもよい。他の実施形態において、第１の部位２１０は、装着者のある部位または装着者の衣類を留めるクリップを備えるものであってもよい。さまざまな支持形態が可能であり、かつ本発明の範囲内に含まれる。

再び図２Ａを参照して、単眼式の表示器２００の正面図が示されている。第１の部位２１０は、当該第１の部位２１０を眼鏡に留めるクリップ２３５を備えている。単眼式の表示器２００は、さらに、カメラ２４０（図２Ｂ）を備えてもよい。カメラ２４０には、当該技術分野において公知である任意の軽量のデジタルカメラが含まれ、また、カメラ２４０は、第２の部位２１５のディスプレイ２２０とは反対側の前面に配置されてもよい。同様に、第２のカメラ２４０’が、後方または第１のカメラ２４０に対して反対側に配置されてもよい。このようにして、単眼式の表示器２００は、第１のデジタルカメラ２４０または第２のデジタルカメラ２４０’を用いて画像を撮影し、撮影された画像を、図１Ａのディスプレイ２２０を用いて表示するか、または当該画像を記憶装置に記憶するものであってもよい。この単眼式の表示器２００は、さらに、第２の部位２１５の前面に配置されたマイクロフォン２４５を備えてもよい。マイクロフォン２４５は取り込んだ音声をデータに変換する軽量のデジタルオーディオ装置であってもよく、このデータは単眼式の表示器２００に伝達される。一実施形態において、このマイクロフォン２４５には、騒音打消マイクロフォン２４５、微小電気機械システム（ＭＥＭｓ）マイクロフォン、遠隔マイクロフォン、または骨格構造から音響振動を検出するマイクロフォンが含まれる。マイクロフォン２４５は、さらに、メモリにロードされた適切なオペレーティングシステムを利用して単眼式の表示器２００の動作を制御するのに用いられる入出力装置として用いられるように構成されてもよい。

図２Ｃに示すように、単眼式の表示器２００は、複数のカメラ２４０，２４０’を備えるように製作されてもよい。カメラ２４０，２４０’は、一体に配置されてもよく、または互いに異なるさまざまな位置に配置されてもよい。単眼式の表示器２００は、さらに、他のセンサを備えていてもよい。センサは、動作の1つ以上のパラメータを検出し、これらのパラメータの検出を単眼式の表示器２００、または単眼式の表示器２００に設けられたデジタル信号プロセッサに伝達するように構成されたものであってもよい。一実施形態において、単眼式の表示器２００は、センサを備え、運動、光、雨、または他の感知パラメータもしくは環境パラメータを検出し、これらのパラメータをプロセッサに伝達するものであってもよい。これに応答してプロセッサはこれらの通知を受け取り、これらセンサからの通知に応じて1つ以上のプログラムの動作を開始するものであってもよい。センサはカメラ２４０，２４０’に設けられたものでもよく、または第１の部位２１０、第２の部位２１５、もしくは第１の部位２１０と第２の部位２１５との両方に配置されるものであってもよい。

図２Ｅ〜図２Ｇに示すように、単眼式の表示器２００は、さらに、保存されたデータを音声形式で再生するものであってもよい。単眼式の表示器２００は、音声形式のデータファイルを受け取り、音声スピーカシステム２５０（音声変換器）を用いてこれらのファイルを再生するものであってもよい。好ましくは、音声スピーカシステム２５０は、単眼式の表示器２００に動作可能に接続されており、音声を再生することができる。音声スピーカシステム２５０は、軽量でありかつイヤーバッド２５０’を備える。このイヤーバッド２５０’は、図示のように有線式に接続されていてもよく、または音声をワイヤレスに伝達するためのワイヤレス通信装置を備えてもよい。他の実施形態において、スピーカシステム２５０は、単一の有線式のヘッドフォンとして構成されてもよく、このヘッドフォンは、第１の部位２１０に収納可能なものであってもよい。音声装置２５０は、さらに、第１の部位２１０の側部に配置されたパネルに組み込まれた、耳に配置されるかまたは耳を覆うように配置される一体化されたスピーカとして構成されても、取外し可能なイヤーバッドを備えるように構成されても、骨導式の音声伝達形態を含むように構成されても、騒音打消機能を有するように構成されてもよいと理解されたい。さまざまな音声装置２５０の形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

図３Ａおよび図３Ｂに、支持構造体３１５を用いて互いに接続された第１のボディ部３０５および第２のボディ部３１０を備える単眼式の表示器３００の代替的な一実施形態を示す。第１のボディ部３０５および第２のボディ部３１０は、引っ込み位置すなわち収納位置で示されている。この実施形態は、第２のボディ部３１０が第１のボディ部３０５に引き寄せられるように構成されていてもよい。これにより、ディスプレイ（図示せず）を備えた第２のボディ部３１０が上述したような視聴位置に配置される。

この代替的な実施形態では、電源３２０が第１のボディ部３０５に配置されている。電源３２０には、例えば、バッテリまたは有線接続などの異なる形態によるさまざまな小型の電源装置が含まれる。しかし、この非限定の実施形態において、電源３２０は、異なる再充電可能な電源であってもよい。この実施形態において、電源３２０は、太陽光発電の再充電可能な電池として構成されてもよい。太陽電池３２０は、単眼式の表示器３００用の主要な電源として構成されてもよく、または代替案として、二次的な電源または補助的な電源として構成されてもよい。さまざまな形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

好ましくは、太陽電池３２０は、太陽光もしくは人工光を受けるような補充位置（complementary location）に配置されているか、または光を受けるために支持構造体３１５を用いて充電位置に回動されるものであってもよい。図３Ｂにおいて、単眼式の表示器３００は、代替案として、例えば電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’などの他の異なる電源を備えてもよい。

この実施形態において、好ましくは、電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’は、当該電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’に動作可能に接続されたバッテリ要素（図示せず）を備える。好ましくは、電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’は、伝達された磁場または受け取った磁場からエネルギを取り込み、この取り込んだエネルギを前記バッテリ要素に蓄える。これら磁場は、装着者が持ち運ぶ携帯電話またはワイヤレスのモバイル装置からのものであってもよい。

電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’は、密封されたケーシング内の主要な電源として用いられても、補助的な電源用に構成されてもよい。好ましくは、電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’は、表示器３００による使用のために電磁場を取り込むコイルを備えたトランスを有し、および／または図３Ａの実施形態と共に用いられてもよい。好ましくは、電磁場コイル再充電可能アンテナ要素３２０’は、軽量であり、また、単眼式の表示器３００に容易に直接取り付けられて繰り返し使用されるものであってもよい。一構成において、要素３２０’は、携帯電話、ＢＬＡＣＫＢＥＲＲＹ（登録商標）通信装置、携帯情報端末、または無線周波数エネルギを使用する同様の通信装置による電磁場またはテスラ場を取り込むものであってもよい。

図４Ａ〜図４Ｆに示す、単眼式の表示器４００の他の実施形態において、当該表示器４００は、回動自在に第１のボディ部４１０に近接して収納される、ディスプレイのハウジング４０５を備える。前述した実施形態と同様に、また、前述した実施形態に関して説明したように、単眼式の表示器４００は、ディスプレイのハウジング４０５に回動自在に接続されて第１のボディ部４１０に対して外方に伸縮自在に往復できる第１のアーム４１５を備える。図示のように、ディスプレイのハウジング４０５が操作されて（手動または自動的に）、第１のアーム４１５が第２のアーム４２０との接続部を支点として回転して第１のボディ部４１０に移動する。

図４Ｅおよび図４Ｆに示すように、第１のボディ部４１０は、当該第１のボディ部４１０を取り外し自在に従来の眼鏡のフレームＦにクリップ留めする係合構造体４２５を備えてもよい。第２のアーム４２０が第１のボディ部４１０に押し込まれると、ディスプレイのハウジング４０５は、従来の眼鏡のフレームＦに留められた第１のボディ部４１０に隣接して収納されるように、参照矢印４３０の方向に回動され得る。他の実施形態では、クリップを使用する代わりに、第１のボディ部４１０がフレームＦとの一体部材であってもよい。

他の周辺コンポーネント（素子）すなわち二次的なコンポーネント（素子）がフレームＦに配置されるのは望ましくないことを理解されたい。さらなる周辺コンポーネントにより、装置５００（図５Ａ）が重くなって不快になったり、フレームＦがユーザの顔面から落ちたりする。この構成において、単眼式の表示器４００は、さらに、当該単眼式の表示装置５００（図５Ａ）に有線接続、光ファイバー接続またはワイヤレス接続される1つ以上の電子コンポーネント（素子）を内部（図示せず）に収容した、ランヤード（通し輪）であるストラップ状（首のような体に掛ける吊り紐のような形態）のインターフェース５２０（図５Ａ）を備えている。好ましくは、このランヤードのインターフェース５２０は、フレームＦに重量を追加することなく、単眼式の表示装置６００（図６）とともに使用されるための1つ以上のさらなる装置またはコンポーネント（素子）をユーザが当該インターフェース５２０に収容することを可能にすることにより、向上した機能性を提供する。

この実施形態において、ランヤードのインターフェース５２０は、ディスプレイのハウジング４０５（図４Ａ〜４Ｄ）またはボディ４１０（図４Ａ〜４Ｄ）に収容するには適さないであろう若干重たいコンポーネント（素子）を持ち運ぶのを可能にするというさらなる特性を、単眼式の装置５００に提供する。この構成において、ランヤードのインターフェース５２０は、向上したバッテリ寿命、向上したメモリ機能、向上した感知機能、または前述した他のコンポーネントもしくは異なる新しいコンポーネントなどのさらなる特徴を提供する。好ましくは、ランヤードのインターフェース５２０は、眼鏡のフレームＦのいずれの側にも接続できるのみでなく、その内部に追加のコンポーネントのための空間を提供する。ランヤードのインターフェース５２０は、二次的な補助電池、さらなるセンサ、さらなるリアビューカメラ（後方視カメラ）、軽量の固体メモリ、バス、またはプロセッサへの配線を有してもよい。

他の構成において、ランヤードのインターフェース５２０は、コンポーネントを眼鏡のディスプレイのハウジングとは反対側のフレームＦに配線接続するための通路として機能するものであってもよい。この構成において、ランヤード５２０は、ディスプレイのハウジングとは異なるクリップまたは締結部材によって眼鏡の反対側のフレームＦに取外し自在に接続された補助的な第２のハウジングと通信する。

図５Ａ〜図５Ｃに、単眼式の表示装置５００のさらなる他の実施形態を示す。この実施形態では、装着者のディスプレイハウジングに対して反対側が示されている。この実施形態において、単眼式の表示装置５００は、補助的な第２のハウジング５０５を備える。補助的な第２のハウジング５０５は、一般的に、装着者の眼鏡のディスプレイハウジングとは反対側のフレームＦに取外し自在かつ強固に接続される、軽量な直方体形状の部材である。このようにして、ユーザは、単眼式の表示装置５００のディスプレイハウジング側にさらなる重量を追加することなく、単眼式の表示装置５００の1つ以上の主要なコンポーネント／二次的なコンポーネントを収容することができる。好ましくは、補助的な第２のハウジング５０５は、前述のボディ部に関して前述したのと同様の係合構造またはクリップを備える。補助的な第２のハウジング５０５も、単眼式の表示装置に接続されてもよく、単眼式の表示装置から分離される必要はない。

代替案として、補助的な第２のハウジング５０５は、他の場所に接続される。一実施形態において、ハウジング５０５は、装着者の帽子もしくは眼鏡からぶら下がるように配置されてもよく、さらには、装着者の耳の周りに引っ掛かるものでも巻きつくものであってもよい。他の実施形態において、補助的なハウジング５０５は、ユーザの手首、足首、腕、足、または二頭筋／三頭筋の周りに巻かれるものであってもよい。好ましくは、補助的な第２のハウジング５０５は、向上した機能性を単眼式の表示装置５００に提供する1つ以上のさらなるコンポーネントすなわち二次的なコンポーネントを収容することにより、単眼式の表示装置５００の機能性を向上させる。

図５Ａの実施形態において、補助的な第２のハウジング５０５は、第２のオーディオ装置すなわちスピーカ５１０を収容するか、または当該ハウジング５０５に主要／補助的な電源を収容することにより、増大した補助的な電力または主要な電力を提供する。補助的な第２のハウジング５０５は、単眼式の表示装置５００に配線接続されてもよく、眼鏡のフレームに配置されたディスプレイハウジングとは反対側のフレームに配置されてもよく、またはランヤードのインターフェース５２０を通って配置されるリードによって配線接続されていてもよい。代替案として、ハウジング５０５は、眼鏡の反対側のフレームに留められて配置された単眼式の表示装置５００と通信するためにワイヤレスインターフェースを備えていてもよい。

図５Ａ〜図５Ｃの実施形態において、補助的な第２のハウジング５０５は、巻取式（収納式）ワイヤ５２５によって当該補助的な第２のハウジング５０５に接続されたイヤーバッド５１０を備える。さらなる他の実施形態において、イヤーバッド５１０は、ハウジング５０５とワイヤレスで接続されてもよく、収納された際に再充電する。図示のように、図５Ｂの背面図において、補助的な第２のハウジング５０５は、内部に配置されたスプール（図示せず）を備えてもよい。装着者は、音を聴くのにイヤーバッド５１０を装着者の耳の中、耳の上または耳を覆って配置するために、スプールに巻き付けられたイヤーバッド５１０を引っ張り出すことができる。

図６に示された実施形態において、単眼式の表示装置６００は、携帯電話、コンピュータ、ピアトゥピア電話、例えばＰＡＬＭ ＴＲＥＯ（登録商標）もしくはＢＬＡＣＫＢＥＲＲＹ（登録商標）通信装置などの携帯情報端末、またはワイヤレスプロトコルを使用する同様の通信装置とのワイヤレス通信用に構成されたものであってもよい。装着者は、ワイヤレスインターフェースを用いて外部のモバイル装置を制御し、これらのような装置とマスタ／スレーブネットワーク関係を形成することにより、単眼式の装置６００を介して音声電話を受けたりかけたり、テキストメッセージまたはＥメールを受信したり作成したりしてもよい。例えば、装着者は、図５Ａに示されている補助的な第２のハウジング５０５に接続されたオーディオ装置５１０を用いて、音声電話を聞いてもよい。

一実施形態において、装着者は、さらに、単眼式の表示装置６００を制御するのに、ワイヤレスの入出力装置を用いてもよい。一構成において、ワイヤレスの入出力装置６０５には、ワイヤレスマウス、ワイヤレストラックボール、有線マウス、有線トラックボール、マイクロフォン、ワイヤレス／有線のタッチパッド装置、またはこれら入出力機能の組合せが含まれる。図６から明らかなように、スピーカ６１０（ボディ部６１５内に配置またはボディ部６１５に接続されている）および補助的な第２のハウジング（図示せず）を用いる装着者は、視野の90から95パーセントが実質上遮られないまま、オーディオを聴いたり、ディスプレイ６２０を用いてビデオ映像を見たりすることができる。図６に示されている実施形態において、単眼式の表示装置６００はランヤードのインターフェース６２５を備えており、このランヤードのインターフェース６２５は、補助的な第２のハウジング（図示せず）と通信するためのリード６３０が通されるコンジットとして機能する。

図７の背面図に示された代替的な一実施形態において、単眼式の表示装置７００は、ランヤードのインターフェースも、補助的な第２のハウジングと通信するいかなるリードも備えないものであってもよい。代わりに、装置７００は、ワイヤレス通信プロトコルで無線周波数信号を用いて、補助的な第２のハウジング７０５とワイヤレスに通信するものであってもよい。この構成において、単眼式の表示装置７００は、図７に示すように有線接続なしで通信するためのトランスミッタ／レシーバまたはトランシーバを備えるものであってもよい。

図８は、本発明の開示の他の代替的な実施形態を示す。この実施形態において、単眼式の表示装置８００は、さらに、多機能性のメダリオン（medallion：メダルのように首にかける部材）８０５を備える。メダリオン８０５は電子装置であり、この電子装置は単眼式の表示装置８００によって制御され、装置８００が小型かつ軽量のままであるように装置８００に重量を追加することなく当該装置８００の機能性を向上させる。メダリオン８０５は、ネットワーク接続されたマスタ／スレーブ関係において単眼式の表示装置８００とともに使用される補助的な第２のハウジングである。このメダリオン８０５は、任意の幾つかのコンポーネント（素子）を備える。これら二次的なコンポーネントは、単眼式の表示装置８００を用いて容易に操作可能でありかつ当該単眼式の表示装置８００に機能性を付与するものである。一構成において、メダリオン８０５は、直方体形状でありかつバンド８２０を用いて装着者の首の周りで支持されるものであってもよい。メダリオン８０５は、プロセッサ、オペレーティングシステムを記憶するメモリ、およびバス（システムバス、内部バス、外部バスもしくは周辺機器相互接続（「ＰＣＩ」）バス）を備えるものであってもよい。メダリオン８０５は、さらに、ワイヤレスネットワークで単眼式の装置８００とワイヤレスに通信するために、トランスミッタ／レシーバまたはトランシーバを備えるものであってもよい。

他の実施形態において、メダリオン８０５は、単体の周辺コンポーネント（素子）を備えるものであってもよい。これら周辺コンポーネントには、入出力装置、セカンダリハードドライブ、二次記憶装置、無線モジュールもしくはコンポーネント、テレビもしくはビデオ放送用コンポーネント、センサ、光学ドライブ、ディスクドライブ、リムーバブルメディア、または単眼式の表示装置８００内に配置された他の主要コンピューティングコンポーネントと通信するための他の仲介コンポーネント（intermediary component）などの装置が含まれる。

上記周辺コンポーネントには、さらに、アンテナ、カメラ、コンパス、位置状態を知るためのコンポーネント、頭位センサコンポーネント、全地球測位システムコンポーネント、照準コンポーネント、オーディオコンポーネント、グラフィックスカードなどのビデオコンポーネント、バーコードリーダ、無線周波数識別コンポーネント、ユーザの状態をモニタリングするコンポーネント、温度感知コンポーネント、加速度計、ガスもしくは生体感知コンポーネント、または装置８００のユーザの機能性を向上させる他のコンポーネントが含まれる。他の実施形態において、メダリオン８０５は、ディスプレイ８１０と通信して制御する主要なコンポーネントを備えてもよい。

図８に示すように、メダリオン８０５は、さらに、コンポーネント（素子）用のスロット８２５を備えてもよい。スロット８２５は、さらなる取外し可能なコンポーネント８３０をメダリオン８０５（単眼式の表示装置８００によって制御される）に差し込むのに適し、すなわちメダリオン８０５／単眼式の装置８００の既存の機能の拡大に適する。図８の実施形態において、メダリオン８０５のスロット８２５に差し込まれるコンポーネント８３０には、一次電池もしくは補助電池、デジタルメモリ、カード、ミニＳＤメモリカード、ハードドライブもしくはセキュアリムーバブルメディア（secure removable media）、電子モジュール、固体メモリ、または他のコンポーネントが含まれる。

図９に、単眼式の表示装置とともに使用される、電子装置であるメダリオン９０５の代替的な一実施形態を示す。この実施形態におけるメダリオン９０５は、複数のボタン９１５を備えたディスプレイ９１０、第１のコンポーネント用のスロット９２０、および第２のコンポーネント用のスロット９２５を備える。2つのスロット９２０，９２５は、例示のために単純に示されており、電子メダリオン９０５に配置されたいかなる個数のスロットすなわちポート９２０，９２５であってもよい。ディスプレイ９１０は、単眼式の表示装置（図９には図示せず）、メダリオン９０５、またはこれら両方のうちの1つ以上のコンポーネントを動作させるための操作用のタッチパッドのディスプレイ９１０であってもよく、または単眼式の表示装置８００（図８）を制御する入出力装置として動作するものであってもよい。

メダリオン９０５は、単眼式の表示装置８００（図８）にさらなる機能性を付与する軽量の装置である。これは、1つ以上のさらなる電子モジュールの動作が、モジュールがメダリオン９０５に差し込まれた後に、1つ以上のワイヤレスインターフェースまたは有線インターフェースを用いて単眼式の装置８００（図８）と通信することによって達成される。これらインターフェースの例として、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、ワイファイ（Wi-Fi）、携帯信号、赤外線信号、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、イーサネット、またはメダリオン９０５と単眼式の表示装置８００（図８）との間に確立される前述した他のインターフェースなどが挙げられる。メダリオン９０５は、ディスプレイ８１０（図８）に給電するために当該ディスプレイ８１０（図８）に動作可能に接続されることが想定される。

一実施形態において、単眼式の表示装置８００（図８）は、ワイヤレスプロトコルを用いてメダリオン９０５とワイヤレスに通信する。他の実施形態において、単眼式の表示装置８００は、有線接続または有線インターフェースを用いてメダリオン９０５と通信してもよい。さらなる他の実施形態において、メダリオン９０５がランヤードのインターフェース１４１０（図１４）と有線またはワイヤレスで通信し、そして、ランヤードのインターフェース１４１０（図１４）が単眼式の表示装置１４００と有線またはワイヤレスで通信してもよい（図１４）。さまざまな接続形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。好ましくは、各構成品（メダリオン９０５、表示装置８００（図８）、およびランヤード９３０）が無線周波数エネルギを用いて互いに通信することが想定される。

図から明らかなように、メダリオン９０５は、さらに、当該メダリオン９０５の異なる場所に第１のＵＳＢインターフェースのスロット９２０および第２のＵＳＢインターフェースのスロット９２５を備えてもよい。メダリオン９０５または単眼式の表示装置８００（図８）の記憶容量、ビデオ機能、オーディオ機能、感知機能またはグラフィック性能を拡大させるなど、メダリオン９０５を高機能化させるために、他のコンポーネントがスロット９２０，９２５に挿入されてもよい。

図１０は、サングラスのフレームＦに接続された単眼式の表示装置１０００を装着しているユーザの斜視図を示す。ここで、装置１０００は、フレームＦに接続されたランヤードのインターフェース１００５、およびランヤードのインターフェース１００５に接続されたメダリオン１０１０を備える。この実施形態において、メダリオン１０１０は、上述した実施形態とは異なる非長円形状を有し、かつ略三角形状であり、当該メダリオン１０１０の側面に配置された第１の入力ボタン１０１０ａおよび第２の入力ボタン１０１０ｂを有するカバー１０１０’を備える。

図１１に、本発明による単眼式の装置１１００を装着しているユーザの背面図を示す。単眼式の表示装置１１００は、ランヤードのインターフェース１１０５、および眼鏡のフレームＦに取外し自在に接続された、配線を有する補助電池１１１０を備える。前述したように、配線を有する補助電池１１１０は、ランヤードのインターフェース１１０５を介して単眼式の表示装置１１００に配線接続されてもよく、または、配線なしで収納されてもよい。配線なしの場合、必要なときに接続される。他の実施形態において、配線を有する補助電池１１１０は、装着者の衣類または眼鏡に引っ掛けられる係合構造物（クリップまたは締結部材）を備えてもよい。装置１１００は、使用期間を延長するために交換可能であるいくつかの異なるバッテリを備えてもよい。

図１２に、補助電源１２０５を有する他の単眼式の表示装置１２００を装着しているユーザの背面図を示す。この実施形態において、単眼式の装置１２００は、ランヤードのインターフェース１２１０、および配線を有する補助電池１２０５を備える。電池１２０５は、ユーザの後方において、ランヤードのインターフェース１２１０のほぼ中間位置で当該ランヤードのインターフェース１２１０に接続されている。前述したように、配線を有する補助電池１２０５は、ランヤードのインターフェース１２１０を介して単眼式の表示装置１２００に配線接続されてもよく、必要なときにのみ、すなわち一次電池の電源（図示せず）が消耗したときに接続されるものであってもよい。

装着者は、単眼式の表示装置１２００および入出力装置を使用し、単眼式の表示装置１２００からの制御信号出力を用いて、一次電池から補助電池１２０５への切替を制御してもよい。これは、装着者の頭部から単眼式の装置１２００を取り外すことなく達成される。この実施形態において、ランヤードのインターフェース１２１０に配置された、配線を有する補助電池１２０５は、クッション性を有するハウジング１２０５’、およびクリップまたは締結部材を有する係合構造物を備えるものであってもよい。電池１２０５は、ランヤードのインターフェース１２１０の周りに引っ掛けられてもよいし、ランヤードのインターフェース１２１０に、またはランヤードのインターフェース１２１０を介して引っ掛けられてもよい。装着者は、補助電池１２０５を有するランヤードのインターフェース１２１０が消耗すると交換される未使用のバッテリを有する、幾つかの異なるランヤードのインターフェース交換品１２１０を備えていてもよい。電池１２０５は、単眼式の表示装置１２００を給電する一次電池として構成されてもよい。

図１３に、本発明による他の単眼式の表示装置１３００を装着しているユーザの他の背面図を示す。装置１３００は、交換可能／互換性があるランヤードのインターフェース１３１０に接続される補助的なコンポーネント（素子）すなわち二次的なコンポーネント１３０５’を備える。この構成では、電源が交換できるだけでなく、ＵＳＢポートまたは他の接続を用いて、他のコンポーネントが取外し自在に表示装置１３００に接続される。この実施形態において、単眼式の装置１３００は、有線式の補助電池以外にも、他の機能性電子コンポーネント（素子）を有する、ランヤードのインターフェース１３１０を備える。これら二次的なコンポーネントには、メディアドライブ、ビデオコンポーネント、オーディオコンポーネント、固体素子、音楽プレーヤ、グラフィックコンポーネント、アンテナ、トランスミッタ、レシーバ、全地球測位システム、モバイル装置、携帯電話、携帯情報端末、スキャナ、または他のプラグアンドプレイコンポーネントが含まれる。符号１３０５’で一般的に示されるこれらのコンポーネントすなわち電子装置は、ユーザの後部において、または他の場所において、ランヤード１３１０のほぼ中間位置で当該ランヤードのインターフェース１３１０に接続される。代替案として、符号１３０５’で一般的に示されるこれらの二次的なコンポーネントすなわち電子装置は、図示されているようにユーザの後側に配置される代わりに、装着者の反対側（ディスプレイに対して反対側）におけるフレームＦに接続される補助的なハウジング１３１５に接続されてもよい。

これらのコンポーネントは、単眼式の表示装置１３００に関連付けられ連結された回路または基板に接続されるように、ランヤードのインターフェース１３１０を介して配線接続されてもよい。コンポーネント１３０５’は、必要なときにのみ接続されてもよく、または装置１３００の動作中を通して接続された状態であってもよい。単眼式の表示装置１３００および入出力装置を用いる装着者は、コンポーネント１３０５’に対応するボタンを切り換えたり、コンポーネント１３０５’に対応する他の別個のコントローラを用いたり、コンポーネント１３０５’に対応する他の制御信号をも使用したりすることなく、当該コンポーネント１３０５’の動作を制御する。装着者は、当該単眼式の表示装置１３００のみを用いて、かつ単眼式の表示装置１３００を取り外すことなく、ネットワーク接続構成での便利な動作のために、これらコンポーネント１３０５’を容易に制御できる。

同様に、ランヤードのインターフェース１３１０に接続されるコンポーネント１３０５’は、クション性を有するハウジングと、ランヤードのインターフェース１３１０に接続するためのクリップまたは締結部材を有する係合構造物とを備えてもよい。装着者は、交換可能でかつ互換性を有する種々のコンポーネント１３０５’をそれぞれ備える、いくつかの異なるランヤードのインターフェース１３１０をセットまたはグループで備えていてもよいことは理解されたい。例えば、ユーザは、画像を撮影するために、単眼式の表示装置１３００によって制御されるリアビューカメラ（後方視カメラ）を備えた第１のランヤードのインターフェース１３１０を備える。

他の例において、ユーザは、共通の通信プロトコルまたはネットワーク構成を利用して単眼式の表示装置１３００によって制御されることが可能である全地球測位システムなどの異なるコンポーネントを備えた、第２のランヤードのインターフェース１３１０（図示せず）を備えてもよい。

他の例において、ユーザは、音楽プレーヤおよびモバイル通信装置などの2つ以上の異なるコンポーネントと共に第３のランヤードのインターフェース（図示せず）を備えてもよい。これらインターフェースを介したコンポーネントは、共通の通信プロトコルまたはネットワーク構成を利用して単眼式の表示装置１３００によって制御される。このようにして、ユーザは、単眼式の表示装置の利用時にいずれのコンポーネントを利用するかを選んだ後に、コンポーネント１３０５’を備えた適切なランヤードのインターフェースを選択できる。また、ユーザは、コンポーネントを含まないランヤードのインターフェース１３１０も備えてもよく、その場合、これらランヤードのインターフェース１３１０はハウジングとして機能し、必要に応じて他のコンポーネント１３０５’が選択的に搭載される。さまざまなランヤード形態１３１０が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

図１４に、ランヤードのインターフェース１４１０のプラグ１４０５に接続される交換可能かつアップグレード可能なコンポーネント１４０５’を備えた、本発明による他の単眼式の表示装置１４００を装着している、ユーザのさらなる他の背面図を示す。この実施形態において、単眼式の表示装置１４００は、他の（二次的）機能性電子コンポーネント１４０５’を備えたランヤードのインターフェース１４１０を備える。前述したように、これらコンポーネント（素子）１４０５’には、メディアドライブ、ビデオコンポーネント、オーディオコンポーネント、固体素子、音楽プレーヤ、グラフィックコンポーネント、アンテナ、トランスミッタ、レシーバ、全地球測位システムコンポーネント、センサ、携帯装置コンポーネント、携帯電話コンポーネント、携帯情報端末コンポーネント、スキャナ、プラグアンドプレイコンポーネント、またはスピーカが含まれる。これらのコンポーネントすなわち電子装置１４０５’は、装置の重量を均等に分散させるために、ユーザの後方において、ランヤードのインターフェース１４１０のほぼ中間位置におけるプラグ１４０５で当該ランヤードのインターフェース１４１０に接続されてもよい。

さらに、他のコンポーネントモジュール（図示せず）が、接続部材１４１５に沿ってメダリオン（図示せず）に接続されてもよい。このようにして、単眼式の装置１４００およびメダリオン（図示せず）のうち少なくとも一方（または両方）が、ランヤードのインターフェース１４１０に配置されたコンポーネント１４０５’を制御できる。

図１５の一実施形態において、メダリオン（図示せず）、およびランヤードのインターフェース１５３０に接続されるコンポーネント１５０５は、有線通信のために、また、ランヤードのインターフェース１５３０を取り外してアップグレードできるように、当該図１５に示された単一のワイヤ１５１０に沿って互いにつながれている。図１５の単眼式の表示装置１５００のこの実施形態において、当該単眼式の表示装置１５００は、ランヤードがその区間を移動させられるように、２つの交換可能な接続部を備えてもよい。

（ｉ）ランヤードのインターフェースと単眼式の装置１５００との間の第１の接続部１５１５は取外し可能であり、（ｉｉ）ランヤードのインターフェースから、フレームＦに接続される第２のハウジング１５３５までの配線１５３０間の他の接続部も取外し可能である。

この構成において、（ｉ）ランヤードのインターフェース１５３０の区間、および（ｉｉ）第２のハウジング１５３５はいずれも、別の未使用のコンポーネントまたは異なるコンポーネントに交換されるために、互いから取り外されてもよく、または単眼式の表示装置１５００から取り外されてもよい。同様に、メダリオン（図示せず）に動作可能に接続された区間１５１０も取外し可能である。

図１６に、ランヤードのインターフェース１６０５に接続され、収納位置では装着者の首の周りにかけられる、単眼式の表示装置１６００を示す。単眼式の表示装置１６００がランヤードのインターフェース１６０５から容易に外れないことは理解されたい。この確実な接続は、装置１６００が落下するのを防ぎ、装置１６００が傷付くのを回避する。図１７の実施形態において、単眼式の表示装置１７００は、さらに、低い位置に来たときに外れない、眼鏡のフレームＦの反対側に配置された補助的な第２のハウジング１７１０を備えてもよい。

図１８において、ランヤードのインターフェース１８０５は、フレームＦに直接接続されてもよく、または、代替案として、図示されているように単眼式の表示装置１８００に取り付けられてもよい。図１８において、ディスプレイのハウジング１８１０は、展開された位置すなわち視聴位置で示されており、引っ張られない限り、容易に移動しない。

図１９に、装着者の首の周りにかけられた単眼式の表示装置１９００を示す。この実施形態において、単眼式の表示装置１９００は、バンド１９１０に接続されたメダリオン１９０５を備える。好ましくは、バンド１９１０は、装着者の首を取り囲んでメダリオン１９０５を支持し、ユーザは、単眼式の表示装置１９００を支持するためにランヤードのインターフェース１９１５を装着する。この実施形態において、メダリオン１９０５は、例えば、センサ、全地球測位システム、テレビ放送ビデオカード（television video card）、メモリ、衛星ラジオ装置、または単眼式の表示装置１９００の動作のための追加のバッテリなどの主要な電子装置コンポーネント（素子）または二次的な電子装置コンポーネントを含む、前述の多機能性能を提供する。

この実施形態において、ランヤードのインターフェース１９１５は、ユーザの眼鏡のフレームＦに接続してもよく、さらに、メダリオン１９０５と通信してもよく、メダリオン１９０５と単眼式の表示装置１９００との間の有線接続またはワイヤレス接続を提供するものである。

図２０Ａに、単眼式の表示装置２０００の本発明のさらなる一実施形態を示す。この実施形態において、単眼式の表示装置２０００は、眼鏡のフレームＦに接続されるものではなく、代わりに、野球帽の鍔Ｂに接続される。この実施形態において、単眼式の表示装置２０００は、アーム２０１０によって接続されたハウジング２０１５で支持されたディスプレイ２００５を備える。ハウジング２０１５は、野球帽の鍔Ｂ、帽子（ハット）の鍔または他の衣類に取外し自在に接続する係合構造物を備えた、略直方体形状の部材である。

他の実施形態において、係合構造物は、鍔Ｂの代わりに野球帽の他の部位に接続するものであってもよいが、好ましくは、ディスプレイのハウジング２０１５は、見る人の視野を大幅に塞がずに見る人が平常の視野の（ディスプレイ２００５が見る人の視野にない場合に対して）90から95パーセントを見ることができる場所に、ディスプレイ２００５が配置される。ディスプレイ２００５は、収納位置に配置された状態が示されており、より詳細には、鍔Ｂに沿って配置されている。単眼式の表示装置２０００は、さらに、オーディオ用のスピーカシステム２０２０を備える。イヤーバッド２０２０またはスピーカが、単眼式の表示装置２０００内または単眼式の表示装置２０００上に配置される。イヤーバッド２０２０は、ワイヤすなわちリード２０２５に沿って接続されている。ワイヤ２０２５は、単眼式の表示装置２０００のボディ部２０３０に接続されるランヤードのインターフェース２０３５に接続されている。これにより、単眼式の表示装置２０００は、配線接続されたランヤードのインターフェース２０３５を介してイヤーバッド２０２０にオーディオ信号を出力することができる。

さらに、図２０Ａの実施形態の単眼式の表示装置２０００は、ランヤードのインターフェース２０３５への接続部を備える。前述したように、ランヤードのインターフェース２０３５は、単眼式の表示装置２０００にさらなる機能性を付与する追加のコンポーネントを備える。

図２０Ｂにおいて、単眼式の装置２０００は視聴位置で示されている。ここで、ディスプレイ２００５は、ディスプレイのハウジング２０１０に支持され、かつボディ部２０１５から展開されて配置されている。視聴位置において、ディスプレイ２００５は、第１のアーム２０２０および第２のアーム２０２５がボディ部２０１５から展開された状態で、見る人の周辺視野内に位置する。ディスプレイのハウジング２０１０は、前述した実施形態に関して上述した関節接続構成および入れ子式構成によってボディ部２０１５に接続されてもよい。

図２０Ｃにおいて、単眼式の表示装置２０００は、さらに、鍔Ｂと接続する補助的なボディ部２０３０を備えてもよい。補助的なボディ部２０３０は、当該補助的なボディ部２０３０が野球帽の鍔Ｂに選択的に保持されることを可能にする係合構造物を備える。補助的なボディ部２０３０は、図示のように鍔Ｂの側縁に固定されるか、または鍔Ｂの側縁に沿って取外し自在に接続される、クリップなどの部材を備える。補助的なボディ部２０３０は、さらに、ポートまたはワイヤレスインターフェースによって、配線接続されたランヤードのインターフェース２０３５に接続されてもよい。前述したように、補助的なボディ部２０３０は、極めて軽量かつ小型であると同時に、野球帽の鍔Ｂに追加の電子コンポーネント（素子）を収納することによって、単眼式の表示装置２０００に向上した機能性を付与する。一実施形態において、補助的なボディ部２０３０は、さらに、配線接続されたランヤードのインターフェース２０３５を介して単眼式の表示装置２０００のジャックまたは出力ポート（図示せず）と接続するスピーカ２０４０すなわちイヤーバッドを備えていてもよい。前述した他の二次的なコンポーネントが、装置２０００の機能性を拡大するためにボディ部２０３０に接続されてもよい。

図２１Ａおよび図２１Ｂには、単眼式の表示装置２０００用のディスプレイ２１００の一実施形態の2つの図が示される。前述したように、ディスプレイ２１００は、対角寸法が1インチ（約2.54センチメートル）未満であって軽量かつ持ち運び可能である。ディスプレイ２１００は、さらに、たった1ポンド（約453グラム）から数オンス（1オンス＝約28.3グラム）未満の最大重量を有する。ディスプレイ２１００は、さらに、十分な画像の鮮明さおよびディスプレイ解像度を提供する。ディスプレイ２１００は、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴＷＩＮＤＯＷＳ ＭＯＢＩＬＥ（登録商標）、ＰＡＬＭ（登録商標）オペレーティングシステム、ＬＩＮＵＸ（登録商標）オペレーティングシステム、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴＷＩＮＤＯＷＳ ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＳＹＭＢＩＡＮ（登録商標）オペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムに係るコマンドプロンプトを単眼式の表示装置が表示することを可能にする。代替案として、ディスプレイ２１００は、デジタル形式でグラフィックスおよびマルチメディアのみを装着者に表示するために離れたコンピューティング装置を用いて動作可能なものであってもよく、この場合、他の機能は離れた上記コンピューティング装置で行われる。

図２１Ａは、ディスプレイ２１００が、プリズムの光学表示装置、すなわちプリズム投射の表示装置である一実施形態を示す。この実施形態において、ディスプレイ２１００は、ディスプレイのハウジング２１１２に取り付けられたディスプレイ要素２１０５を備える（図２１Ｂ）。ディスプレイ要素２１０５は、いかなるマイクロディスプレイ要素、自己発光ディスプレイ要素、有機発光ディスプレイ要素、コレステリックディスプレイ要素、エレクトロルミネッセンスディスプレイ要素、電気泳動要素、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ要素、液晶ディスプレイ要素、または発光ダイオードを用いた軽量のディスプレイ要素であってもよい。

ディスプレイ要素２１０５は、十分な輝度および鮮明さを有すると同時に所定の低電力範囲内で動作し、さらに軽量であることを理解されたい。

ディスプレイ２１００は、さらに、向上したバーチャル画像を拡大してユーザへと導くように配置された幾つかの光学面を含む、プリズムの光学形態を有する。このプリズムの光学形態は、非球面形状の第１の光学面すなわち光学要素２１１５、第１の反射面２１２０、および第２の反射面２１２５を含む。非球面形状の第１の光学面２１１５は、ディスプレイ要素２１０５から最初に画像を受ける。

次に、ディスプレイ要素２１０５から出射された当該画像を、見る人に適切に向けるように、この画像は、第１の反射面２１２０および第２の反射面２１２５から反射される。一実施形態において、第１の反射面２１２０および第２の反射面２１２５は、平坦な反射面である。他の実施形態において、第１の反射面２１２０および第２の反射面２１２５は、回折を生じる面、および／またはマイクロレンズ反射面であってもよく、第１の面２１２０が、回折を生じる面、および／またはマイクロレンズ反射光学面であって、面２１２５が平坦な反射面であるというように混合されてもよい。この実施形態において、ディスプレイ２１００は、さらに、非球面形状の第２の光学面および／またはマイクロレンズ面２１３０を備えてもよく、この非球面形状の第２の光学面２１３０は、出口２１３５に位置決めされる。代替案として、他の異なる光学要素が出口２１３５に配置されてもよい。

非球面形状の第１の光学面２１１５および非球面形状の第２の光学面２１３０は、出口２１３５において画像を適切に方向付けるように構成されている。このようにして、画像は、ディスプレイ要素２１０５から、非球面形状の第１の光学面２１１５を経て、第１の反射面２１２０に出射される。次に、この画像は、第２の反射面２１２５に適切に方向付けられ、図２１Ｂに示されているように、出口２１３５を通って光学的に拡大されてバーチャル的に、見る人に表示される。

一実施形態において、単眼式の表示装置２１００は、少なくとも4つの光学面を有する光学要素を備えたディスプレイ２１００を備えてもよい。これらの面には、ディスプレイ要素２１０５から画像を受ける非球面形状の入口面２１１５、ユーザが画像を直接見るための非球面形状の出口面２１３０、および少なくとも2つの反射面２１２０，２１２５が含まれる。各反射面２１２０，２１２５は、表示される画像を入口面２１１５から出口面２１３０に反射するように位置決めされる。光学要素２１１５，２１２０，２１２５，２１３５の4つ以上の光学面は、表示される画像の拡大されたバーチャル画像を生成するように形成または成形される。これにより、ユーザは、切れがよく明瞭な画像をユーザの目Ｅの近傍で見ることができる。

このバーチャル画像は、ユーザから離れたところに位置しているように見える。この画像は、ディスプレイ要素２１０５から光学要素２１１５を経てユーザの利き目Ｅ（図２１Ｂ）までの経路から画定される光学路に対して、そのサイズが著しく大きい。

図２１Ｃのように、一実施形態において、ディスプレイ２１００の光学面または光学要素２１０５は、ユーザによって操作される焦点調整を備えた取付ブラケット２１４０に接続されてもよい。ディスプレイ要素２１０５は、光学要素の入口面２１１５と当該ディスプレイ要素２１０５との間の距離を変化させるために、略直線状の軸に沿って移動される。

光学要素２１１５は、歪み、非点収差およびコマ収差をほとんど生じず、低解像度から高解像度であって全体的に質が高い、テキスト、チャート、グラフ、写真、マップ、グラフィカルユーザインターフェース、インターネットのウェブページおよびビデオコンテンツを表示するように構成されている。

ディスプレイ２１００は、入口面、複数の反射面２１２０，２１２５、および出口面２１３５を含む少なくとも1つの単眼用の光学要素面２１１５を備えてもよい。これらの面は、バーチャル画像を生成するディスプレイ画像拡大に貢献するように湾曲される。他の代替的な実施形態において、ディスプレイ２１００は、少なくとも1つの光学要素反射面が平坦であり、出口面２１３５が非球面形状であるように構成されてもよい。さらに、光学要素面とディスプレイ２１０５との間の距離が、ユーザによって調整可能であってもよい。一実施形態において、この距離は、ノブ２１４５（図２１Ｃ）、レバー２１４５（図２１Ｄ）、ホイールまたはボタンによって手動で調整可能であってもよい。さまざまな調整形態およびアクチュエータ形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。これにより、光学要素入口面２１１５とディスプレイ要素２１０５との間の距離が増減する。これは、ユーザの目に対するバーチャル画像の焦点をユーザが調整したり、ユーザの利き目Ｅ（図２１Ｂ）の近傍にある場所においてユーザにとって画像が明瞭かつ拡大されて見えるようにしたりすることを可能にする。

ディスプレイ２１００は、少なくとも2つの側面が反射面である少なくとも4つの面を有する、光学部材の単一のブロックから形成されたものであってもよい。各面は、光学要素の出口面に対して略平行に延びて一列に並べられた複数の開口を備えるものであってもよい。一方の側面における各開口は、対を形成する補完の開口を、他方の側面に有する。

代替案として、光学素子２１００は、アクロマートを形成するように少なくとも2つの異なる材料で構成される、中実の要素であってもよい。光学素子２１００は、第１の材料で構成される、少なくとも1つの入口面２１１５および少なくとも1つの出口面２１３５を備えてもよく、第１の材料とは異なる第２の材料から、反射面２１２０，２１２５が形成される。光学要素２１００は、中実の光学素子または光学パネルを形成するように、少なくとも2つの異なる光学材料を互いに接着させることによって形成される。ディスプレイ２１００は、光学素子の出口面２１３５（図２１Ｃ）を、汚れ、擦り傷、クリーニングまたは損傷から保護するために、クリアで、平坦かつ透明であって耐擦傷性の保護フィルムまたは他の要素を採用してもよい。

再び図２１Ｂにおいて、図２１Ａのディスプレイ要素２１０５は、ハウジング２１００が小型でかつ薄くなるようにして当該ディスプレイのハウジング２１００に配置される。図示されているように、表示される画像は、見る人の利き目Ｅの周辺視野に入るようにして、かつユーザの視野が90から95パーセントを遮られず塞がれないことを可能にするようにして位置決めされる一方で、同時に、高解像度で明るい、光学的に向上されたバーチャル画像を、見る人の視野に出射する。これと同時に、ユーザは、画像が拡大されて見えるように、目の十分近くにハウジング２１００を配置させることができる。図２１Ｂに示すように、単眼式のディスプレイシステム２１００は、画像誤差補正を提供する反射面２１２０を備えていてもよい。同様に、反射面２１２５は、光学画像誤差補正を提供する類似の方法で作製されてもよく、回折面要素および／またはマイクロレンズ面光学要素が反射面２１２０と反射面２１２５との間に配置されてもよい。

図２２Ａ〜図２２Ｄに、コンポーネント用のスロット２２０５を備える単眼式の表示装置２２００の他の実施形態を示す。この実施形態において、コンポーネント用のスロット２２０５は、装置２２００のボディ部２２１０に配置される。しかし、コンポーネント用のスロット２２０５は、例えばディスプレイ２２１５などの他の場所に配置されてもよい。前述したように、コンポーネント用のスロット２２０５は、軽量であってかつ装置２２００に機能性を付加する前述のコンポーネント（素子）２２２０を収容するものであってもよい。一実施形態において、コンポーネント２２２０は、ミニカード（mini-card）、メモリ、全地球測位システム（ＧＰＳ）装置、汎用シリアルバス（「ＵＳＢ」）コンポーネント、テレビ放送チューナ（broadcast TV tuner）および／もしくはラジオ放送チューナ（broadcast radio tuner）、またはコンポーネント用のスロット２２０５に差し込まれる同様の装置であってもよい。さまざまな軽量の機能性コンポーネント形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

図２３Ａには、前述した実施形態と同様のメダリオン２３００が示されている。この実施形態において、メダリオン２３００は、さらに、ディスプレイ（図示せず）を制御するために用いられるワイヤレスのタッチスクリーン装置２３０５を備えてもよく、メダリオン２３００は入出力装置になる。

タッチスクリーン２３０５は、スロット２３１０，２３１５に近接した位置に配置されてもよく、ユーザが当該タッチスクリーン２３０５上のオーバーレイ（保護シート）を指でなぞることによって、当該タッチスクリーン２３０５は入力信号を受け取ることができる。このようにして、図２３Ｂに示すように、メダリオン２３００におけるタッチスクリーン２３０５は、首またはリストバンド２３０５’を用いて支持されており、また、ランヤードのインターフェース２３１５’に接続された単眼式の表示装置２３００の制御を支援するために、無線周波数入力信号をワイヤレスで出力するものであってもよい。このようにして、装着者は、メダリオンのタッチスクリーン２３０５を用いて装置２３００および／または外部の装置を制御することができる。さまざまな入力制御形態が可能であり、かつ本発明の開示の範囲内に含まれる。

図２４には、ディスプレイ要素２４００に係る代替的な一形態であり、見る人に表示される全体画像を拡大するための形態が示されている。この形態は、ディスプレイ要素２４００を軽量、小型、薄型および安価な形態としながら、拡大された画像を提供することができる。この実施形態において、ディスプレイ要素２４００は、例えば有機発光ダイオードディスプレイまたは他のディスプレイ要素などの前述したディスプレイ要素のうちの1つであり、画像を出射させる。好ましくは、この画像は、2つの鏡面、すなわち第１の鏡面２４０５および第２の鏡面２４１０によって反射される。

好ましくは、ディスプレイ要素２４００は、第１のフィールドレンズ２４１５’および第２の対物レンズ２４１５に近接して配置されている。フィールドレンズ２４１５’は第２の対物レンズ２４１５に接続されており、フィールドレンズ２４１５’と第２の対物レンズ２４１５との間には空隙２４２０が設けられている。好ましくは、フィールドレンズ２４１５’は、ディスプレイ要素２４００の照明を視準し、空隙２４２０を越えてこの照明を対物レンズ２４１５に合致させる。

この構成において、画像は、見る人に表示される当該画像を拡大させるために、少なくとも4つの光学面を通ってプリズムで拡大される。図２４は、画像が最初にディスプレイ要素２４００から出射される様子を示す。この画像は、第１の光学面を通過した後、フィールドレンズ２４１５’を通過し、見る人に向かう方向へと画像を約90°再度方向付ける第１の鏡面２４０５に向かう。次に、この画像は、第２の光学面２４３０に向けて反射され、空隙２４２０を通って第３の光学面２４３５を経て対物レンズ２４１５に向かう。

次に、この画像は、第４の光学面２４３５’に向かって当該画像が約90°反射される第２の鏡面２４１０を経由する。この結果、画像は拡大され、見る人の目ＶＥに適切に表示される。組立を容易にするため、フィールドレンズ２４１５’は、第１のレジストレーションピン２４４０および第２のレジストレーションピン２４４５を用いて所定の空隙２４２０を有して対物レンズ２４１５に組み付けられるか、または対物レンズ２４１５に接続される。ピン２４４０，２４４５は、組立の間レンズ２４１５’，２４１５間の距離を適切に一定に保つように寸法合わせされている。好ましくは、レジストレーションピン２４４０，２４４５は、フィールドレンズ２４１５’と対物レンズ２４１５との間の光学距離が維持されるように、また、画像を適切に拡大してユーザに表示するように、所定の長さを有しかつ寸法合わせされている。好ましくは、レジストレーションピン２４４０，２４４５は、レンズ２４１５’，２４１５に容易に組み付けられるように成形されている。好ましくは、レンズ２４１５’，２４１５は、薄く安価である適切なハウジング２４４５に収容されている。代替案として、ディスプレイ要素２４００は、Ray Hebertを発明者とする米国特許出願第11/420,624号「画像観賞用の装置および方法（Devices, and Methods for Image Viewing）」の明細書に記載されているようにレンズに接続されてもよい。上記出願の全教示は参照により本明細書に引用したものとする。

本発明を、本発明の実施形態の例を参照して具体的に示し、説明してきたが、当業者であれば、添付の特許請求項に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部において様々な変更が可能なことが理解されよう。

１４０，２２０ 表示画面
２１０ ハウジング
１１０ 支持部材
Ｄ 利き目
１００，２００ 頭部装着型の単眼式の表示器

Claims (51)

1. 装着者の利き目を基準として配置された表示画面と、
   前記表示画面に接続されたハウジングと、
   前記ハウジングに接続され、前記装着者の前記利き目を基準として前記表示画面を支持する支持部材とを備えた頭部装着型の単眼式の表示器であって、
   前記表示画面は、前記装着者の周辺視野に入るように、前記装着者の前記利き目を基準とする位置に配置され、前記装着者の前記利き目の前方を遮らず前記装着者の平常の周辺視野を塞がない、頭部装着型の単眼式の表示器。
2. 請求項１において、前記表示画面が、前記装着者の前記利き目から離間されており、前記装着者の目から水平方向に所定量、および前記装着者の目から垂直方向に所定量離間されて配置されている、頭部装着型の単眼式の表示器。
3. 請求項１において、前記表示画面が、前記ハウジングを通る前記ハウジングの長手方向軸心に対してある角度で傾いて配置および位置決めされており、前記装着者の顔に対してほぼ平行である、頭部装着型の単眼式の表示器。
4. 請求項３において、前記角度が約４５°から約９０°である、頭部装着型の単眼式の表示器。
5. 請求項１において、前記表示画面がない場合の前記装着者の全体の平常の視野は水平方向において約１８０°であって垂直方向において約１２０°であり、
   前記平常の視野の約１０から２０パーセント以下を塞ぐように前記表示画面が支持されている、頭部装着型の単眼式の表示器。
6. 請求項５において、前記ハウジングが、前記表示画面を少なくとも２つの位置の間で移動させるように前記表示画面に接続されており、
   少なくとも第１の位置は、前記表示画面が、前記装着者の目を基準として支持され、前記平常の視野の約１０から約２０パーセント以下を塞ぐ位置であり、
   少なくとも第２の位置は、前記表示画面が、前記第１の位置よりも前記装着者の前記利き目の近傍に配置され、前記装着者の前記利き目の前方において前記表示画面を用いて近くで画像を見るための位置である、頭部装着型の単眼式の表示器。
7. 請求項６において、前記ハウジングが、関節接続型の結合機構、入れ子式のアーム、またはスライド式のアームのうち少なくとも1つによって前記表示画面に結合されている、頭部装着型の単眼式の表示器。
8. 請求項６において、前記ハウジングが、さらに、
   （i）前記支持部材および当該ハウジングを前記装着者に取外し自在に接続する構造物、または（ii）前記支持部材および当該ハウジングを、前記装着者に支持されている第２の部材に取外し自在に接続する構造物を備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
9. 請求項８において、前記構造物がクリップである、頭部装着型の単眼式の表示器。
10. 請求項８において、前記構造物が、前記支持部材および前記ハウジングを、
    （i）眼鏡のフレーム、または（ii）前記装着者が身に付けた衣類に、取外し自在に接続する、頭部装着型の単眼式の表示器。
11. 請求項１において、さらに、
    画像を取り込み、この画像を、当該画像を前記装着者に表示する回路に伝達するカメラを備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
12. 請求項１１において、さらに、
    前記カメラとは異なる位置において前記装着者によって支持された第２のカメラを備え、前記第２のカメラが、前記装着者に表示するための第２の投影画像を取り込む、頭部装着型の単眼式の表示器。
13. 請求項１において、さらに、
    前記表示画面に動作可能に接続された再充電可能な電源を備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
14. 請求項１３において、前記電源は、無線周波数エネルギを取り込むことによって再充電可能である、頭部装着型の単眼式の表示器。
15. 請求項１４において、前記電源が、当該頭部装着型の単眼式の表示器とは無関係に生成された無線周波数エネルギを取り込むコイルを備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
16. 請求項１において、さらに、
    前記回路に動作可能に接続された騒音打消マイクロフォンを備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
17. 請求項１において、さらに、
    前記装着者の周辺のパラメータを検出し、この検出したパラメータに応じて信号をコントローラに出力するセンサを備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
18. 請求項１において、さらに、
    前記装着者に音声を出力する音声変換器を備えた、頭部装着型の単眼式の表示器。
19. 頭部装着型の表示器を装着者によって支持する方法であって、
    弾性を有するハウジングを準備する工程と、
    前記弾性を有するハウジングに前記頭部装着型の表示器を接続する工程と、
    前記表示器が前記装着者の周辺視野に入るように、かつ、前記装着者の平常の視野の約１０から約２０パーセント以下を塞ぐようにして、前記表示器が装着者の頭部を基準として支持されるように、前記ハウジングを前記装着者によって支持する工程とを備え、
    前記装着者の前記平常の視野は、水平方向において約１８０°であって垂直方向において約１２０°として定義される、頭部装着型の表示器支持方法。
20. 請求項１９において、さらに、
    前記表示器を、前記ハウジングに対して少なくとも２つの異なる位置の間で調整する工程を備えた、頭部装着型の表示器支持方法。
21. 装着者の目を基準として配置された表示画面と、
    前記表示画面に接続されたハウジングと、
    電源と、
    前記表示画面および前記電源に動作可能に接続された回路と、
    前記ハウジングに接続され、前記表示画面を前記装着者の目を基準として支持する支持部材と、
    前記表示画面、前記ハウジングまたは前記支持部材に関係付けられ、少なくとも1つのさらなる機能性コンポーネントを前記回路に取外し自在に接続するように前記回路に動作可能に接続されたポートとを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
22. 請求項２１において、さらに、
    取外し自在に前記ポートに連結し、取外し可能なメモリを構成する、さらなる機能性コンポーネントであって、前記回路に動作可能に接続する、さらなる機能性コンポーネントを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
23. 請求項２１において、さらに、
    取外し自在に前記ポートに連結する取外し可能な電源を備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
24. 請求項２１において、前記ポートが、前記装着者が操作できる前記表示画面の位置に配置されている、頭部装着型の単眼式の表示装置。
25. 請求項２１において、さらに、
    前記ポートに取外し自在に接続するワイヤレストランシーバアセンブリを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
26. 請求項２１において、前記支持部材が、耳掛けまたはクリップのうち少なくとも1つを備え、前記ポートが前記支持部材に配置されている、頭部装着型の単眼式の表示装置。
27. 請求項２１において、さらに、
    内部空間を画定するハウジングを有し、前記装着者の頭部のほぼ周囲における後部で支持され、前記ポートを内蔵するランヤードであって、前記ポートは、前記回路に動作可能に接続され、少なくとも1つのさらなる機能性コンポーネントを取外し自在に前記回路に接続するランヤードを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
28. 請求項２７において、前記ランヤードが、前記装着者に支えられた眼鏡に接続されている、頭部装着型の単眼式の表示装置。
29. 請求項２７において、前記ランヤードが、前記内部空間に弾性部材を収容するようにクッション性を有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
30. 請求項２７において、さらに、
    前記ポートに取外し自在に接続された電源を備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
31. 請求項２７において、さらに、
    前記ポートに取外し自在に接続されたワイヤレストランシーバを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
32. 請求項２７において、さらに、
    前記ポートに取外し自在に接続されたメモリを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
33. 請求項２７において、さらに、
    前記回路に動作可能に接続され、前記表示画面および前記機能性コンポーネントを制御するコントローラを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
34. 請求項２７において、前記ランヤードが可撓性を有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
35. 請求項２７において、前記ポートが、リムーバブルメディアを取外し自在に接続する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
36. 請求項２７において、さらに、
    前記ランヤードに関係付けられ、前記装着者に接触するためのクッションを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
37. 請求項２１において、さらに、
    前記第１のハウジングとは切り離して前記装着者に支持され、前記回路に少なくとも1つのさらなる機能性コンポーネントを接続するために前記回路に動作可能に接続された前記ポートを有する第２の頭部装着型のハウジングを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
38. 請求項３７において、前記第２のハウジングが耳掛けの支持部を有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
39. 請求項３７において、前記第２のハウジングが、前記装着者に取外し自在に接続する係合部材を有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
40. 請求項３７において、前記第２のハウジングが、装着者の衣類、帽子、眼鏡のフレーム、またはサングラスのフレームに取外し自在に接続されている、頭部装着型の単眼式の表示装置。
41. 請求項３７において、さらに、
    前記第２のハウジングの内部においてまたは前記第２のハウジングによって支持され、第２の電源および第２の回路に接続されており、前記回路とワイヤレスに通信するワイヤレストランシーバアセンブリを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
42. 請求項３７において、さらに、
    前記第２のハウジングに内部においてまたは前記第２のハウジングによって保持されている機能性コンポーネントを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
43. 請求項２１において、さらに、
    前記装着者の首の周りで支持され、内部空間を有し、前記回路に少なくとも1つのさらなる機能性コンポーネントを取外し自在に接続するために前記回路に動作可能に接続されたポートを有する第２のコンポーネントを備える、頭部装着型の単眼式の表示装置。
44. 請求項４３において、前記第２のコンポーネントが、この第２のコンポーネントのハウジングの表面にディスプレイスクリーンを有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
45. 請求項４３において、前記第２のコンポーネントは、メダリオンであり、前記回路に少なくとも２つの機能性コンポーネントを取外し自在に接続する少なくとも２つの異なるポートを有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
46. 請求項４３において、さらに、
    前記ポートに取外し自在に接続され、前記第２のコンポーネントおよび前記表示画面のうち少なくとも1つに給電する電源を備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
47. 請求項４３において、前記第２のコンポーネントが、前記表示画面とは切り離して、前記装着者の首、手首、足首、頭、腕または足の周りで支持され、実質的に可撓性を有する細長い部材によって支持されている、頭部装着型の単眼式の表示装置。
48. 請求項２１において、さらに、
    実質的に首で支持される電子メダリオンである第２のコンポーネントであって、外表面にユーザインターフェースを有する第２のコンポーネントを備えた、頭部装着型の単眼式の表示装置。
49. 請求項４３において、前記第２のコンポーネントが、前記回路とワイヤレスに通信するトランシーバを有する、頭部装着型の単眼式の表示装置。
50. 請求項４３において、前記第２のコンポーネントが、コンピューティング装置とワイヤレスに通信するメダリオンである、頭部装着型の単眼式の表示装置。
51. 頭部装着型のコンピューティング装置であって、
    装着者の一方または両方の目を基準として配置された表示画面と、
    前記表示画面に接続されたハウジングと、
    前記表示画面に動作可能に接続された回路と、
    前記回路に動作可能に接続されたコンピューティング機器および電源と、
    前記回路に取外し自在に接続され、当該頭部装着型のコンピューティング装置に向上した機能性を提供する複数の機能性機器とを備えた、頭部装着型のコンピューティング装置。

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