JP2014003426A

JP2014003426A - 観察装置及び表示装置

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Publication number: JP2014003426A
Application number: JP2012136768A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Sakamoto; 哲幸坂本; Koichi Takahashi; 浩一高橋; Takashi Miyoshi; 貴史三由; Ryohei Sugihara; 良平杉原; Ryosuke Uemura; 亮介植村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】消費電力を低減し、装着時に装着者に不快感を与えることを抑止する観察装置及び表示装置等を提供すること。
【解決手段】観察装置は、観察者の部位に装着され、観察装置を保持する第１の保持部（頭部固定帯２１等）と、電子機器１１の表示部に表示される表示画像を、観察者の眼球に拡大投影する凹面鏡１２と、凹面鏡１２及び前記電子機器１１を保持する第２の保持部（端末ホルダ２３等）を含み、凹面鏡１２は、観察者の眼球に対して凹面を向けて保持され、凹面鏡１２及び電子機器１１は、観察者の眼球側から耳側に向かうに従って、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２までの距離が小さくなるように保持される。
【選択図】図５

Description

本発明は、観察装置及び表示装置等に関する。

近年、表示デバイスとしてＨＭＤ（Head Mounted Display、頭部装着型表示装置）等の、ユーザの部位に装着される装置が用いられるようになっている。

例えば特許文献１には、電話回線設備がない場所においても情報送受信装置にアクセスでき、しかも機器を手で持たなくても必要な情報をディスプレイに表示する情報伝達装置が開示されている。特許文献１では、携帯電話機に送信された画像情報は、アイシェードに設けられた液晶ディスプレイと反射レンズからなるデータ表示手段によって観察者が観察する構成となっている。

また、特許文献２には、片手で通話などできるとともに頭部又は顔面に保持することができる携帯端末器が開示されている。特許文献２では、二つの携帯端末および光学部が眼鏡フレームのような枠に固定されて、鼻当て部と耳掛けによって観察者の顔面に保持される構成となっている。

特開平８−３１７３１８号公報特開２００９−２３２１３３号公報

特許文献１に開示された情報伝達装置では、液晶ディスプレイと電子機器（具体的には表示映像を取得する携帯電話）が電気的に接続する為、通常の使用用途に比べ携帯電話機が多くの電力を消費してしまう。現在広く普及しているスマートフォンでは消費電力が課題となっており、このような形態は好ましくない。

また、特許文献２に開示された携帯端末器では、特許文献１と同様に消費電力の問題がある他、二つの携帯端末と光学部が鼻当て部直近に配置されているため、顔面に装着した場合には端末機自体の重量が観察者の鼻に作用することになり、装着時に観察者が不快に感じる場合がある。

本発明の幾つかの態様によれば、消費電力を低減し、装着時に装着者に不快感を与えることを抑止する観察装置及び表示装置等を提供することができる。

本発明の一態様は、電子機器の表示部を観察する観察装置であって、観察者の部位に装着され、前記観察装置を保持する第１の保持部と、前記電子機器の前記表示部に表示される表示画像を、前記観察者の眼球に拡大投影する凹面鏡と、前記第１の保持部に取り付けられ、前記凹面鏡及び前記電子機器を保持する第２の保持部と、を含み、前記凹面鏡は、前記観察者の前記眼球に対して凹面を向けて保持され、前記凹面鏡及び前記電子機器は、前記観察者の前記眼球側から耳側に向かうに従って、前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡までの距離が小さくなるように保持される観察装置に関係する。

本発明の一態様では、第１の保持部及び第２の保持部により、電子機器及び凹面鏡が、観察者に対して所与の条件を満たすような相対的な位置関係により配置される。これにより、電子機器の表示部に表示された画像等を凹面鏡により拡大観察することが可能になるため、別途ディスプレイ等を設ける手法に比べて消費電力を低減すること等が可能になる。また、第１の保持部により観察者の部位に対して観察装置が装着されるため、手で把持する場合等に比べて観察者の負担を軽減すること等も可能になる。

また、本発明の一態様では、前記観察者が正面を向いている状態の眼球の瞳孔中心を原点とし、前記眼球の前記瞳孔中心を通り前記電子機器の前記表示部の中心に到る光線を軸上主光線とし、前記瞳孔中心から前記凹面鏡の前記凹面に向かう前記軸上主光線の方向をＺ軸とし、前記Ｚ軸に直交し光学系の偏心方向をＹ軸とし、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸とした場合に、前記電子機器の前記表示部上の点Ｐ１から、前記凹面鏡までの距離をＬ１とし、前記電子機器の前記表示部上の点Ｐ２から、前記凹面鏡までの距離をＬ２とし、点Ｐ１が点Ｐ２に比べてＹ軸上での前記原点からの距離が離れた点である場合に、Ｌ１＜Ｌ２となってもよい。

これにより、電子機器と凹面鏡の位置関係を適切に設定することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記電子機器の前記表示部の表示面と前記Ｚ軸のなす角度のうち、前記表示面側から前記Ｚ軸までの角度Ｂが、０°＜Ｂ＜９０°であってもよい。

これにより、電子機器或いは凹面鏡と、観察者との衝突を抑止しつつ、適切な観察を行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記電子機器の前記表示部の前記表示面と前記Ｚ軸のなす角度のうち、前記表示面側から前記Ｚ軸までの前記角度Ｂが、２０°＜Ｂ＜８０°であってもよい。

これにより、角度Ｂについてより望ましい角度を設定することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部への、前記第２の保持部の取り付け位置及び取り付け角度の少なくとも一方を調整する調整機構を備え、前記調整機構に基づいて、前記角度Ｂが調整されてもよい。

これにより、角度Ｂを適切に調整することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡の前記凹面への、前記軸上主光線の入射角度Ａが、０°＜Ａ＜９０°であってもよい。

これにより、電子機器或いは凹面鏡と、観察者との衝突の抑止、或いは偏心収差等による歪みの程度の制御を行いつつ、適切な観察を行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡の前記凹面への、前記軸上主光線の前記入射角度Ａが、１０°＜Ａ＜６０°であってもよい。

これにより、角度Ａについてより望ましい角度を設定することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第２の保持部は、前記電子機器と前記凹面鏡との相対的な位置関係を調整する調整機構を備え、前記調整機構に基づいて、前記角度Ａが調整されてもよい。

これにより、角度Ａを適切に調整することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸により規定される平面における前記凹面鏡の中心部のＺ座標であるＺ１が、１５ｍｍ＜Ｚ１＜１５０ｍｍであってもよい。

これにより、電子機器或いは凹面鏡と、観察者との衝突の抑止、或いは観察される画像等の画角の制御を行いつつ、適切な観察を行うこと等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の前記部位である頭部に装着されてもよい。

これにより、第１の保持部として頭部装着型の保持部材を用いることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の額部と後頭部を含む頭囲に沿って装着されてもよい。

これにより、第１の保持部である頭部装着型の保持部材を具体的に実現すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の頭頂部から側頭部に沿って装着されてもよい。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の側頭部から後頭部に沿って装着されてもよい。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の耳部に装着されてもよい。

これにより、耳掛け部等を併用することができるため、安定性を向上させること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部に取り付けられ、前記観察者への前記観察装置の装着時に、所定軸まわりでのモーメントの発生を抑止するバランサーを含んでもよい。

これにより、装着した観察装置がずれること等を抑止できるため、安定性を向上させること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の前記耳に装着されるヘッドホンを備えてもよい。

これにより、視覚的な情報だけでなく、聴覚的な情報も観察者に提供すること等が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の首に装着される首掛け部と、前記首掛け部に接続され、前記第２の保持部が取り付けられる腕部とを備えてもよい。

これにより、第１の保持部として首部に装着される保持部材を用いることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記第１の保持部は、前記観察者の肩及び脇の少なくとも一方に沿って装着される固定部と、前記固定部に接続され、前記第２の保持部が取り付けられる腕部とを備えてもよい。

これにより、第１の保持部として肩部或いは脇部に装着される保持部材を用いることが可能になる。

本発明の他の態様は、上記の観察装置と、前記電子機器と、を含む表示装置に関係する。

観察者、電子機器、凹面鏡の配置例、及び観察状態での光路を示した図。観察装置を手で把持する場合の使用例。設定される座標系、及び電子機器等の配置に関係するパラメータの説明図。第１の保持部として頭部固定帯を用いる例。本実施形態の観察装置を細分化した図。第１の保持部として頭部固定帯を用いた場合の装着例。第１の保持部として頭部固定帽を用いた場合の装着例。第１の保持部としてヘッドホン型の頭部固定部材を用いる例。第１の保持部としてヘッドホン型の頭部固定部材を用いた場合の装着例。第１の保持部としてテンプル後ろ型の頭部固定部材を用いる例。第１の保持部としてテンプル後ろ型の頭部固定部材を用いた場合の装着例。第１の保持部として耳掛け部を有する頭部固定部材を用いる例。第１の保持部として耳掛け部を有する頭部固定部材を用いた場合の装着例。質量付加部材を備える観察装置の例。ヘッドホンを備える観察装置の例。ヘッドホンを備える観察装置の装着例。第１の保持部として首部に装着される部材を用いる例。第１の保持部として首部に装着される部材を用いた場合の装着例。第１の保持部として肩部及び脇部に装着される部材を用いる例。第１の保持部として肩部及び脇部に装着される部材を用いた場合の装着例。所与のサイズの表示部を用いた場合の光路を示した図。所与のサイズの表示部を用いた場合の光路を示した図。所与のサイズの表示部を用いた場合の光路を示した図。所与のサイズの表示部を用いた場合の光路を示した図。図２５（Ａ），図２５（Ｂ）は表示部上の点とその点から凹面鏡までの距離を用いて、観察者、電子機器、凹面鏡の配置例を説明する図。図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）は角度Ｂが条件を満たさない場合に、観察が困難となることを説明する図。図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は角度Ｂの調整手法の説明図。図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は角度Ａの調整手法の説明図。図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）はＺ１の変化による画角変化の説明図。図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）はバランサーの配置例。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。近年、ＨＭＤのように装着型の表示装置が広く用いられている。このような装置では、映像視聴の際の臨場感を高めたり（特に非透過型のＨＭＤ等で用いられる）、外界に重畳させた画像表示（ＡＲ、Augmented Reality等に利用され、透過型ＨＭＤ等で用いられる）を行うことなどが可能になる。その際、ユーザ（観察者）により観察される画像は、表示装置自身が記憶、或いは取得（例えばネットワークを介して取得）するものに限定されず、既存の端末により取得されるものであってもよい。

例えば特許文献１等では、携帯電話等の電子機器により画像等の表示対象を取得し、取得した画像等をディスプレイに表示している。このようにすれば、携帯電話等の既存のデバイスを利用することができる。よって例えば、携帯電話の通信機能を用いることで、表示装置自身が通信機能を有していなかったとしても、ネットワークを介して画像等を取得し表示することが可能になる。

しかし、特許文献１等では、携帯電話が取得した画像を再生するディスプレイが、携帯電話のディスプレイとは別個に設けられており、消費電力の点で問題が残る。特に、表示機能に用いる電力を携帯電話から供給するような場合には、携帯電話はバッテリー容量等が限定されることから、消費電力の問題を無視することができない。

このような消費電力等の問題に対しては、電気的に動作するディスプレイを別途設けるのではなく、光学系（ミラーやレンズ等）を用いた構成により、電子機器の表示部に表示された画像をユーザに視聴させる手法が考えられる。例えば、図１に示したように、観察者の眼球の前方にミラーを配置し、当該ミラーにより反射された電子機器の表示部の映像（具体的にはその虚像）を観察者に視聴させる構成を用いればよい。

図１では、電子機器１１（ここでは携帯電話を想定している）が端末ホルダ２３（アタッチメント）に取り付けられており、端末ホルダ２３にはヒンジ２３ａを介して凹面鏡１２が取り付けられている。電子機器１１の表示部１１ａからの映像光は、Ａ１に示したように凹面鏡１２により反射されて観察者の眼球１３ａに入射される。これにより、観察者からはＡ３に示すように、表示画像の虚像を観察することが可能になる。なお、Ａ２に示したように、凹面鏡１２が外界からの光を透過するように構成されていれば、Ａ１からの画像光及びＡ２からの外界光により、表示画像が外界に重畳された映像を観察することができ、いわゆるＡＲ（拡張現実）等が可能になる。このようにすれば、電子機器の表示部以外にディスプレイを設けなくてもよいため、特許文献１等の手法に比べて消費電力を低減することが可能になる。

しかし、図１のような装置を用いる場合には、観察者に対して、電子機器１１（狭義には表示部１１ａ）及び凹面鏡１２が所与の位置関係（例えば図１に示した位置関係）に配置されるように装置を保持する必要がある。具体的には、図２に示したように、装置全体が顔の前の所与の位置にくるように手で把持しておくことが考えられる。よって、長時間の視聴はユーザの腕部等に負担を与えることになり、さらには手ぶれ等の要因により装置等の相対位置が変化してしまうと、再度位置の調整を行う必要がある。つまり、観察者の利便性の点で好ましくない場合がある。

そこで本出願人は、図１に示した装置（以下、第２の保持部と表記する）の他に、観察者に装着され前記第２の保持部が取り付けられる第１の保持部を含む観察装置を提案する。例えば、図４に示したように、第１の保持部は頭部に巻かれるバンド（頭部固定帯２１）であり、第２の保持部は当該バンドに取り付けられる。

このようにすれば、特許文献１等の手法に比べて消費電力を低減しつつ、手による把持等を行う必要がなくなるため、観察者の利便性を向上させることも可能になる。

以下、本実施形態の具体的な手法について説明する。まず、観察者と電子機器、ミラー（具体的には凹面鏡）の相対的な位置関係について説明する。本実施形態では、中間像の形成等を行わないシンプルな構成の光学系を用いることで、装置全体の小型化等を図るため、任意の配置が許容されるわけではないためである。その後、第１の保持部の具体的な構成について、図面を用いて説明する。

２．観察者、電子機器及び凹面鏡の相対位置関係
次に、観察者、電子機器及び凹面鏡の相対位置関係について説明する。以下の説明において用いる座標系を図３に示す。図３のように観察者が正面を向いている状態の眼球１３ａの瞳中心を原点として、眼球１３ａの瞳中心を通り、電子機器１１（携帯情報端末）の原画像の表示中心に到る光線を軸上主光線とし、瞳中心から反射面に向かう軸上主光線の方向をＺ軸方向、Ｚ軸に直交し光学系の偏心方向をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ軸とする。

本実施形態では、観察者の頭部右側には電子機器１１があり、後述する保持方法において所与の位置に保持されている。観察者の視線前方にはハーフミラー面を有する凹面鏡１２が配置され、電子機器１１に表示する原画像を観察者の眼球に拡大投影する。また、図３では原画像を観察者の右目に拡大投影する場合を示しているが、左目に投影する場合には図３のＹ軸の符号を逆にとればよい。

ここで、ＹＺ面内における凹面鏡１２の反射面の中心のＺ座標をＺ１とし、前記電子機器１１から前記反射面への入射角度をＡ，観察者視軸（ここではＺ軸と一致する）と前記原画像の表示面のなす角度をＢとすると、Ａ，Ｂ及びＺ１は所与の条件を満たす必要がある。Ａ，Ｂ及びＺ１は電子機器１１の表示部の大きさや、凹面鏡１２の光学的な特性等に依存して決定されるものであるが、一例としてはＡが３０°前後、Ｂが４５°前後、Ｚ１が３５ｍｍ前後に設定されることで、観察に適した配置を実現することが可能になる。

上述したように、Ａ，Ｂ及びＺ１は種々の要因により好適な値が変動するものであるが、ある程度好ましい範囲を設定することは可能である。例えば、Ｚ１が小さすぎると、観察者と凹面鏡１２が衝突するおそれがあり、さらには凹面鏡１２の付近に配置される電子機器１１と観察者との衝突のおそれもある。また、本実施形態のように虚像を投影するような光学系では、眼球１３ａから光学系までの距離をある程度とることが望ましい。よってここでは、Ｚ１は１５ｍｍよりも大きいという条件を満たすように設定する。

また、Ｚ１が大きくなりすぎると、観察者の瞳から光学系（凹面鏡１２）までの距離が大きくなるため、焦点距離も大きくなる。焦点距離が大きくなった場合、本実施形態では中間像を形成して倍率を調整する等の複雑な光学系を想定していないことから、観察者が観察できる像のサイズも小さくなってしまう。つまり、Ｚ１が大きすぎると観察される画像の画角が小さくなってしまうことになり好ましくない。よって本実施形態ではＺ１は１５０ｍｍよりも小さいという条件を満たすように設定する。つまり、Ｚ１について下式（１）を満たすように凹面鏡１２が配置されることになる。なお、画角の大きさを考慮してＺ１＜１００ｍｍのように、Ｚ１により厳しい条件を設けてもよい。
１５ｍｍ＜Ｚ１＜１５０ｍｍ・・・・・（１）

また、Ｚ軸と電子機器１１の表示面のなす角度Ｂについても所与の条件を設定する。例えば、Ｂを０°に近くする（Ｚ軸と表示面が並行に近づく）と、表示面からの光線が適切に眼球に入射するように設定した場合に、凹面鏡１２と観察者が衝突する可能性が高く、逆に凹面鏡１２と観察者が衝突しないように配置すると、観察者が像を観察することが困難になる。同様に、Ｂを９０°に近くした（Ｚ軸と表示面が直交に近くなる）場合にも、観察者と凹面鏡１２（或いは観察者と電子機器１１）の衝突を回避しつつ、適切な像を観察できる配置とすることは困難である。つまり、Ｂは０°＜Ｂ＜９０°を満たす必要がある。ただし、Ｂがこの範囲にあっても０°付近、或いは９０°付近では上記問題による影響を受けうる。よって望ましくは、Ｂについて下式（２）を満たすように電子機器１１が配置されるとよい。
２０°＜Ｂ＜８０° ・・・・・（２）

また、Ａについても任意の角度が許容されるものではなく、衝突の回避或いは像の観察の可否等を考慮して条件が設定される。具体的には、Ａについても０°＜Ａ＜９０°を満たす必要がある。そして、Ａについてもより望ましい範囲が設定可能であり、具体的には下式（３）を満たすように電子機器１１及び凹面鏡１２が配置されることになる。
１０°＜Ａ＜６０° ・・・・・（３）

また、本実施形態では、小型軽量化等の観点から図３に示したようなシンプルな構成の光学系を用いることを想定しているため、通常の光学系では実現が難しく、例えば物体面、光学系、像面に意図的にずれを生じさせる（具体的には、光軸に対してレンズ構成面が傾斜する）偏心光学系が採用されることになる。偏心光学系では偏心収差による像の歪みを補正する必要があるが、偏心の程度を大きくすると偏心収差も大きくなり補正が困難になる。つまり、偏心の程度が限定されることになり、当該限定は物体面（電子機器１１の表示面に相当）、光学系（凹面鏡１２に相当）、像面（観察者の眼球１３ａに相当）の関係に制約を与えることになる。つまり、上式（１）〜（３）については（特にＡの条件である上式（３）については）、偏心収差に対する補正の可否等に基づいて、望ましい範囲が決定されることも想定される。

なお、電子機器１１の表示部のサイズ（ディスプレイサイズ）によっても、電子機器１１や凹面鏡１２の配置等の条件を変更する必要がある。この場合、所与のディスプレイサイズに特化した観察装置を用いるものとし、ディスプレイサイズの異なる電子機器１１を利用する場合には、観察装置自体を当該ディスプレイサイズに特化した異なるものに変更するようにしてもよい。或いは、複数のディスプレイサイズに対応可能な１つの観察装置を用いてもよい。

図２１〜図２４は複数のディスプレイサイズに対応可能な１つの観察装置の具体例である。電子機器１１のディスプレイサイズは、図２１が２．５インチ、図２２が３インチ、図２３が３．５インチ、図２４が４インチを想定している。このような観察装置では、凹面鏡１２としてある程度の大きさを有したものを用意しておく。そして、ディスプレイサイズに応じて凹面鏡１２のどの領域を使用するかを選択すればよい。このような観察装置を用いることで、上述したＡ，Ｂ，Ｚ１を柔軟に設定することができるため、１つの観察装置により異なるディスプレイサイズの電子機器１１に対応することが可能になる。

３．第１の保持部の具体例
観察者に対して上述した相対的な位置関係（具体的には上式（１）〜（３））を満たすように、電子機器１１及び凹面鏡１２を配置、保持する手法について説明する。具体的には、第２の保持部を保持する第１の保持部の具体例について述べる。

３．１頭部装着型
第１の保持部を頭部に装着する例について述べる。

３．１．１ヘッドバンド型
例えば、図４に示すように第１の保持部は頭部固定帯２１により実現されてもよい。図５は図４の各部を細分化したものであり、電子機器１１は端末ホルダ２３に保持され、連結部材２２を介して頭部固定帯２１に固定される。また、凹面鏡１２は端末ホルダ２３に設けられたヒンジ２３ａを支点として回動可能に取り付けられる。この場合、第１の保持部は頭部固定帯２１に相当し、第２の保持部は端末ホルダ２３及びヒンジ２３ａに相当する。なお、頭部固定帯２１と端末ホルダ２３を連結する連結部材２２及びヒンジ２２ａについては、第１の保持部に含まれるものとしてもよいし、第２の保持部に含まれるものとしてもよいし、そのどちらにも含まれないと解釈してもよい。また、本実施形態では連結部材２２と端末ホルダ２３を別部材としているが、一体的に形成してもよい（この場合、一体形成された部材が第２の保持部に相当する）。或いは頭部固定帯２１と一体化してもよい（この場合、一体形成された部材が第１の保持部に相当する）。

図６は上記観察装置２０を観察者１３が頭部に装着した状態を示す斜視図である。図６に示すとおり、観察者１３は額を含む頭囲に頭部固定帯２１を装着するが、頭部固定帯２１を例えばゴムや繊維等の伸縮可能な素材とすることで観察者１３の頭部に容易に装着することが可能である。また、連結部材２２に設けられたヒンジ２２ａ、端末ホルダ２３に設けられたヒンジ２３ａにより、前述の角度Ａ，Ｂを調整することが可能である。また図示しないが、連結部材２２、端末ホルダ２３に案内機構を設けることにより、角度Ａ，Ｂを維持したまま、前述のＺ１等（広義には観察者１３に対する凹面鏡等の相対位置）を調整することも可能である。

このようにすることで、観察者１３は凹面鏡１２によって、電子機器１１に表示する原画像を観察することが可能になる。また、凹面鏡１２がハーフミラー面を有するものであれば、ハーフミラー面を通して外界像を観察することが可能であり、上述したようにＡＲ等に利用することもできる。また、本実施形態の観察装置は、保持部材、すなわち頭部固定帯２１、連結部材２２、端末ホルダ２３によって観察者の頭部に容易に装着することが可能であり、また鼻当てを不要としていることから、観察者が長時間装着しても負担となることはない。

３．１．２ヘルメット型
また本実施形態においては、図７のように第１の保持部は頭部固定帽３１により実現されてもよい。すなわち図７の観察装置３０は頭部固定帽３１を有し、観察者は頭部固定帽３１を被り顎紐等で適宜固定することで、より確実に観察装置３０を装着することが可能である。ヘルメット、帽子等で頭部を保護する必要のある作業現場等においては、図７に示したような構成とすることが望ましい。

３．１．３ヘッドホン型
また本実施形態においては、図８のように第１の保持部はヘッドホン型の頭部保持部材４１により実現されてもよい。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２は上述の例と同様の構成とする。図８に示すように、頭部保持部材４１は湾曲した形状をしており弾性を有している。この頭部保持部材４１の端部に連結部材２２が連結される。図９は観察装置４０を観察者が装着した状態を示している。図９に示したように、観察者は頭部保持部材４１を側頭部から頭頂部にかけて装着し、表示画像を観察することが可能である。

このような構成においても上述したヘッドバンド型の例等と同様の効果が得られる。

３．１．４テンプル後ろ型
また本実施形態においては、図１０のように第１の保持部は観察者１３の後頭部に沿って配置される頭部保持部材５１により実現されてもよい。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２は上述の例と同様の構成とする。図１０に示すように、頭部保持部材５１は湾曲した形状をしており弾性を有している。この頭部保持部材５１の端部に連結部材２２が連結される。図１１は観察装置５０を観察者が装着した状態を示している。図１１に示したように、観察者は頭部保持部材５１を側頭部から後頭部にかけて装着し、表示画像を観察することが可能である。

このような構成においても上述したヘッドバンド型の例等と同様の効果が得られ、特に頭頂部や額に保持部材が配置されないため観察者が装着した際の負担が少ない。

３．１．５耳掛け部追加型
また、第１の保持部は耳掛け部を備える構成でもよい。図１２に耳掛け部６１ａを備える観察装置６０を示す。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２は上述の例と同様の構成とする。本実施形態はテンプル後ろ型の頭部保持部材に耳掛け部を設けたことを特徴とする。すなわち湾曲した形状で弾性を有して頭部保持部材６１の両端部付近に耳掛け部６１ａが設けられている。この頭部保持部材６１の端部に連結部材２２が連結される。図１３は観察装置６０を観察者が装着した状態を示しており、観察者は頭部保持部材６１を側頭部から後頭部にかけて装着するとともに耳掛け部６１ａを両耳に掛けて装着している。

このような構成においても上述したテンプル後ろ型の例と同様の効果が得られるが、耳掛け部６１ａを設けたことでさらに装着安定性が増す。また、耳掛け部６１ａはヘッドバンド型、ヘッドホン型の頭部保持部材に対して設けてられてもよい。

３．１．６バランサー追加型
また、観察装置は当該観察装置全体の重量バランスを調整するバランサー（質量付加部材）を備えてもよい。図１４に質量付加部材９１を含む観察装置９０を示す。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２、頭部保持部材４１はヘッドホン型の例と同様の構成とする。本実施形態においては図１４に示すように、頭部保持部材４１に質量付加部材９１を設けたことを特徴とする。質量付加部材９１は電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２を合わせた重量によるＺ軸まわりのモーメント発生を抑止するように、その質量と取り付け位置が設定されている。すなわち、観察装置９０の重心が、装着される観察者の頭部左右の中心に位置するように設定されている。したがって、観察者が装着した際に、頭部に対して位置ずれが少なく、より装着安定性が増す効果が得られる。

なお、質量付加部材９１は頭部保持部材４１と一体的に構成されてもよい。またＺ軸に加えてＹ軸まわりのモーメントを打ち消すように質量と位置が設定されてもよく、その場合装着安定性のさらなる向上が可能となる。

３．１．７ヘッドホンスピーカー追加型
また、観察装置は音声、音楽等を再生するヘッドホンスピーカーを備えてもよい。図１５にヘッドホンスピーカー１０１を含む観察装置１００を示す。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２、頭部保持部材４１はヘッドホン型の例と同様の構成とする。本実施形態においては図１５に示すように、頭部保持部材４１にヘッドホンスピーカー１０１を設けたことを特徴とする。図１６は観察装置１００を観察者が装着した状態を示している。図１６に示したように、観察者は観察装置を装着した状態でヘッドホンスピーカー１０１で音声を聞くことが可能である。ヘッドホンスピーカー１０１は電子機器１１と電気的に接続され、電子機器１１の表示部に表示され観察者１３により観察される映像に対応した音声等を再生することが想定されるが、外部機器の音声を再生することを妨げるものではない。

３．２首掛け型
また、第１の保持部が装着される部位は頭部に限定されない。図１７に首掛け部７１を備える観察装置７０を示す。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２は上述の例と同様の構成とする。本実施形態においては図１７に示すとおり湾曲した首掛け部７１に腕部７１ａ（連結腕）と押さえ部７１ｂが設けられ、腕部７１ａの端部に連結部材２２が固定された構造となっている。図１８は観察装置７０を観察者が装着した状態を示しており、観察者１３は首掛け部７１を首に掛け、押さえ部７１ｂを胸部上部に当てて装着する。この押さえ部７１ｂを設けたことでより装着安定性が増す。腕部７１ａは自在に湾曲可能かつ任意の形状で保持可能なフレキシブルチューブ等で構成することにより、観察者１３が観察装置７０を装着して、腕部７１ａの湾曲形状を変更することにより、観察者１３が凹面鏡１２による投影像を観察できるような位置に電子機器１１および凹面鏡１２が配置されるように調整することが可能である。なお腕部７１ａはフレキシブルチューブでなくともよい。その場合には連結部材２２または端末ホルダ２３にスライドガイドやヒンジ等の位置調整機構を設けることで、位置等の調整を可能にすればよい。また、首掛け部７１と腕部７１ａは、別体として形成された上で連結されるものに限定されず、一体として形成されてもよい。

本実施形態においても頭部装着型の観察装置と同様の効果が得られるが、観察装置７０の重量を首部で受けることにより装着時の負担が軽減される。

３．３肩又は脇装着型
また、第１の保持部が装着される部位は肩又は腕であってもよい。図１９に肩保持部材８１及び脇固定腕８１ｂを備える観察装置８０を示す。電子機器１１、凹面鏡１２およびそれらを保持する端末ホルダ２３、連結部材２２は上述の例と同様の構成とする。本実施形態においては図１９に示すとおり肩保持部材８１に腕部８１ａと脇固定腕８１ｂが設けられ、腕部８１ａの端部に連結部材２２が固定された構造となっている。図２０は観察装置８０を観察者１３が装着した状態を示しており、観察者１３は肩保持部材８１を肩上部に当て、脇固定腕８１ｂを肩から脇下部に装着する。脇固定腕８１ｂは弾性を有しているので肩保持部材８１を観察者の肩部に安定して保持することが可能である。腕部８１ａは首掛け型の例と同様な構造としている。また、肩保持部材８１或いは脇固定腕８１ｂと、腕部８１ａは、別体として形成された上で連結されるものに限定されず、一体として形成されてもよい。

本実施形態においても首掛け型の例と同様に、観察装置７０の重量を肩部で受けることにより装着時の負担が軽減される。

なお、肩保持部材８１と脇固定腕８１ｂは観察装置の安定保持という観点からは両方が備えられることが望ましいが、どちらか一方を省略する構成であってもよい。

以上の本実施形態では、観察装置とは電子機器１１の表示部を観察する観察装置であって、観察者の部位に装着され、観察装置を保持する第１の保持部と、電子機器１１の表示部に表示される表示画像を、観察者の眼球に拡大投影する凹面鏡１２と、第１の保持部に取り付けられ、凹面鏡及び電子機器を保持する第２の保持部を含む。そして、凹面鏡１２は、観察者の眼球に対して凹面を向けて保持される。また、凹面鏡１２及び電子機器１１は、観察者の眼球側から耳側に向かうに従って、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２までの距離が小さくなるように保持される。

なお、ここでの耳側とは、観察者が装置を装着する側の耳のことであり、図１に示したように観察者の右目により観察が行われる場合には、右耳側（図１において右側）を表す。図１に示すように、観察者は凹面鏡１２から眼球１３ａへ向かうの光線を逆方向へ延長した位置（Ａ３）に像を観察することになることから、凹面鏡１２は眼球１３ａの正面（或いはそれに類する位置）に配置されることが想定される。その際、観察者自身、或いは電子機器１１自身（及びそれに取り付けられる端末ホルダ２３等）が光線を遮る障害物にならず、且つ観察装置全体がコンパクトになること（装着の際の不快感低減等につながる）を条件に考えれば、電子機器１１の一端は凹面鏡１２までの距離があってもよいが、他端は凹面鏡１２までの距離が小さいことが望ましい。結果的に観察装置の配置は図１に示したようになる。

ここで、第１の保持部は種々の実施形態が考えられるが、例えば図８に示したヘッドホン型の頭部保持部材４１等により実現される。また、第２の保持部は電子機器１１及び凹面鏡１２を保持するものであり、例えば図５に示したように、電子機器１１を保持する端末ホルダ２３と、凹面鏡１２を保持し、端末ホルダ２３と当該凹面鏡との角度調節等を行うヒンジ２３ａにより実現される。また、観察者の眼球側から耳側に向かうに従って、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２までの距離が小さくなるとは、図３に示したように、眼球から離れる方向において、電子機器１１と凹面鏡１２の間の距離が詰まっていく配置を表したものであり、これは図５に示したように、電子機器１１（厳密には電子機器１１を保持する端末ホルダ２３）と凹面鏡１２がヒンジ２３ａにより接続される構成により実現可能である。

これにより、電子機器１１の原画像を凹面鏡１２で反射して拡大投影する構造をとれるため、液晶ディスプレイなどの新たな表示素子を必要とせず、特許文献１等の手法に比べて消費電力を少なくすることが可能である。また、保持部材が、観察者の部位（具体的には頭部、首部、肩部等）に装着されるため、装置の重量が観察者の顔に作用することがなく、装着による不快感が軽減できる。

また、本実施形態での座標系を図３に示したように、観察者が正面を向いている状態の眼球の瞳孔中心を原点とし、眼球の瞳孔中心を通り電子機器１１の表示部の中心に到る光線を軸上主光線とし、瞳孔中心から凹面鏡１２の凹面に向かう軸上主光線の方向をＺ軸、Ｚ軸に直交し光学系の偏心方向をＹ軸、Ｙ軸及びＺ軸に直交する軸をＸ軸として設定する。この場合、電子機器１１の表示部上の点Ｐ１から、凹面鏡１２までの距離をＬ１とし、電子機器１１の表示部上の点Ｐ２から、凹面鏡１２までの距離をＬ２とし、点Ｐ１が点Ｐ２に比べてＹ軸上での原点からの距離が離れた点である場合に、Ｌ１＜Ｌ２となるように電子機器１１及び凹面鏡１２が配置される。

ここで、Ｐ１及びＰ２の例を図２５（Ａ）に示す。Ｐ１はＰ２に比べて、Ｙ軸上での原点からの距離が離れているということであるから、Ｐ１に対応するＹ座標値をＹ１、Ｐ２に対応するＹ座標値をＹ２とした場合に、｜Ｙ１｜＞｜Ｙ２｜を満たすことになる（図２５（Ａ）の例では、Ｙ軸正方向及び原点との関係からＹ１及びＹ２は負となるためＹ１＜Ｙ２となる）。また、Ｐ１から凹面鏡１２までの距離Ｌ１をどのようにとるかは種々考えられるが、例えば点と面の最短距離を考え、当該最短距離を距離Ｌ１とすればよい。或いは、図２５（Ａ）に示したように、Ｐ１からの光が眼球１３ａに入射する光路を考えた場合に、当該光路上でのＰ１から凹面鏡１２までの長さをＬ１としてもよい。

これにより、観察者の眼球側から耳側に向かうに従って、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２までの距離が小さくなるという条件を具体的に設定することが可能になる。眼球側から耳側に向かうとは、表示面上の点に対応するＹ座標値が小さくなる（Ｙ２→Ｙ１への変化等に相当）ことに対応し、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２までの距離が小さくなるとはＬ２に比べてＬ１の値が小さくなることに対応する。なお、左目に観察装置を装着する場合の例を図２５（Ｂ）に示す。左目に観察装置を装着する場合には、上述したように右目に観察装置を装着する場合に対してＹ軸正方向を反転させるため、右目の場合と同様に考えることが可能である。

また、図３に示したように、電子機器１１の表示部の表示面とＺ軸のなす角度のうち、表示面側からＺ軸までの角度をＢとすると、角度Ｂは０°＜Ｂ＜９０°を満たす必要があり、より望ましくは角度Ｂは２０°＜Ｂ＜８０°を満たす。

これにより、観察者と電子機器１１との相対的な位置関係を適切に設定することが可能になる。具体的には、上式（２）の下限値２０゜を超えてＢが小さくなると、観察者に対する電子機器１１及び凹面鏡１２の配置は、一例としては図２６（Ａ）のようになると考えられる。図２６（Ａ）の場合には、表示部１１ａからの光線は、Ｃ１に示したように凹面鏡１２により反射されることで眼球１３ａに到達しうるため、観察者は凹面鏡１２により拡大された像を観察できる可能性はある。図２６（Ａ）の例であれば、観察者の正面方向に対して左にずれた方向に像が見えることになる。ただし、観察者の眼球１３ａと電子機器１１の表示部１１ａとの位置関係を考えれば、凹面鏡１２による反射を介さずに、直接に眼球１３ａに到達する光もある（図２６（Ａ）のＣ２）。つまりＢが２０°以下になると、表示部１１ａからの光が、Ｃ１とＣ２の２つの経路により眼球１３ａに到達するため、観察者にとっては、表示部１１ａに表示された画像の光が観察者視野内に認識されることになり、接眼光学系を介した観察がしづらいものとなる。一方、Ｂが上限値８０゜を超えて大きくなると、電子機器１１と観察者の顔面が干渉するため配置が困難となる。具体的には、Ｂが８０°以上の場合には、観察者の眼球１３ａよりも前方（Ｚ軸正方向）に電子機器１１を配置すると電子機器１１自身が光路を遮ることになってしまう可能性が高い。例えば、図２６（Ｂ）のように、凹面鏡１２による反射光が電子機器１１により遮られ、眼球１３ａに到達しない。よって、図２６（Ｃ）に示すように眼球１３ａに対して側方に電子機器１１を配置することになるが、表示部１１ａからの光線はＤ１に示したようにＺ軸と平行（Ｂ＝９０°の場合）、或いはＺ軸から離れる方向に向かう。そのため、凹面鏡１２により光線Ｄ１を眼球１３ａに入射させたとしても、それにより観察される像はＤ３のような位置となる。よって、観察者は視界の端にしか像を捉えられず、観察に適している状態にあるとは言えない。つまり、条件を満たしたＢを設定することで適切な観察が可能になる。

また、観察装置は第１の保持部への、第２の保持部の取り付け位置及び取り付け角度の一方を調整する調整機構を備えてもよい。そして、当該調整機構に基づいて、角度Ｂを調整する。

ここで調整機構とは、図５の連結部材２２やヒンジ２２ａに相当する。具体例を図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）に示す。図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）は図４に示した観察装置を頭部に装着した状態を上から見た図である。例えば、図２７（Ａ）に示したように、頭部固定帯２１の所与の位置に、連結部材２２を取り付け、当該連結部材２２に対して所与の角度でヒンジ２２ａが固定されることで、角度Ｂを決定できる。これに対して、図２７（Ｂ）に示したように、連結部材２２に対するヒンジ２２ａの角度を変更することで角度Ｂを調整してもよい。この場合は、ヒンジ２２ａの角度を変えることで、角度Ｂの値を小さくしている。なお、図２７（Ｂ）では連結部材２２が取り付けられる頭部固定帯２１上の位置は、図２７（Ａ）と同様としている。また、図２７（Ｃ）に示すように、連結部材２２が取り付けられる頭部固定帯２１上の位置を変更することで、角度Ｂを調整してもよい。図２７（Ｃ）では、図２７（Ａ）に比べて連結部材２２の位置を前方に移している。頭部固定帯２１は観察者の頭部に装着されることで、円形状に近い形状となることから、連結部材２２の取り付け位置を変えることでも、角度Ｂを調整可能である。なお、図２７（Ｃ）では連結部材２２とヒンジ２２ａの角度は、図２７（Ａ）と同様としている。

これにより、Ｂの値をユーザ自身により調整することが可能になる。上述してきたように本実施形態の観察装置を用いて適切に画像等を観察するためには、電子機器１１の配置を考慮する必要がある。よって、その配置を調整可能にすることは観察を適切に行う上で有用である。

また、図３に示したように、電子機器１１の表示部から凹面鏡１２の凹面への、軸上主光線の入射角度をＡとすると、角度Ａは０°＜Ａ＜９０°を満たす必要があり、より望ましくは角度Ａは１０°＜Ａ＜６０°を満たす。

これにより、観察者と電子機器１１との相対的な位置関係を適切に設定することが可能になる。具体的には、上式（３）の下限値１０゜を超えてＡが小さくなると、電子機器１１と観察者の顔面が干渉するため配置することが困難となる。一方、上限値６０゜を超えてＡが大きくなると、接眼光学系で発生する偏心収差が補正しきれないほど大きくなり、鮮明な観察像を呈示することが困難となる。ここで収差とは、光学系による結像時に色づきが発生したり、像にボケや歪みが生じることを言い、偏心収差とは偏心光学系（光軸に対して光学構成面がチルトまたはシフトする光学系）を用いることで発生する収差のことである。偏心収差には、通常の光学系（共軸光学系）では発生しない、台形になる非対称な歪曲収差や軸上のコマ収差、非対称な像面の倒れを含む像面湾曲等も含まれることになるため、解析及び当該解析に基づく補正は非常に難しいものとなる。本実施形態では、自由曲面等を用いることで偏心収差の良好な補正を実現するものとするが、それでも偏心収差が大きい場合に対応が困難であることには変わりがない。つまり、条件を満たしたＡを設定することで適切な観察が可能になる。

また、第２の保持部は、電子機器１１と凹面鏡１２との相対的な位置関係を調整する調整機構を備えてもよい。そして、当該調整機構に基づいて、角度Ａを調整する。

ここで調整機構とは、図５のヒンジ２３ａに相当する。具体例を図２８（Ａ）〜図２８（Ｂ）に示す。ヒンジ２３ａを調整することで、図２８（Ａ）に示したように角度Ａを所与の値に設定できる。また、ヒンジ２３ａを調整し、電子機器１１と凹面鏡１２のなす角度（開き具合）を調整することで、角度Ａを変更することができる。例えば、図２８（Ｂ）に示したように、開き具合を狭くすることで、図２８（Ａ）の状態に比べて角度Ａの値を小さくすることができる。

これにより、Ａの値をユーザ自身により調整することが可能になる。調整が可能となる利点については上述したＢの場合と同様である。

また、図３に示したように、Ｙ軸及びＺ軸により規定される平面における凹面鏡１２と観察者視軸の交点のＺ座標をＺ１とすると、Ｚ１は１５ｍｍ＜Ｚ１＜１５０ｍｍを満たす。

これにより、観察者と凹面鏡１２との相対的な位置関係を適切に設定することが可能になる。具体的には、上式（１）の下限値１５ｍｍを超えてＺ１が小さくなると、凹面鏡１２が観察者の顔面に干渉して配置が困難となる。一方、上限値１５０ｍｍを越えてＺ１が大きくなると、所望の観察画角を満たすためには、電子機器１１が巨大になり、それに伴って、凹面鏡も巨大になり、実現が困難となる。あるいは、観察画角が小さくなるため、拡大投影する効果が低減するという問題がある。具体例を図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）に示す。図２９（Ａ）は図１と同様の図であり、Ｚ１が所与の値の場合に観察される像Ａ３を表している。Ａ３の幅が観察画角に相当する。それに対して、Ｚ１の値を大きくした例を図２９（Ｂ）に示す。図２９（Ｂ）から明らかなように、Ｚ１が大きくなると、観察画角（図２９（Ｂ）におけるＢ３の幅に相当）が小さくなる。画角が小さい状態（通常の表示装置であればディスプレイサイズが小さい場合に相当）では、表示される画像、文字等がつぶれてしまい観察に適さない。つまり、条件を満たしたＺ１を設定することで適切な観察が可能になる。

また、第１の保持部は、観察者の部位である頭部に装着されてもよい。具体的には第１の保持部は、図４に示したように観察者の額部と後頭部を含む頭囲に沿って装着される頭部固定帯２１であってもよいし、図８に示したように観察者の頭頂部から側頭部に沿って装着されるヘッドホン型の頭部保持部材４１であってもよいし、図１０に示したように観察者の側頭部から後頭部に沿って装着されるテンプル後ろ型の頭部保持部材５１であってもよい。

これにより、観察者が凹面鏡１２によって、電子機器１１に表示する原画像を観察する場合にも、装置を手に把持する必要がなくなり、且つ特許文献２の例のように狭い部分に重量が集中することもないため、観察者の負担を軽減することが可能になる。

また、第１の保持部は、図１３に示したように観察者の耳部に装着されてもよい。具体的には、図１２に示したように耳掛け部６１ａを含んでもよい。

これにより、観察装置を観察者が装着する際に、安定性を向上させることが可能になり、より快適な観察ができる。

また、観察装置は、図１４に示したように、第１の保持部に取り付けられ、観察者への観察装置の装着時に、所定軸まわりでのモーメントの発生を抑止するバランサー（質量付加部材９１）を含んでもよい。

これにより、観察装置を観察者が装着する際に、安定性を向上させることが可能になり、より快適な観察ができる。具体的には、図１４の例では、端末ホルダ２３、電子機器１１及び凹面鏡１２の部分が、観察装置の他の部分に比べて相対的に重いことが想定されるため、右側部分が下に落ちる（Ｚ軸まわりに回転する）可能性がある。また、前方と後方を比較した場合に、前方が重く端末ホルダ２３等が下に落ちる（Ｙ軸まわりに回転する）可能性も考えられる。よってＹ軸まわり或いはＺ軸まわりのモーメントの発生を抑止するようにバランサーを配置することで、装着時の観察者への負担を軽減することが可能になる。具体例を図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）に示す。図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）は図１４に示した観察装置を上から見た図である。ここで、観察者の頭部中心を基準点とすると（瞳中心である座標系の原点とは異なる）、電子機器１１や凹面鏡１２を保持しているため、観察装置の重心は基準点の右側（Ｙ軸負側）に偏っている。よってそのままでは、Ｚ軸まわりの回転（具体的には、ヘッドホンの右側が下がり、左側が上がる回転）が生じうるため、安定性に問題が残る。よって、基準点の左側にバランサーを配置することで、この方向での回転を押さえるとよい。具体的には、バランサーを含めた観察装置全体の重心が、基準点を通りＺ軸に平行な直線状（或いはその近傍）に位置するようバランサーの位置及び質量を調整する。同様に、前後方向でのバランスを考えた場合にも、電子機器１１等の影響により、基準点の前方（Ｚ軸正方向）に重心は偏っているはずである。よってそのままでは、Ｙ軸まわりの回転（具体的には、頭部保持部材４１が前方にずれて落ちる回転）が生じうるため、安定性に問題が残る。よって、基準点の後側にバランサーを配置することで、この方向での回転を押さえてもよい。具体的には、バランサーを含めた観察装置全体の重心が、基準点を通りＹ軸に平行な直線状（或いはその近傍）に位置するようバランサーの位置及び質量を調整する。つまり、Ｚ軸まわり、Ｙ軸まわり両方のモーメント発生を抑止するのであれば、バランサーを含めた観察装置全体の重心が基準点（或いはその近傍）に位置するようにすればよい。

また、第１の保持部は、図１５、図１６に示したように、観察者の前記耳に装着されるヘッドホン（スピーカー）を備えてもよい。

これにより、映像による視覚的な効果だけでなく、音声等による聴覚的な効果を得ることが可能になる。ヘッドホン１０１は電子機器１１からの信号に基づいて、電子機器１１の表示部で表示されている映像に対応した音を発生させることが想定されるが、映像と対応しない信号を取得してもよい。その際には、信号を電子機器１１以外の機器（例えば外部機器）から取得してもよい。

また、第１の保持部は、図１７，図１８に示したように、観察者の首に装着される首掛け部７１と、首掛け部７１に接続され、第２の保持部が取り付けられる腕部７１ａとを備えてもよい。また、第１の保持部は、図１９，図２０に示したように、観察者の肩及び脇の少なくとも一方に沿って装着される固定部（肩保持部材８１及び脇固定腕８１ｂの少なくとも一方に対応）と、固定部に接続され、第２の保持部が取り付けられる腕部８１ａとを備えてもよい。

これにより、第１の保持部が頭部以外にも、観察者の首や肩、脇等に装着される構成の観察装置を実現することが可能になる。装置の安定性については、頭部装着型と同様の効果が期待できる他、頭頂部や額に保持部材が配置されないことから、頭部装着型の実施例以上に観察者の負担軽減が可能であると考えられる。

また、以上の本実施形態は上述した観察装置と、電子機器１１とを含む表示装置にも適応できる。

この場合、本実施形態の電子機器１１として単体でも利用可能な機器を想定していることに鑑みれば、上述してきたように第２の保持部と電子機器１１とが着脱可能である構成とすることが想定される。しかし、製造時等に第２の保持部と電子機器１１とが一体となるように構成してもよい。第２の保持部と電子機器１１が一体形成される場合には、用いられる電子機器１１に特化した構造とすることができるため、電子機器１１を保持する際の安定性向上や、調整（上記Ａ，Ｂ，Ｚ１等の調整）の容易性向上等が期待できる。

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また観察装置、表示装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１１電子機器、１１ａ表示部、１２凹面鏡、１３観察者、１３ａ眼球、
２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００観察装置、
２１頭部固定帯、２２連結部材、２２ａヒンジ、２３端末ホルダ、
２３ａヒンジ、３１頭部固定帽、４１，５１，６１頭部保持部材、
６１ａ耳掛け部、７１首掛け部、７１ａ腕部、７１ｂ押さえ部、
８１肩保持部材、８１ａ腕部、８１ｂ脇固定腕、９１質量付加部材、
１０１ヘッドホン

Claims

電子機器の表示部を観察する観察装置であって、
観察者の部位に装着され、前記観察装置を保持する第１の保持部と、
前記電子機器の前記表示部に表示される表示画像を、前記観察者の眼球に拡大投影する凹面鏡と、
前記第１の保持部に取り付けられ、前記凹面鏡及び前記電子機器を保持する第２の保持部と、
を含み、
前記凹面鏡は、
前記観察者の前記眼球に対して凹面を向けて保持され、
前記凹面鏡及び前記電子機器は、
前記観察者の前記眼球側から耳側に向かうに従って、前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡までの距離が小さくなるように保持されることを特徴とする観察装置。
請求項１において、
前記観察者が正面を向いている状態の眼球の瞳孔中心を原点とし、
前記眼球の前記瞳孔中心を通り前記電子機器の前記表示部の中心に到る光線を軸上主光線とし、前記瞳孔中心から前記凹面鏡の前記凹面に向かう前記軸上主光線の方向をＺ軸とし、前記Ｚ軸に直交し光学系の偏心方向をＹ軸とし、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸に直交する軸をＸ軸とした場合に、
前記電子機器の前記表示部上の点Ｐ１から、前記凹面鏡までの距離をＬ１とし、前記電子機器の前記表示部上の点Ｐ２から、前記凹面鏡までの距離をＬ２とし、点Ｐ１が点Ｐ２に比べてＹ軸上での前記原点からの距離が離れた点である場合に、
Ｌ１＜Ｌ２となることを特徴とする観察装置。
請求項２において、
前記電子機器の前記表示部の表示面と前記Ｚ軸のなす角度のうち、前記表示面側から前記Ｚ軸までの角度Ｂが、
０°＜Ｂ＜９０°であることを特徴とする観察装置。
請求項３において、
前記電子機器の前記表示部の前記表示面と前記Ｚ軸のなす角度のうち、前記表示面側から前記Ｚ軸までの前記角度Ｂが、
２０°＜Ｂ＜８０°であることを特徴とする観察装置。
請求項３又は４において、
前記第１の保持部への、前記第２の保持部の取り付け位置及び取り付け角度の少なくとも一方を調整する調整機構を備え、前記調整機構に基づいて、前記角度Ｂが調整されることを特徴とする観察装置。
請求項２乃至５のいずれかにおいて、
前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡の前記凹面への、前記軸上主光線の入射角度Ａが、
０°＜Ａ＜９０°であることを特徴とする観察装置。
請求項６において、
前記電子機器の前記表示部から前記凹面鏡の前記凹面への、前記軸上主光線の前記入射角度Ａが、
１０°＜Ａ＜６０°であることを特徴とする観察装置。
請求項６又は７において、
前記第２の保持部は、
前記電子機器と前記凹面鏡との相対的な位置関係を調整する調整機構を備え、前記調整機構に基づいて、前記角度Ａが調整されることを特徴とする観察装置。
請求項２乃至８のいずれかにおいて、
前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸により規定される平面における前記凹面鏡の中心部のＺ座標であるＺ１が、
１５ｍｍ＜Ｚ１＜１５０ｍｍであることを特徴とする観察装置。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記第１の保持部は、
前記観察者の前記部位である頭部に装着されることを特徴とする観察装置。
請求項１０において、
前記第１の保持部は、
前記観察者の額部と後頭部を含む頭囲に沿って装着されることを特徴とする観察装置。
請求項１０において、
前記第１の保持部は、
前記観察者の頭頂部から側頭部に沿って装着されることを特徴とする観察装置。
請求項１０において、
前記第１の保持部は、
前記観察者の側頭部から後頭部に沿って装着されることを特徴とする観察装置。
請求項１０乃至１３のいずれかにおいて、
前記第１の保持部は、
前記観察者の耳部に装着されることを特徴とする観察装置。
請求項１０乃至１２のいずれかにおいて、
前記第１の保持部に取り付けられ、前記観察者への前記観察装置の装着時に、所定軸まわりでのモーメントの発生を抑止するバランサーを含むことを特徴とする観察装置。
請求項１０乃至１５のいずれかにおいて、
前記第１の保持部は、
前記観察者の前記耳に装着されるヘッドホンを備えることを特徴とする観察装置。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記第１の保持部は、
前記観察者の首に装着される首掛け部と、
前記首掛け部に接続され、前記第２の保持部が取り付けられる腕部とを備えることを特徴とする観察装置。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記第１の保持部は、
前記観察者の肩及び脇の少なくとも一方に沿って装着される固定部と、
前記固定部に接続され、前記第２の保持部が取り付けられる腕部とを備えることを特徴とする観察装置。
請求項１乃至１８のいずれかに記載の観察装置と、
前記電子機器と、
を含むことを特徴とする表示装置。