JP2016188984A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、当接部に対して左右のバランスを取ることができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、ノーズパッド２１２を備えたフロント部２１０およびフロント部２１０に接続された第１、第２のテンプル部２８０、２９０と、を有するフレームと、ノーズパッド２１２に対して左側に位置し、フロント部２１０に対して左右方向に移動可能に支持された画像表示部１２０と、ノーズパッド２１２に対して右側にある第１のテンプル部２８０に配置され、第１のテンプル部２８０に対して、その延在方向に移動可能な錘部１１０と、ノーズパッド２１２を支点として左右のバランスを取るように、画像表示部１２０の移動に伴って錘部１１０を移動させる錘部移動機構１３０と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。

ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）として、画像表示部の位置調節によって崩れる前後のバランスを、後頭部側に位置するカウンターウェイトを用いて補正する構成が特許文献１に記載されている。

特開２００４−２３３８８６号公報

しかしながら、特許文献１のような眼鏡型のヘッドマウントディスプレイでは、鼻当て（当接部）を基準にして左右のバランスを取ることが重要になってくるが、特許文献１の構成では、鼻当てを基準にして左右のバランスを調整することはできない。

本発明の目的は、小型で、当接部に対して左右のバランスを取ることができる画像表示装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、観察者の眼の並ぶ方向に沿って移動可能であり、前記観察者に画像を視認させる画像表示部と、
前記画像表示部と機械的に連結される錘部と、
前記画像表示部の移動に伴って前記錘部を移動させる錘部移動機構と、
前記観察者の鼻に当接する当接部と、
前記画像表示部、前記錘部、前記錘部移動機構および前記当接部を支持するフレームと、を備え、
前記フレームは、前記画像表示部および前記当接部を支持するフロント部と、前記フロント部の一方の端部に接続された第１のテンプル部と、前記フロント部の他方の端部に接続された第２のテンプル部と、を有し、
前記第１のテンプル部、前記当接部、前記画像表示部および前記第２のテンプル部は、前記フレームに沿って、前記第１のテンプル部、前記当接部、前記画像表示部、前記第２のテンプル部の順に配置され、
前記当接部を支点として前記第１のテンプル部側と前記第２のテンプル部側のバランスを取るように、前記画像表示部の移動に伴って前記錘部を移動させる錘部移動機構を有することを特徴とする。
これにより、当接部に対して左右のバランスを取ることができる画像表示装置を提供することができる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部は、前記第１のテンプル部の延在方向に対して移動可能に配置され、
前記錘部移動機構は、
前記画像表示部が前記当接部から前記第２のテンプル部の方向に移動すると、前記錘部を前記一方の端部から前記第１のテンプル部の終端部の方向に移動させ、
前記画像表示部が前記他方の端部から前記当接部の方向に移動すると、前記錘部を前記終端部から前記一方の端部の方向に移動させることが好ましい。
これにより、錘部が第１のテンプル部の延在方向に対して移動可能に配置されるので、錘部の移動を容易に行うことができる。また、当接部に対して左右のバランスを取ることができる画像表示装置を提供することができる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部は、前記第１のテンプル部の前記一方の端部と前記終端部との間において、前記一方の端部と前記終端部との距離が等しくなる位置から前記終端部側に設けられることが好ましい。
これにより、錘部を当接部からより遠位に配置することができるため、錘部の少ない移動でもバランスを十分に調整することができる。

本発明の画像表示装置では、光源と、
前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調した変調光を生成する変調光生成部と、
前記変調光生成部で生成された変調光を走査する光走査部と、
前記光走査部で走査された前記変調光を前記観察者の眼へ導く偏向部と、を有し、
前記画像表示部は、少なくとも前記偏向部を備えていることが好ましい。
これにより、画像表示部を動かすことで、偏向部で偏向される変調光の方向を調整することができる。

本発明の画像表示装置では、光源と、
前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調した変調光を生成する変調光生成部と、
前記変調光生成部で生成された変調光を走査する光走査部と、
前記光走査部で走査された前記変調光を前記観察者の眼へ導く偏向部と、を有し、
前記画像表示部は、少なくとも光走査部および偏向部を備えていることが好ましい。
これにより、画像表示部を動かしても光走査部と偏向部との相対的な位置関係は維持されるため、画像表示装置を装着した観察者に対し確実に画像を視認させることができる。

本発明の画像表示装置では、前記画像表示部は、前記変調光生成部と、前記光走査部と、前記偏向部と、を備えていることが好ましい。
これにより、画像表示部を動かしても光走査部と偏向部との相対的な位置関係は維持されるため、画像表示装置を装着した観察者に対し確実に画像を視認させることができる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部は、前記光源に電力を供給するバッテリーを含むことが好ましい。
このように、バッテリーを錘部として用いることで、錘部を別途設ける必要がなくなり、装置の構成を簡易なものとすることができる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部移動機構は、前記バッテリーと前記画像表示部とを機械的に連結しかつ電気的に接続する配線を備えていることが好ましい。
このように、バッテリーと画像表示部とを連結する配線を錘部移動機構として用いることで、錘部移動機構の構成が簡単となる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部は、前記変調光生成部を備え、
前記画像表示部は、前記光走査部と、前記偏向部と、を備えていることが好ましい。
このように、変調光生成部を錘部として用いることで、錘部を別途設ける必要がなくなり、装置の構成を簡易なものとすることができる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部移動機構は、前記変調光生成部と前記画像表示部とを機械的に連結しかつ光学的に接続する導光部を備えていることが好ましい。
このように、変調光生成部と画像表示部とを連結する導光部を錘部移動機構として用いることで、錘部移動機構の構成が簡単となる。

本発明の画像表示装置では、前記錘部移動機構は、前記フレームに回転可能に支持されたダイアルと、
前記ダイアルに連結され、前記画像表示部に螺合する第１のネジ部と、
前記ダイアルに連結され、前記錘部に螺合する第２のネジ部と、を有し、
前記ダイアルを回すことで、前記画像表示部が移動すると共に前記錘部が移動することが好ましい。
これにより、錘部移動機構の構成が簡単なものとなる。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の装着状態を示す図である。 図１に示す画像表示装置の斜視図である。 図１に示す画像表示装置の表示ユニットを示すブロック部である。 表示ユニットに含まれる変調光生成部を示す図である。 表示ユニットに含まれる光走査部および偏向部を示す平面図である。 表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。 図１に示す画像表示装置が有する錘部移動機構を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の表示ユニットを示すブロック図である。 錘部移動機構を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の錘部移動機構を示す図である。

以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の装着状態を示す図である。図２は、図１に示す画像表示装置の斜視図である。図３は、図１に示す画像表示装置の表示ユニットを示すブロック部である。図４は、表示ユニットに含まれる変調光生成部を示す図である。図５は、表示ユニットに含まれる光走査部および偏向部を示す平面図である。図６は、表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。図７は、図１に示す画像表示装置が有する錘部移動機構を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、観察者（装着者）にとっての右側を「右」とも言い、左側を「左」とも言い、前方を「前」とも言い、後方を「後」とも言う。また、図１において、右側を「Ｒ」、左側を「Ｌ」、前側を「Ｆ」、後側を「ＲＥ」として図示している。

図１に示す画像表示装置１００は、ヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）である。このような画像表示装置１００は、眼鏡のような外観をなし、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。

画像表示装置１００は、図１ないし図３に示すように、フレーム２００と、フレーム２００に支持された左眼用の表示ユニット３００と、フレーム２００に支持された錘部１１０と、錘部１１０を移動させる錘部移動機構１３０と、を有する。なお、本実施形態の画像表示装置１００は、単眼型のヘッドマウントディスプレイであるが、画像表示装置１００は、両眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。

以下、各部について順に説明する。
（フレーム）
図１および図２に示すように、フレーム２００は、眼鏡フレーム（一般的な眼鏡におけるモダン、テンプル等を含む眼鏡を構成する枠全体）のような形状をなしている。このようなフレーム２００は、装着時に観察者の眼の前方に位置するフロント部２１０と、フロント部２１０に対して左右方向（図２中の矢印ａ方向）に移動可能な可動部２２０と、フロント部２１０を正面から見た平面視で、フロント部２１０の左右両端から延出した第１のテンプル部２８０および第２のテンプル部２９０と、を有している。

換言すると、フレーム２００の装着時において、フロント部２１０を平面視（装着者と対面する方向から見て）して左眼ＥＹ１と右眼ＥＹ２の離間方向（眼幅方向）における一方の端部から第１のテンプル部２８０が延出し、他方の端部から第２のテンプル部２９０が延出している。

フロント部２１０は、装着時に右眼ＥＹ２の前方に位置し、外界光を透過する光透過部（眼鏡で言えば、右眼用レンズに相当する部分）２１１と、鼻ＮＳに当接してフレーム２００を支持するノーズパッド（当接部）２１２と、を備えている。

可動部２２０は、装着時に左眼ＥＹ１の前方に位置し、フロント部２１０に対して左右方向（前記第１のテンプル部と前記第２のテンプル部の離間する方向）に移動可能となっている。また、可動部２２０は、装着時に左眼ＥＹ１の前方に位置し、外界光を透過する光透過部（眼鏡で言えば、左眼用レンズに相当する部分）２２１と、光透過部２２１と重ならないように配置された収容部２２２と、を有している。このような可動部２２０は、光透過部２２１や収容部２２２に表示ユニット３００の一部の要素を保持しており、保持した要素と共に観察者に画像を視認させる画像表示部１２０を構成している。

このように、画像表示部１２０をフロント部２１０に対して左右に移動可能とすることで、観察者の左眼ＥＹ１に対して画像表示部１２０を適切な位置に調節することができる。そのため、左眼ＥＹ１の位置の個人差に影響されることなく、観察者に適切に画像を視認させることができるようになる。

なお、フロント部２１０に対して可動部２２０を移動させる機構としては特に限定されず、手動であってもよいし、電動であってもよい。

第１、第２のテンプル部２８０、２９０は、フロント部２１０に接続している。具体的には、第１のテンプル部２８０は、フロント部２１０の右側端部に接続されており、第２のテンプル部２９０は、フロント部２１０の左側端部に接続されている。そして、観察者が画像表示装置１００を頭部Ｈに装着したとき、第１、第２のテンプル部２８０、２９０が観察者の耳ＥＡに当接するよう構成されている。

このようなフレーム２００を、観察者の頭部Ｈに装着された状態で、観察者の頭頂部方向から見ると、フレーム２００に沿って第１のテンプル部２８０、ノーズパッド２１２、画像表示部１２０、第２のテンプル部２９０の順に配置されている。

以上、フレーム２００について説明したが、フレーム２００の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができ、表示ユニット３００を支持することができるものであれば、図示のものに限定されない。

（表示ユニット）
表示ユニット３００は、図３に示すように、変調光生成部４００と、光走査部６００と、偏向部７１０と、制御部７２０と、バッテリー７３０と、を有している。

このような表示ユニット３００では、変調光生成部４００、光走査部６００、偏向部７１０および制御部７２０が可動部２２０に配置されており、可動部２２０と共に画像表示部１２０を構成している。このように、変調光生成部４００、光走査部６００および偏向部７１０を可動部２２０に配置することで、可動部２２０がフロント部２１０に対して移動しても、変調光生成部４００、光走査部６００および偏向部７１０の相対的位置関係が変化することなく維持される。そのため、可動部２２０の位置に影響されることなく、所定の画像を表示することができる。

なお、可動部２２０には、少なくとも偏向部７１０が配置されていればよく、この場合、変調光生成部４００が制御部７２０からの映像信号に基づき変調された変調光Ｌを、観察者の左眼ＥＹ１に合わせて偏向部７１０で調整することが可能になる。

このような表示ユニット３００では、バッテリー７３０が電源を供給し、変調光生成部４００が制御部７２０からの映像信号に基づき変調された変調光Ｌを生成し、光走査部６００が変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを空間的（２次元的）に走査し、偏向部７１０が光走査部６００で走査された変調光Ｌから映像光Ｌ１を生成し、生成した映像光Ｌ１を観察者の左眼ＥＹ１に導くように構成されている。このような構成とすることで、映像信号に応じた虚像を観察者に視認させることができる。

以下、画像表示装置１００の各構成要素について順次詳細に説明する。
−変調光生成部−
変調光生成部４００は、可動部２２０が有する収容部２２２に配置されている。このような変調光生成部４００は、図４に示すように、波長の異なる複数の光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを有する光源部４１０と、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを駆動する駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂと、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから出射された光を平行光化するコリメータレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂと、光合成部４３０と、集光レンズ４５０と、を有している。

光源４１０Ｒは、赤色光を射出するものであり、光源４１０Ｇは、緑色光を射出するものであり、光源４１０Ｂは、青色光を射出するものである。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。なお、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ等を用いることができる。

駆動回路４２０Ｒは、光源４１０Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路４２０Ｇは、光源４１０Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路４２０Ｂは、光源４１０Ｂを駆動する機能を有する。また、駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂは、制御部７２０によって、独立して駆動が制御されている。このような駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂにより駆動された光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂから射出された３つの光は、それぞれ、コリメータレンズ４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂによって平行光化されて光合成部４３０に入射する。

光合成部４３０は、複数の光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの光を合成するものである。本実施形態では、光合成部４３０は、２つのダイクロイックミラー４３１、４３２を有する。ダイクロイックミラー４３１は、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー４３２は、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。このようなダイクロイックミラー４３１、４３２を用いることにより、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成する。この際、制御部７２０によって、光源４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂからの光の強度をそれぞれ独立して変調することで所定の色の変調光Ｌとなる。そして、生成された変調光Ｌは、集光レンズ４５０によって所望のＮＡ（開口数）に変更された後、光走査部６００に導かれる。

以上、変調光生成部４００について説明したが、変調光生成部４００の構成としては、変調光Ｌを生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。

−光走査部−
光走査部６００は、変調光生成部４００と共に、可動部２２０が有する収容部２２２に配置されており、図５に示すように、変調光生成部４００から出射された変調光Ｌを偏向部７１０に向けて空間的（２次元的）に走査する光スキャナー６００Ａと、光スキャナー６００Ａを駆動する駆動回路６９０と、を有している。

光スキャナー６００Ａは、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーであり、図６に示すように、ミラー６１１を有する可動部６１０と、可動部６１０を軸Ｊ１まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部６２１、６２２と、軸部６２１、６２２を支持する駆動枠部６３０と、駆動枠部６３０を軸Ｊ１に直交する軸Ｊ２まわりに揺動（回動）可能に支持する軸部６４１、６４２と、軸部６４１、６４２を支持する枠状の支持部６５０と、駆動枠部６３０を支持部６５０に対して軸Ｊ２まわりに揺動させつつ、可動部６１０を駆動枠部６３０に対して軸Ｊ１まわりに揺動させる図示しない駆動手段と、を有している。前記駆動手段は、駆動回路６９０によって駆動が制御されており、駆動回路６９０からの信号に基づいて、可動部６１０を軸Ｊ１、Ｊ２の両軸まわりに揺動させる。これにより、ミラー６１１で反射した変調光Ｌを２次元的に走査することができる。

このように、光スキャナー６００Ａとして、２軸まわりに揺動可能な光スキャナーを用いることによって、光スキャナー６００Ａの構成や配置（特にアライメント）が簡単なものになると共に、光スキャナー６００Ａの小型化を図ることができる。なお、光走査部６００の構成としては、変調光Ｌを２次元的に走査することができれば、本実施形態の構成に限定されない。例えば、光走査部６００は、変調光Ｌを１次元的に走査する光スキャナーを２つ備えた構成であってもよいし、光スキャナーに替えてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた構成であってもよい。

−偏向部−
偏向部７１０は、図５に示すように、可動部２２０の光透過部２２１に保持されており、使用時に観察者の左眼ＥＹ１の前方に位置するように配置されている。このような偏向部７１０は、観察者の左眼ＥＹ１を覆うのに十分な大きさを有し、光走査部６００で走査された変調光Ｌから映像光Ｌ１を生成し、この映像光Ｌ１を観察者の左眼ＥＹ１に向けて入射させる機能を有する。このような偏向部７１０は、例えば、回折格子の一つであるホログラム素子（ホログラムミラー）で構成されている。このホログラム素子は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する半透過膜である。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光Ｌ１により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。なお、偏向部７１０の構成としては、上記の作用を発揮することができればホログラム素子に限定されず、例えば、非球面のハーフミラーを用いてもよい。

−制御部−
制御部７２０は、変調光生成部４００および光走査部６００と共に、可動部２２０が有する収容部２２２に配置されている。このような制御部７２０は、図３に示すように、駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂおよび駆動回路６９０の駆動を制御する制御回路７２１と、外部の電子機器（例えば、パーソナルコンピューター、スマートフォン等）と通信する通信部７２２と、を有している。通信部７２２が前記電子機器から画像情報（信号）を取得し、取得した画像情報に基づいて制御回路７２１が駆動回路４２０Ｒ、４２０Ｇ、４２０Ｂおよび駆動回路６９０の駆動を制御することで、所定の映像が表示されるようになっている。

−バッテリー−
バッテリー７３０は、図２に示すように、第１のテンプル部２８０に配置され、第１のテンプル部２８０に対して、その延在方向（装着時における観察者の前後方向。図２中の矢印ｂで示す方向）に移動可能となっている。このようなバッテリー７３０は、表示ユニット３００の電源として機能すると共に、画像表示装置１００のバランス（ノーズパッド２１２に対して左側部分と右側部分とのバランス）を調整する錘部１１０として機能する。

具体的には、可動部２２０（画像表示部１２０）がフロント部２１０に対して左右に移動すると、それに伴って、画像表示装置１００の重心が左右方向にずれ、画像表示装置１００のかけ心地が悪化する。そのため、可動部２２０の移動に合わせて錘部１１０を移動させることで、このような重心のズレを低減し、画像表示装置１００のかけ心地の悪化を低減している。

このように、表示ユニット３００が有するバッテリー７３０を錘部１１０として利用することで、錘部１１０を別途配置する必要がなくなり、画像表示装置１００の軽量化および小型化を図ることができる。なお、錘部１１０は、第１のテンプル部２８０の基端部（装着時において後方側の端部（換言すると、第１のテンプル部２８０のフロント部２１０との接続部とは反対側の端部）に配置されていることが好ましい。すなわち、錘部１１０は、第１のテンプル部２８０の前方側の端部と後方側の端部（終端部）との間において、前方側の端部と終端部との距離が等しくなる位置から終端部側に設けられている。これにより、錘部１１０を支点となるノーズパッド２１２からより遠位に配置することができるため、錘部１１０を軽くしつつ、錘部１１０が第１のテンプル部２８０とフロント部２１０との接続部側に配置されている場合と比較して、大きなモーメントを発生させることができる。そのため、より適切なバランス調整が可能となると共に、画像表示装置１００の軽量化を図ることができる。

（錘部移動機構）
錘部移動機構１３０は、ノーズパッド２１２を支点として左右のバランス（第１のテンプル部２８０側の部分と第２のテンプル部２９０側の部分のバランス）を取るように、画像表示部１２０の移動に伴って錘部１１０を移動させる機構である。具体的には、錘部移動機構１３０は、図２に示すように、画像表示部１２０が左側（第２のテンプル部２９０側。ノーズパッド２１２から離間する方向）に移動すると、錘部１１０を前方（第１のテンプル部２８０のフロント部２１０との接続部側）に向けて移動させ、反対に、画像表示部１２０が右側（第１のテンプル部２８０側。ノーズパッド２１２に接近する方向）に移動すると、錘部１１０を後方（第１のテンプル部２８０のフロント部２１０との接続部と反対側。第１のテンプル部２８０のフロント部２１０との接続部から離間する方向）に向けて移動させる。換言すると、錘部移動機構１３０は、画像表示部１２０をノーズパッド２１２から離間する方向（画像表示部１２０を平面視して、画像表示部１２０がノーズパッド２１２から離れる方向）に移動すると、錘部１１０をノーズパッド２１２から離間する方向（画像表示部１２０を平面視して、錘部１１０がノーズパッド２１２から離れる方向）に移動させ、画像表示部１２０をノーズパッド２１２に接近する方向（画像表示部１２０を平面視して、画像表示部１２０がノーズパッド２１２に近づく方向）に移動すると、錘部１１０をノーズパッド２１２に接近する方向（画像表示部１２０を平面視して、錘部１１０がノーズパッド２１２に近づく方向）に移動させる。

このように、画像表示部１２０が支点となるノーズパッド２１２に接近するのに応じて錘部１１０がノーズパッド２１２に接近し、反対に、画像表示部１２０がノーズパッド２１２から離間するのに応じて錘部１１０がノーズパッド２１２から離間することで、画像表示装置１００の左右のバランスを取ることができる。したがって、画像表示部１２０の位置に関わらず、左右のバランスが取れ、かけ心地に優れた画像表示装置１００となる。

このような錘部移動機構１３０は、図７に示すように、バッテリー７３０と制御部７２０とを機械的に連結しかつ電気的に接続する配線３１０を有している。配線３１０は、柔軟でほとんど伸縮しない素材で構成されている。このような配線３１０は、バッテリー７３０から延出した後、一旦、画像表示部１２０を通り過ぎてから折り返して制御部７２０に連結されている。折り返し部には、支柱１３９が設けられており、折り返し状態が維持されるようになっている。そのため、画像表示部１２０が左側に移動すると、配線３１０に押されるようにして錘部１１０が後方へ移動し、反対に、画像表示部１２０が右側に移動すると、配線３１０に引っ張られるようにして錘部１１０が前方へ移動する。このように、表示ユニット３００が有する配線３１０を錘部移動機構１３０として利用することで、錘部移動機構１３０を別途設ける必要がなくなり、画像表示装置１００の軽量化および小型化を図ることができる。

なお、配線３１０は、可動部２２０に固定されていることが好ましい。これにより、画像表示部１２０の移動時に制御部７２０と配線３１０との接続部に加わる負荷が低減され、画像表示装置１００の破損（特に断線）を低減することができる。また、例えば、バネ部材やゴム部材等の付勢部材によって、錘部１１０を後方へ付勢しておいてもよい。このような構成によれば、バネ部材によって配線３１０にテンション（張力）を加えることができるため、錘部１１０を後方に移動させる際の配線３１０の撓みを低減することができる。そのため、画像表示部１２０の移動量に応じて、錘部１１０を適切に移動させることができる。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の表示ユニットを示すブロック図である。図９は、錘部移動機構を示す図である。

以下、第２実施形態の画像表示装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第２実施形態の画像表示装置は、画像表示部および錘部の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

本実施形態の画像表示装置１００では、表示ユニット３００は、図８に示すように、変調光生成部４００と、導光部５００と、光走査部６００と、偏向部７１０と、制御部７２０と、バッテリー７３０と、を有している。このような表示ユニット３００では、光走査部６００および偏向部７１０が可動部２２０に配置されており、可動部２２０と共に画像表示部１２０を構成している。一方、変調光生成部４００、制御部７２０およびバッテリー７３０が第１のテンプル部２８０に配置されており、これらが錘部１１０を構成している。このように、表示ユニット３００の構成要素の一部を錘部１１０として用いることで、錘部１１０を別途配置する必要がなくなり、画像表示装置１００の軽量化および小型化を図ることができる。また、本実施形態によれば、前述した第１実施形態と比較して、錘部１１０を重くすることができるため、バランスの調整幅が増す。

また、導光部５００は、例えば、光ファイバーで構成されており、第１のテンプル部２８０からフロント部２１０を介して可動部２２０まで引き回されている。そして、導光部５００の一端部（第１のテンプル部２８０の端部）に変調光生成部４００から出射された変調光Ｌが入射し、他端部（可動部２２０側の端部）から導光部５００を伝搬した変調光Ｌが光走査部６００に向けて出射されるようになっている。また、導光部５００の前記一端部は、変調光生成部４００とのアライメントをとった状態で錘部１１０に対して固定されており、前記他端部は、光走査部６００とのアライメントをとった状態で可動部２２０（画像表示部１２０）に固定されている。なお、導光部５００としては、変調光Ｌを伝搬させることができれば、光ファイバーに限定されない。

また、錘部移動機構１３０は、図９に示すように、上述した導光部５００を有している。導光部５００は、柔軟でほとんど伸縮せず、錘部１１０から延出した後、一旦、画像表示部１２０を通り過ぎてから折り返して画像表示部１２０に連結されている。折り返し部には支柱１３９が設けられており、折り返し状態が維持されるようになっている。そのため、画像表示部１２０が左側に移動すると、導光部５００に押されるようにして錘部１１０が後方へ移動し、反対に、画像表示部１２０が右側に移動すると、導光部５００に引っ張られるようにして錘部１１０が前方へ移動する。このように、表示ユニット３００が有する導光部５００を錘部移動機構１３０として利用することで、錘部移動機構１３０を別途設ける必要がなくなり、画像表示装置１００の軽量化および小型化を図ることができる。

このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の錘部移動機構を示す図である。

以下、第３実施形態の画像表示装置について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第３実施形態の画像表示装置は、錘部移動機構の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

本実施形態の錘部移動機構１３０は、図１０に示すように、フロント部２１０に回転可能に支持されたダイアル１３１と、ダイアル１３１に連結され、可動部２２０に螺合する第１のネジ部１３２と、ダイアル１３１に連結され、錘部１１０に螺合する第２のネジ部１３３と、を有している。また、第１のネジ部１３２および第２のネジ部１３３は、フレーム２００に回転自在に軸受されており、逆ネジの関係となっている。ここで、ダイアル１３１の回転軸と第２のネジ部１３３の回転軸とがずれているため、本実施形態では、ダイアル１３１と第２のネジ部１３３とを柔軟でかつ捩じれ難いワイヤー１３４を介して接続している。これにより、ダイアル１３１の回転に合わせて第２のネジ部が適切に回転する。

そのため、ダイアル１３１を一方の方向に回すと、画像表示部１２０（可動部２２０）が左側に移動すると共に錘部１１０が後方へ移動し、反対に、ダイアル１３１を他方の方向へ回すと、画像表示部１２０（可動部２２０）が右側に移動すると共に錘部１１０が前方へ移動する。

このような構成によれば、操作が容易で、比較的簡単な構造の錘部移動機構１３０となる。また、画像表示部１２０の移動量に対する錘部１１０の移動量を精度よく制御することもできる。なお、ダイアル１３１を回転させたときに、画像表示部１２０（可動部２２０）が回転しないように、第１のネジ部１３２の軸線上からずれた位置に可動部２２０から突出する突起部２２９を設け、この突起部２２９をフロント部２１０に形成した孔２１９に挿入している。なお、可動部２２０の回転を防止する機構としては、これに限定されない。

このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。

また、本発明の画像表示装置は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合に限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置等にも適用可能である。また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。

また、前述した実施形態では、光走査型の画像表示装置について説明したが、画像の表示方法としては、これに限定されず、例えば、液晶型の画像表示装置であってもよい。

また、前述した実施形態では、透過型ヘッドマウントディスプレイの構成について代表的に説明したが、例えば、観察者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイの構成であってもよい。また、本発明の画像表示装置は、スピーカーやヘッドフォン等の音声を出力させる装置等を有していてもよい。

１００……画像表示装置
１１０……錘部
１２０……画像表示部
１３０……錘部移動機構
１３１……ダイアル
１３２……第１のネジ部
１３３……第２のネジ部
１３４……ワイヤー
１３９……支柱
２００……フレーム
２１０……フロント部
２１１……光透過部
２１２……ノーズパッド
２１９……孔
２２０……可動部
２２１……光透過部
２２２……収容部
２２９……突起部
２８０……第１のテンプル部
２９０……第２のテンプル部
３００……表示ユニット
３１０……配線
４００……変調光生成部
４１０……光源部
４１０Ｂ、４１０Ｇ、４１０Ｒ……光源
４２０Ｂ、４２０Ｇ、４２０Ｒ……駆動回路
４３０……光合成部
４３１、４３２……ダイクロイックミラー
４４０Ｂ、４４０Ｇ、４４０Ｒ……コリメータレンズ
４５０……集光レンズ
５００……導光部
６００……光走査部
６００Ａ……光スキャナー
６１０……可動部
６１１……ミラー
６２１、６２２……軸部
６３０……駆動枠部
６４１、６４２……軸部
６５０……支持部
６９０……駆動回路
７１０……偏向部
７２０……制御部
７２１……制御回路
７２２……通信部
７３０……バッテリー
ＥＡ……耳
ＥＹ１……左眼
ＥＹ２……右眼
Ｈ……頭部
Ｊ１、Ｊ２……軸
Ｌ……変調光
Ｌ１……映像光
ＮＳ……鼻

Claims (11)

1. 観察者の眼の並ぶ方向に沿って移動可能であり、前記観察者に画像を視認させる画像表示部と、
   前記画像表示部と機械的に連結される錘部と、
   前記画像表示部の移動に伴って前記錘部を移動させる錘部移動機構と、
   前記観察者の鼻に当接する当接部と、
   前記画像表示部、前記錘部、前記錘部移動機構および前記当接部を支持するフレームと、を備え、
   前記フレームは、前記画像表示部および前記当接部を支持するフロント部と、前記フロント部の一方の端部に接続された第１のテンプル部と、前記フロント部の他方の端部に接続された第２のテンプル部と、を有し、
   前記第１のテンプル部、前記当接部、前記画像表示部および前記第２のテンプル部は、前記フレームに沿って、前記第１のテンプル部、前記当接部、前記画像表示部、前記第２のテンプル部の順に配置され、
   前記当接部を支点として前記第１のテンプル部側と前記第２のテンプル部側のバランスを取るように、前記画像表示部の移動に伴って前記錘部を移動させる錘部移動機構を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記錘部は、前記第１のテンプル部の延在方向に対して移動可能に配置され、
   前記錘部移動機構は、
   前記画像表示部が前記当接部から前記第２のテンプル部の方向に移動すると、前記錘部を前記一方の端部から前記第１のテンプル部の終端部の方向に移動させ、
   前記画像表示部が前記他方の端部から前記当接部の方向に移動すると、前記錘部を前記終端部から前記一方の端部の方向に移動させる請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記錘部は、前記第１のテンプル部の前記一方の端部と前記終端部との間において、前記一方の端部と前記終端部との距離が等しくなる位置から前記終端部側に設けられる請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 光源と、
   前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調した変調光を生成する変調光生成部と、
   前記変調光生成部で生成された変調光を走査する光走査部と、
   前記光走査部で走査された前記変調光を前記観察者の眼へ導く偏向部と、を有し、
   前記画像表示部は、少なくとも前記偏向部を備えている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 光源と、
   前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調した変調光を生成する変調光生成部と、
   前記変調光生成部で生成された変調光を走査する光走査部と、
   前記光走査部で走査された前記変調光を前記観察者の眼へ導く偏向部と、を有し、
   前記画像表示部は、少なくとも光走査部および偏向部を備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記画像表示部は、前記変調光生成部と、前記光走査部と、前記偏向部と、を備えている請求項４または５に記載の画像表示装置。
7. 前記錘部は、前記光源に電力を供給するバッテリーを含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記錘部移動機構は、前記バッテリーと前記画像表示部とを機械的に連結しかつ電気的に接続する配線を備えている請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記錘部は、前記変調光生成部を備え、
   前記画像表示部は、前記光走査部と、前記偏向部と、を備えている請求項４または５に記載の画像表示装置。
10. 前記錘部移動機構は、前記変調光生成部と前記画像表示部とを機械的に連結しかつ光学的に接続する導光部を備えている請求項９に記載の画像表示装置。
11. 前記錘部移動機構は、前記フレームに回転可能に支持されたダイアルと、
    前記ダイアルに連結され、前記画像表示部に螺合する第１のネジ部と、
    前記ダイアルに連結され、前記錘部に螺合する第２のネジ部と、を有し、
    前記ダイアルを回すことで、前記画像表示部が移動すると共に前記錘部が移動する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。

Images