JP4573488B2 - 頭部装着型表示システム - Google Patents

Description

【０００１】
【従来の技術】
近年、大画面の映像を手軽に楽しむことができるようにした頭部装着型表示装置は、種々のものが提案されている。本出願人も、自由曲面プリズムを用いて軽量化と高画質化を図った頭部装着型表示装置を製品化している。
【０００２】
このような頭部装着型表示装置は、内蔵するＬＣＤや光学系等により映像を使用者の眼球に投影し、また、付属するイヤホン等により音声を使用者の耳に発する。映像信号や音声信号は頭部装着型表示装置に接続された、例えばテレビやビデオ、ＤＶＤプレーヤ等の映像ソースから得る。
【０００３】
このような頭部装着型表示装置を、例えばパーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のＯＡ機器による画像を表示するための表示装置として用いる提案も種々のものがなされている。
【０００４】
さらに、頭部装着型表示装置としては、映像を使用者の両眼に表示するものと、左右何れか一方の眼にのみ表示するものとが考えられるが、後者の片眼タイプのものについても各種の提案がなされている。
【０００５】
このようなものとしては、例えば日本国特許公開公報平成４（１９９２）−５８２１２号に、画像投光装置と、この画像投光装置から出射した画像表示光を所定方向に向かわせるように配置された光路変向部材と、上記画像投光装置及び光路変向部材を支持する頭部装着部材とを備え、上記画像投光装置は、ＯＡ機器本体からの出力信号に応じた画像を表示する表示面を有する光学的画像表示手段と、上記表示面から出射した画像表示光を上記光路変向部材に向けて投光する光学部材とを有するＯＡ機器用ディスプレイが記載されている。このＯＡ機器用ディスプレイは眼と表示像との距離を適切に保持することができるように構成されている。
【０００６】
また、日本国特許公開公報平成１０（１９９８）−７４０５１号には、画像表示手段と、この画像表示手段を保持するとともに使用者の頭部に装着可能な保持手段とを備え、上記画像表示手段の発する画像表示光を使用者の一方の眼に導くようにした頭部装着型表示装置が記載されている。上記保持手段は、上記画像表示手段を頭部の右方側と左方側の何れにおいても保持可能となるように構成されている。この装置は、画像表示手段を支持手段に対して着脱可能とし、右眼用とする場合には、支持手段の右側に画像表示手段を取り付け、そして、これを左眼用とする場合には、画像表示手段を支持手段から一端取り外してから、この支持手段の右側に装着するような構造としている。
【０００７】
しかし、このような装置では、一方の眼から他方の眼への切り替えの操作、即ち、画像表示手段の支持手段への着脱操作が面倒であり、また、画像表示手段の支持手段への着脱手段が複雑となり、製造コストが高くなる要因となっている。
【０００８】
日本国特許公開公報平成１０（１９９８）−１２３４５５号には、画像表示手段と、この画像表示手段を保持するとともに使用者の頭部に装着可能な保持手段とを備え、上記画像表示手段は、使用者の前方に向かって画像表示光を出射する手段と、使用者の一側方から前方に向かって延びるアームと、このアームの前端に取り付けられる光学素子とを有し、この光学素子により画像表示光を光路変更して使用者の瞳に導く頭部装着型表示装置が記載されている。上記光学素子は、前方から作用する外力から逃げるように変位可能に上記アームに連結されている。
【０００９】
日本国特許公開公報平成１０（１９９８）−７５４０８号には、画像表示手段と、この画像表示手段を保持するとともに使用者の頭部に装着可能な保持手段とを備え、この保持手段は、支持部材と、この支持部材に連結される少なくとも４つの当て部材とを有し、これらの当て部材を、使用者の頭部右側の前後に離れた箇所と、頭部左側の前後に離れた箇所とに押し付ける弾力を作用させることができるように、その支持部材が弾性変形可能とされている頭部装着型表示装置が記載されている。
【００１０】
日本国特許公開公報平成１０（１９９８）−３９７８４号には、画像表示光の出射手段と、使用者の前方に配置される光路変更手段と、これら画像表示光の出射手段と光路変更手段とを保持するとともに使用者の頭部に装着可能な保持手段とを備え、使用者の前方に観察対象の虚像が形成されるように、上記光路変更手段により画像表示光の光路を変更可能な頭部装着型表示装置において、上記画像表示光の出射手段と光路変更手段とが、球面に沿って一体的に運動可能にその保持手段に連結され、その球面の中心は、その光路変更手段よりも使用者に近接した位置に配置される頭部装着型表示装置が記載されている。
【００１１】
日本国特許公開公報平成８（１９９６）−３０５２９８号には、使用者の頭部に装着される頭部装着型表示装置であって、画像の表示部と、この表示部を保持する頭部装着用保持部とを備え、使用者の頭部に装着された状態において、上記表示部による画像は、使用者の視線方向が正面方向である場合には視野範囲外とされ、視線方向が正面方向以外の方向の場合に視野範囲内とされ、頭部装着型表示装置の構成部材は、その使用者の視線方向が正面方向である場合は実質的に視野範囲外とされる頭部装着型表示装置が記載されている。
【００１２】
日本国特許公開公報平成８（１９９６）−３２０４５３号には、使用者に装着される表示装置であって、画像の表示部と、この表示部を保持する保持部とを備え、画像の表示位置を使用者の視認可能範囲内において変更可能とした表示装置が記載されている。
【００１３】
近年では、パーソナルコンピュータ等において、文章の入力や操作コマンド等を音声により行うものが発売されており、例えば、マイク付きヘッドフォン等を頭部に装着して音声入力を行うようになっている。
【００１４】
このマイク付きヘッドフォンは、例えばヘッドバンド等で左右の耳当てを連結するとともに、これらの耳当ての内の一方の側部からアーム部を延出し、その先端部にマイクロフォンを取り付けて構成されている。
【００１５】
このようなマイク付きヘッドフォンは、アームを用いて、マイクロフォンを使用者の口の前に位置させるものである。このため、顔の前側にアームが延出することになり、装置が大型化して取り扱いが面倒になったり、装着時の不快感が生じたりする要因となる。そこで、こうしたアームを介してマイクロフォンを取り付ける構成を、そのまま頭部装着型表示装置に適用することは、必ずしも最善の手段といえるものでない。
【００１６】
日本国特許公開公報平成１１（１９９９）−２６５２４８号には、眼前に画像を表示させるディスプレイ部と、情報処理装置の情報が受信できる接続手段を備えている頭部装着型表示装置が記載されている。この装置はケーブルを介した有線で情報処理装置と接続できる。この場合に接続手段は、情報処理装置の外部ディスプレイ用のＤ−ｓｕｂ１５ピンコネクタと接続されるコネクタと、このコネクタと頭部装着型表示装置をつなぐケーブルとから構成される。また、この装置は無線で情報処理装置と接続できる。この場合、信号は情報処理装置の赤外線ポート（ＩｒＤＡ規格）から頭部装着型表示装置に送出される。
【００１７】
しかしながら、このような接続手段を備えた頭部装着型表示装置は、情報処理装置から頭部装着型表示装置に電力を供給することができないので、頭部装着型表示装置に内蔵される電源か外部の電源につながる別のケーブルが必要である。内蔵される電源が必要とされる場合には、小型軽量化が困難であり、装着性が低下する。別のケーブルが必要とされる場合には、やはり装着性が低下する。また情報処理装置からＤ−ｓｕｂ１５ピンコネクタ等のＶＧＡコネクタを介して送出される信号の処理は頭部装着型表示装置で行われるので、信号処理用の回路が頭部装着型表示装置に搭載される。このような構成は、やはり小型軽量化に適さず、装着性が低下する。
【００１８】
また、映像を表示して使用者の眼に導くビューワ部は、頭部を少々移動させたとしても眼に対して所定の位置関係を保持する必要がある。保持が不十分であると観察される映像が揺れたり眼との距離が変化したりして不快感を発生させる要因となる。そこで、ビューワ部を眼に対して確実に支持する技術が必要となっている。
【００１９】
本出願人は、小型で装着性の良い頭部装着型表示装置（特願平１１−３１２１６９号（１９９９））を先に提案している。この装置では、小型軽量化のため、表示制御手段をビューワ側には内蔵させず、ＰＣ側の表示制御手段の制御により、表示制御を行うことで、さらなる軽量化を図っている。例えばウェアラブルＰＣ等の情報処理装置とビューワとの接続インタフェースには、専用の液晶ディジタルインタフェース（例えば、ＧＶＩＦ等）を用いて接続されている。
【００２０】
このビューワを汎用のノートパソコン等に接続するためには、インタフェースを介する必要がある。このようなインタフェースには、例えばＰＣカード拡張アダプタや、汎用で一般のノートパソコンに設けられたＶＧＡコネクタに接続される変換アダプタがある。
【００２１】
また、従来のＰＣカードを使用してデータビューワヘ電力を供給しようとすると、カードバスを通して供給することになる。カードバスが供給できる電力は、カードバスコントルーラＩＣの電力供給能力に依存しており、消費電力の大きなデータビューワではＰＣカードからの電力供給だけでは電力をまかないきれない。そのため、信号ケーブルの他にデータビューワヘ電力を供給するためのケーブルが必要になり、データビューワの装着性を損なってしまうという問題がある。
【００２２】
従って、本発明の目的は、汎用の情報処理装置と頭部装着型表示装置とを接続する際に、装着性の良好な頭部装着型表示システムを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係る頭部装着型表示システムは、情報処理装置と頭部装着型表示装置とを具備し、信号変換器と電力変換器との少なくとも一方を有しており、上記情報処理装置と頭部装着型表示装置とを相互に接続するインテリジェントインタフェースをさらに具備し、画像表示光を発するビューワ部（２）及びこのビューワ部（２）を一端側で支持するアーム部（３）を備えた画像表示機構（２，３）と、このアーム部（３）を他端側で支持するとともに、使用者の頭部に装着可能な支持機構（４）とを具備し、上記アーム部（３）は、中心位置（Ｐｃ）と、この中心位置（Ｐｃ）から約９０°回動された第１の位置（Ｐｒ）と、この中心位置（Ｐｃ）から約−９０°回動された第２の位置（Ｐｌ）との間で回動可能なように支持機構（４）に支持されており、使用者の頭部に支持機構（４）が装着された状態において、上記第１の位置（Ｐｒ）でビューワ部（２）は使用者の一方の眼に対応し、上記第２の位置（Ｐｌ）でビューワ部（２）は使用者の他方の眼に対応することを特徴としている。
【００２４】
また、本発明の第２の態様に係る頭部装着型表示システムは、第１の態様に係る頭部装着型表示システムであって、上記支持機構（４）は、装着される頭部の形状に対応した形状の板状部材（４９）と、この板状部材（４９）の一端に設けられた第１の耳当て部（４６）と、板状部材（４９）の他端に設けられた第２の耳当て部（４７）とを有し、上記画像表示機構（２，３）は、第１の耳当て部（４６）に回動可能に支持されていることを特徴としている。
【００２５】
本発明の第３の態様に係る頭部装着型表示システムは、第１の態様に係る頭部装着型表示システムであって、上記画像表示機構（２，３）は、これの回動に応じて表示する画像を自動的に１８０°回転させる機構を有することを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示されているように、情報処理装置として用いられている携帯型パーソナルコンピュータ１００と頭部装着型表示装置１とは、インテリジェントインタフェースとして用いられているＰＣカード２００を介して接続されている。
【００２７】
ここにおいて、インテリジェントインタフェースとは、信号変換器と電力変換器との少なくとも一方を介し、上記情報処理装置と頭部装着型表示装置とを相互に接続するインタフェースである。
【００２８】
ＰＣカード２００は、頭部装着型表示装置１の表示制御を行うグラフィックスアクセラレータ２０１と、グラフィックスアクセラレータ２０１からの画像データ信号のパラレル／シリアル変換を行い、ＧＶＩＦの信号形式を生成し、伝送するための、信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ２０２と、ＰＣ側のＰＣカードスロットに挿入されるスロット側コネクタ２０３と、電源３００とオーディオ３０１とを接続するための第２のコネクタ２０４と、頭部装着型表示装置１を接続するための第１のコネクタ２０５とから構成されている。グラフィックスアクセラレータ２０１、ＧＶＩＦトランスミッタ２０２への電源供給は、ＰＣカードスロット側のコネクタ２０３を介して電源信号線２０６により５Ｖ又は３．３Ｖが供給される。ＧＶＩＦトランスミッタ２０２は、信号線と電源線（３．３Ｖ）とからなるバス２０７を介して第１のコネクタ２０５に接続されている。第２のコネクタ２０４は電源線（５Ｖ）２０８とオーディオ信号線２０９とを介して第１のコネクタ２０５に接続されている。バス２０７、電源線（５Ｖ）２０８及びオーディオ信号線２０９を伝送した電力と信号とは、コネクタ２０５とこれに接続されたメインケーブル６６とを介して頭部装着型表示装置１に供給される。即ち、ＰＣカード２００には、２つの信号が伝送される経路（コネクタ２０３を通る経路及びオーディオ信号線２０９を通る経路）と２つの電力が伝送される経路（コネクタ２０３を通る経路及び電源３００と第２のコネクタ２０４とをつなぐ経路）とが接続されている。
【００２９】
例えば、頭部装着型表示装置１へは、５Ｖ、０．５Ａ程度の電源を第２のコネクタ２０４から供給することができ、ＰＣカードの消費電力を越える装置の動作も可能となる。
【００３０】
ＰＣカード２００は、画像処理ボードとしての機能を有しており、画像データをＧＶＩＦフォーマットのディジタル信号に変換して頭部装着型表示装置１へ出力する。
【００３１】
図２は、携帯型パーソナルコンピュータ（以下、携帯型ＰＣという）１００の構成例を示す図である。この携帯型ＰＣ１００は、基本的にＵＳＢインタフェースやＩＥＥＥ１３９４等のインタフェースを使用可能なＯＳ（オペレーティングシステム）下で動作する装置である。
【００３２】
携帯型ＰＣ１００は、ＣＰＵ１０１と、セントラルユニット＆メモリコントローラ１０２１、バスコントローラ１０２２及びＰＳ／２インタフェース１０２３を有するチップセット１０２と、メモリ１０３と、ＩＥＥＥ１３９４コントローラ１０４と、サウンドコントローラ１０５と、ＵＳＢコントローラ１０６と、グラフィックスコントローラ１０７と、ＬＣＤパネル１０８と、カードバスコントローラ１０９と、グラフィックスアクセラレータ２０１及びＧＶＩＦトランスミッタ２０２を有するＰＣカード２００を挿入するＰＣカードスロット１１０とを備えている。
【００３３】
また、各種機器が接続されるコネクタ端子としては、オーディオ出力端子１１２、ＵＳＢコネクタ１１３、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ１１４（例えば、電源供給可能な６ピン端子）、マウスコネクタ１１５及びキーボードコネクタ１１６を備えている。
【００３４】
尚、本実施の形態が適用されるコンピュータとしては、これらのすべてのコネクタを備えている必要性はなく、例えば、ＵＳＢコネクタ１１３やＩＥＥＥ１３９４コネクタ１１４は選択的に備えていても良い。
【００３５】
電源３００としては、ＡＣアダプタや電池でも良い。但し、５Ｖ、０．５Ａ程度の電力供給が必要である。また、適当なドライバソフトと組み合わせることにより、ＰＣ１００本体のＵＳＢコネクタ１１３、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ１１４、ＰＳ／２のマウスコネクタ１１５、キーボードコネクタ１１６等のインタフェースコネクタから電源をとることも可能である。この場合、ＰＣカード２００には、２以上の電力が伝送される経路（コネクタ２０３を通る経路、電源３００と第２のコネクタ２０４とをつなぐ経路、ＵＳＢコネクタ１１３、ＩＥＥＥ１３９４コネクタ１１４、ＰＳ／２のマウスコネクタ１１５、キーボードコネクタ１１６等とＰＣカード２００をつなぐ経路）とが接続される。図２において点線で示された４つの経路の内の少なくとも１つが、電力が伝送される経路として選択される。
【００３６】
これらの経路はコントローラ１０４，１０５，１０６，１０９及びＰＳ／２インタフェース１０２３を夫々介してバスコントローラ１０２２に接続されている。
【００３７】
上記オーディオ信号線２０９は、ＰＣ１００本体のオーディオ出力端子１１２に接続されることを想定しているが、それ以外の信号源（例えば、ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤ）に接続しても良い。
【００３８】
このように、上記実施の形態においては、ＰＣ１００と頭部装着型表示装置１との間の接続は、信号ケーブル１本のみで接続可能となる。即ち、ＰＣカード２００と頭部装着型表示装置１との間を接続する信号が伝送される経路と、電力が伝送される経路とは、１本のメインケーブル６６により構成される。従って、表示装置１へ電力を供給するためのケーブルとオーディオケーブルが不要となり、小型で装着性の高い頭部装着型表示システムを構築できる。
【００３９】
図３は、頭部装着型表示装置１の詳細回路ブロック図である。頭部装着型表示装置１が、少なくともグラフィックスアクセラレータ２０１とＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２を内蔵するＰＣカード２００を介してＰＣ１００に接続され、頭部装着型表示システムを構成している。そして、表示装置１は、ＳＶＧＡ（８００×６００）相当の表示能力を示し、ＰＣ１００のＬＣＤパネル１０８に表示される画像と同等の画像を表示可能となっている。
【００４０】
頭部装着型表示装置１には、コネクタ１２４を介してＰＣ１００とのデータをやり取りするためのＧＶＩＦレシーバ回路１２５と、この回路１２５でシリアル／パラレル変換されたデータを受けてＬＣＤ１３の表示制御を行うＬＣＤコントローラ１５１と、ＬＣＤコントローラ１５１の制御によりデータ表示するＬＣＤ１３と、ＬＣＤ１３のＬＥＤ制御信号を受けてＬＥＤ１６を駆動するＬＥＤ駆動回路１２８と、ビューワ部全体を制御するＭＰＵ１２６と、ビューワの表示制御用のファームウェア等を格納している書き換え可能なメモリ１２７とを備えている。
【００４１】
グラフィックスアクセラレータ２０１の表示制御によりＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２でパラレル／シリアル変換が行われ、電源、画像、音声及びコントロール信号をまとめた１本のメインケーブル６６を介して表示データは表示装置１のＧＶＩＦレシーバ回路１２５で受信される。このレシーバ回路１２５では、シリアル／パラレル変換が行われ、ＬＣＤコントローラ１５１に表示データが送られる。
【００４２】
また、書き換え可能なメモリ１２７には、ＭＰＵ１２６,ＬＣＤコントローラ１５１,ＬＣＤ１３の初期データ、輝度や映像のコントラスト等のユーザ設定データ、表示制御に必要な情報等が格納されている。この書き換え可能なメモリ１２７としては、例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ等で構成され、書き換え可能となっている。ビューワ部のカバーを開けて操作インタフェースから書き換えることや、ソケット付のメモリ素子を用いて、そのメモリ素子をまるごと交換することにより、表示制御用のファームウェアを更新することができる。ＰＣ１００側の制御で表示装置１のカバーを開けないでも、インストールプログラムによりメモリ１２７のＩＰＬ（Initial Program Loader）を動作させて書き換え可能なメモリ１２７を書き換えることも可能である。
【００４３】
図３の例では、書き換え可能なメモリ１２７はＭＰＵ１２６と別体構成であったが、ＭＰＵ１２６にそのメモリ１２７を内蔵したものでも良い。
【００４４】
図４と図５に示されているように、この頭部装着型表示装置１は、例えば、携帯型ＰＣ１００からの画像情報を光学的な画像として表示するとともに、これと重畳して外光を表示するビューワ部２と、このビューワ部２を回動可能に先端部で支持するとともに、内部に後述するメイン基板を内蔵するアーム部３とから構成された画像表示機構とを有する。また、この画像表示機構は、第１並びに第２の耳当て部４６，４７と、調節機構４６ａ，４７ａと、板状部材４９とにより構成されたヘッドフォン型の支持機構４に装着されている。即ち、上記アーム部３は、第１の耳当て部４６に、基端部で支持され、第１の耳当て部４６に対して回動可能となっている。この結果、アーム部３は、耳当て部４６との枢支点を中心として、実線で示す第１の位置Ｐｒ（ Ｐｒは右眼の適正位置）と、この位置Ｐｒより約９０度離間し、破線で示す中心位置Ｐｃと、この中心位置Ｐｃよりさらに約９０度離間し、一点破線で示す第２の位置Ｐｌ（左眼の適正位置）との間で選択的に回動可能となっている。即ち、アーム部３は、中心位置Ｐｃと、この中心位置Ｐｃからほぼ９０°、好ましくは４５°より１３５°の範囲で回動された右眼に対応する第１の位置Ｐｒと、この中心位置Ｐｃからほぼ−９０°好ましくは−４５°より−１３５°の範囲で回動された左眼に対応する第２の位置Ｐｌとの間で、回動可能になっている。また、これらの位置で、アーム部３は、図示しないロック機構、例えばばねに付勢されたボールと凹所との係合によるクリック機構により、安定に維持されるように設定されている。尚、このアーム部３の回動は、この実施の形態では、手によってなされ得るが、必要に応じては、モータ等を用いて自動的に行うようにしても良い。
【００４５】
アーム部３を耳当て部４６に、即ち、支持機構４に対してほぼ１８０度（中心位置Ｐｃから右方向と左方向とに夫々９０度）回動させることにより、例えば、右眼用から左眼用に容易に切り替えることができる。この切り替え操作は、アーム部３を持って手で行う手動によってもまたモータ等の回動機構のスイッチを操作することによって可能である。従って、例えば特開平１０−０７４０５１号に示されているようにアーム部を着脱することで右眼用から左眼用に切り替えることに比較して、操作が極めて容易である。また、アーム部３を耳当て部に回動可能に支持させる機構は簡単に構成され得る。
【００４６】
上記第１の耳当て部４６は、支持機構４の板状部材４９の一端部に調節機構４６ａを介して装着されている。同様に、この板状部材４９の他端部には、調節機構４７ａを介して第２の耳当て部４７が装着されている。この板状部材４９は、弾力性のある部材、例えば金属板により頭の外郭に沿うように湾曲して形成されている。尚、これら第１の耳当て部４６と第２の耳当て部４７とは、前者がアーム部を支持している以外は実質的に同じ構造、機能、ディメンションを有することが望ましい。
【００４７】
上記支持機構４の板状部材４９は、通常のヘッドフォンの場合と同様に、弾性力に抗して広げられて使用者の頭にもたらされ、復帰力により頭に装着される。このときに、上記第１の耳当て部４６と第２の耳当て部４７とが、夫々使用者の所定の耳を効果的に覆うように、これら耳当て部の位置が上記調節機構４６ａ，４７ａにより調節され得る。
【００４８】
上記のような構成の頭部装着型表示装置１は、上記ビューワ部２にて映出される表示画面と外光とを重畳して観察し、音声についても、例えば左右何れかの耳もしくは両方の耳により聴くための装置である。
【００４９】
図４において、アーム部３が、支持機構４の板状部材４９と平行となる中心位置Ｐｃから約９０度右側に回動した第１の位置Ｐｒに位置する状態では、使用者は右眼より上記表示画面と外光とを重畳して観察することができる。また、アーム部３が、中心位置Ｐｃより約９０度左側に回動した第２の位置Ｐｌに位置する状態では、使用者は左眼より上記表示画面と外光とを重畳して観察することができる。即ち、図４に示す状態で、この装置が頭に装着される場合には、第１の耳当て部４６が右耳を覆い、ビューワ部２は右眼の前に位置される。そして、アーム部３が第２の位置Ｐｌに回動された状態では、第１の耳当て部４６が左耳を覆い、ビューワ部２は左眼の前に位置される。尚、このアーム部３の回動は、頭に装着される前でも、頭に装着された状態でも可能となっている。従って、この装置を頭に装着した状態で、もし、ビューワ部２を見る必要がなくなったときには、アーム部３を中心位置Ｐｃに回動させることにより、この装置を装着したままで、左右両方の眼を自由にすることができる。
【００５０】
尚、後で詳細に説明するように、上記画像表示機構は、ビューワ部２の左右の切り替えに連動して、この上記ビューワ部２にて映出される表示画面が１８０度回転されるように構成されている。
【００５１】
次に、画像表示機構を詳細に説明する。この画像表示機構は、上記アーム部３と上記ビューワ部２とにより構成される。このビューワ部２は、ＬＣＤフレーム部５とメインプリズム部６とを有している。
【００５２】
このＬＣＤフレーム部５は、図５ないし図８に示すように、光が透過せず温度変化や湿度変化の少ない金属等の素材により密閉形状に形成して防水や防塵、電波対策、あるいは放熱対策等を施したフレーム部材たるフレーム１０内に、反射型のＬＣＤ１３と、このＬＣＤ１３が実装されているＬＣＤ基板１４と、ＬＣＤ１３の駆動回路を実装するＬＣＤ駆動回路基板１５と、上記ＬＣＤ１３にＲＧＢ各色の照明光を時系列的に照射するＬＥＤ１６と、このＬＥＤ１６が実装されているＬＥＤ基板１７と、上記ＬＥＤ１６により発光された光を上記ＬＣＤ１３に導く照明プリズム２８とを内蔵させて構成されている。
【００５３】
フレーム１０が光を通過しない金属等の材料により形成されているために、ＬＥＤの光漏れを防止して高い反射率で反射させ、高輝度を確保することができる。加えて、フレーム１０が金属により形成されている場合には放熱を図ることができる。
【００５４】
尚、ＬＣＤフレーム部５の組み立ては以下のように行われる。第１フレーム１１の窓枠部１１ａに透明窓３１が取り付けられる。その後、第１フレーム１１に、上記照明プリズム２８やＬＣＤ基板１４、ＬＣＤ駆動回路基板１５等が組み付けられる。これに、第２フレーム１２が密着されることにより組み合わされ、この結果これらは一体化される。第１フレーム１１と第２フレーム１２とは上記フレーム１０を構成する。
【００５５】
この頭部装着型表示装置１内に配設された電気回路基板は、図９に示すような構造を有する。即ち、映像反転等を行うための映像処理回路や、実装された複数のスイッチ２６の操作に応じた制御を行う制御回路等が設けられた２枚のリジット基板２１，２２をフレキシブルプリント基板２３等を介して接続してなるメイン回路基板２０と、このメイン回路基板２０にフレキシブルプリント基板２４を介して接続さているＬＣＤ駆動回路基板１５と、このＬＣＤ駆動回路基板１５にフレキシブルプリント基板２５を介して近接して接続されているＬＣＤ基板１４と、このＬＣＤ基板１４上に形成されたコネクタ受け１４ａにフレキシブルプリント基板１９の一端側に配設したコネクタ１９ｂを連結することにより接続されるＬＥＤ基板１７と、フレキシブルプリント基板１９の分岐１９ａと接続されるマイクロフォン１８と、を含んで構成されている。
【００５６】
ＬＥＤ基板１７とマイクロフォン１８とはコネクタを介して接続されているので、メンテナンスや故障修理を容易に行うことができる。
【００５７】
上記ＬＣＤフレーム部５では、上記ＬＣＤ駆動回路基板１５とＬＣＤ基板１４とは、互いの主面を略直角とする状態で配設されている。これらの基板１４，１５は、図６及び図７に示すように、互いに近接して配設されている。これは、上述したＬＣＤ１３が比較的高周波の信号により駆動されるために、ＬＣＤ基板１４をＬＣＤ駆動回路基板１５と近接して配置させることにより、放射される高周波ノイズの低減を図るようにしたためである。
【００５８】
また、上記マイクロフォン１８は、ＬＣＤフレーム部５のフレーム１０内の頭部に面する側の上記アーム部３に近接する位置であって、上下方向のほぼ中間位置に設けられたマイクロフォン取付部１０ａ（図７参照）に組み込まれる。これにより、頭部装着型表示装置１を左右何れの眼により観察する装着位置において使用したとしても、マイクロフォン１８は使用者の口から略左右対称で等しい距離に位置され、ほぼ同じ状態で音声を集音することができる。
【００５９】
これにより、アーム部３からマイクロフォン１８が別途延出すること等がないために装着性が良好となり、簡単な構成によって音声を入力することが可能となる。さらに、使用状態を左右切り替えてもほぼ同様の位置にマイクロフォン１８が配置されるために、入力される音声の品質を安定させることができる。
【００６０】
一方、上記メイン回路基板２０に設けられた複数のスイッチ２６は、アーム部３の外面側に各対応して配設されたボタン部材６５を押圧することで、夫々オン／オフされるようになっている。
【００６１】
アーム部３の後端面からは、上記リジット基板２２に電気的に接続されたメインケーブル６６が導出されている。
【００６２】
また、上記ＬＥＤ基板１７には、図９に示すように、その中央部に光通過孔１７ａが穿設されているとともに、この両側に一対のＬＥＤ１６が配設されている。そして、このような基板１７は、図８に示すように、上記第１フレーム１１の屋根状凸部１１ｂの内部における、拡散反射面１１ｃが形成された部分に取り付けられている。
【００６３】
このような構成により、上記両ＬＥＤ１６から放射された照明光は、上記拡散反射面１１ｃにより均一化されて反射された後に、上記光通過孔１７ａを通って２つの三角プリズム２８ａ，２８ｂを張り合わせてなる照明プリズム２８に入射する。そして、この照明プリズム２８に入射した照明光は、第１反射面２８ｃ及び第２反射面２８ｄによって順次反射された後にＬＣＤ側表面２８ｅから射出され、反射型のＬＣＤ１３を照明する。
【００６４】
ＬＣＤ照明光を照明プリズム２８を介して反射型のＬＣＤ１３に入射するようにしたために、照明光を直接入射させる構成とした場合に比べて、製品の小型化を図ることができる。
【００６５】
また、ＬＥＤ１６による光を、第１フレーム１１内に設けた拡散反射面１１ｃにより一旦反射させて均一な光とした後にＬＣＤ１３に照射するようにしたために、簡易な構成でＬＥＤ１６の発光むらに対処することができ、光損失も防止できる。ＬＥＤによる光を直接照明プリズムに入射し、拡散反射面を照明プリズムに設けても同様な効果を得られる。
【００６６】
このＬＣＤ１３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光が順次照射されるのに連動して、各画素の反射率を制御して光を反射させるものである。ＬＣＤには、例えばＳiベースト液晶を用いている。このＬＣＤ１３により反射された光は、ＬＣＤ側表面２８ｅから再び上記照明プリズム２８に入射する。次にこの光は、第２反射面２８ｄを透過した後に出射面２８ｆから出射される。この出射光はフレーム１０に形成された窓枠部１１ａに密着して取り付けられている透明窓３１を介して、メインプリズム部６に入射する。図６に示すように、このメインプリズム部６は、メインプリズム３２とシースループリズム３３とを内蔵して構成されている。メインプリズム３２では、上記ＬＣＤフレーム部５からの光束が入射し、第１反射面３２ａ及び第２反射面３２ｂで反射する。この後に、この光束は、該第１反射面３２ａから出射し、接眼窓６ａを介して使用者の眼球に導かれる。シースループリズム３３はこのメインプリズム３２の第２反射面３２ｂと張り合わされて構成されている。シースループリズム３３では、外光入射窓６ｂから入射される外部からの光が使用者の眼球に導かれる。
【００６７】
また、メインプリズム部６の接眼窓６ａと外光入射窓６ｂとには、少なくとも外部側となる面に撥水処理が施された撥水性保護カバー３４，３５が夫々水密的に嵌装されていて、屋外等における様々な使用環境にも対応することができるようになっている。これら保護カバー３４，３５は、ハードコート処理を施して防水効果を得るものや、反射防止コートが施されたものでも良い。また、保護カバー３４，３５は、汚れや傷が付着した時に交換できるように着脱可能に保持されていても良い。
【００６８】
上記メインプリズム３２とシースループリズム３３とは、上述したように面同士を張り合わせて一体化されており、これらの内のメインプリズム３２には、図１０に示すように、位置決め用の第１の凸部３２ｃと、突起３２ｅが形成された同位置決め用の第２の凸部３２ｄとが、その上面及び下面に夫々突設されている。
【００６９】
このメインプリズム部６は、板金部材３６によって上記ＬＣＤフレーム部５のフレーム１０に固定されている。このとき、一方のメインプリズム３２の部分のみが板金部材３６により固定されて、シースループリズム３３の固定は該メインプリズム３２との張り合わせによる作用（接合強度）のみによって固定されている。
【００７０】
上記板金部材３６は、図１０に示すように、上記メインプリズム３２の上面及び下面を略覆う形状に形成されている。板金部材３６の上下には、上記第１の凸部３２ｃと第２の凸部３２ｄとをフレーム１０の当接部に押圧して位置決めを行うための２つの曲げ部３６ｃ、３６ｄが夫々設けられている。
【００７１】
さらに、この板金部材３６には、上記ＬＣＤフレーム部５から入射する光束を通過させるための窓部３６ａと、該ＬＣＤフレーム部５のフレーム１０に固定するためのビス孔３６ｂとが形成されている。
【００７２】
上記フレーム１０は、上述したように第１フレーム１１と第２フレーム１２とを密閉して嵌合することにより構成されている。これらの内の第１フレーム１１は、図１０に示すように、上記窓枠部１１ａが形成された略箱状の部材である。第１フレーム１１には、上記板金部材３６の上下のビス孔３６ｂに対応する位置に形成された２つのビス孔１１ｈと、上記２つの曲げ部３６ｃ，３６ｄの間に挿通して位置決めを行う上下の矩形状凸部１１ｉと、上記メインプリズム３２の第１の凸部３２ｃに当接して位置決めを行う端面１１ｆと、このメインプリズム３２の第２の凸部３２ｄに当接して位置決めを行う端面１１ｇと、第２の凸部３２ｄに形成された突起３２ｅを嵌合して位置決めを行うための凹部１１ｅとが形成されている。
【００７３】
このような構成において、メインプリズム部６を組み付けは以下のように行われる。メインプリズム３２に板金部材３６が取り付けられる。このとき、メインプリズム３２の第１，第２の凸部３２ｃ，凸部３２ｄが板金部材３６の曲げ部３６ｃ，３６ｄに当接される。さらに、板金部材３６の外部側から上記第１フレーム１１が組み付けられる。次に、第１フレーム１１の凹部１１ｅにメインプリズム３２の第２の凸部３２ｄの突起３２ｅが嵌め込まれる。その後、第１，第２の凸部３２ｃ，３２ｄが板金部材３６の曲げ部３６ｃ，３６ｄと該第１フレーム１１の端面１１ｆ，１１ｇとで挟み込まれる。
【００７４】
これによりメインプリズム３２は、板金部材３６により上下の面を挟み込まれて上下方向に位置決めされる。該面内においては、板金部材３６の曲げ部３６ｃ，３６ｄと第１フレーム１１の端面１１ｆ，１１ｇとで挟み込まれることにより一方向に位置決めされる。これと交差する方向には第２の凸部３２ｄの突起３２ｅと第１フレーム１１の端面１１ｇに形成された凹部１１ｅとの嵌合により位置決めされる。従って、空間的な配置が完全に決定される。
【００７５】
その後、第１フレーム１１のビス孔１１ｈと板金部材３６のビス孔３６ｂとに共通してビスを締結することにより、これらが一体的に固定される。
【００７６】
このように一方のプリズム（メインプリズム３２）のみを固定するとともに、他方のプリズム（シースループリズム３３）は接合強度により保持するようにしたために、プリズムに加わる応力を極力軽減して、破損を防止することができる。また、板金部材３６と嵌合部位を組み合わせるので、プリズムに直接ビス等を螺合する必要がない。従って、やはりプリズムのひずみや破損を未然に防ぐことが可能となっている。
【００７７】
上述したようなメインプリズム部６の外表面には、図５に示すように、例えばエラストマ等で形成され、支持部材を構成する弾性部材３８が着脱可能に被覆して取り付けることが可能である。弾性部材を着脱可能としたために、同一の頭部装着型表示装置１を複数の使用者により使用する際に、使用者毎に交換することにより、衛生状態を良好に保つことかできる。また、破損や汚損等により交換が必要になった場合にも容易に対応することができる。
【００７８】
この弾性部材３８は、例えば、接眼窓６ａと外光入射窓６ｂに対応する部分に矩形孔（図示せず）が形成されている。これにより、光が矩形孔を通過して外光入射窓６ｂに入射することが可能である。この弾性部材３８は、頭部装着型表示装置１を装着したときに、皮膚下に近接して鼻骨が存在する顔面の所定部位に当接して、メインプリズム部６の所定状態の位置の変動を防止する機能を果たす当接部材３８ａを有する。
【００７９】
尚、弾性部材３８の構成はこれに限定されるものではない。例えば図１１Ａに示されているように、弾性部材３８は皮膚下に近接してほほ骨が存在する部分に当接する当接部材３８ｂを有しても良い。また、図１１Ｂに示されているように、弾性部材３８は皮膚下に近接して眼上骨が存在する部分に当接する当接部材３８ｃを有しても良い。当接部材３８ｃは１以上の部材として構成されても良い。さらに、図１１Ｃに示されているように、弾性部材３８は眼球とメインプリズム部６との間隔を全周に渡って囲むようにフレーム形状に構成されている当接部材３８ｄを有しても良い。このとき、この当接部材３８ｄの内寸は、人体眼窩寸法に比較して十分大きく（例えば眼窩寸法平均値＋３〜４σ（σは標準偏差である））設定されており、大多数の使用者に対して眼窩周辺骨部に当接可能に構成されていることが望ましい。
【００８０】
このように、頭部における皮膚下に近接して骨が存在する部分に当接される当接部材３８ａ，３８ｂ，３８ｃを使用することにより、メインプリズム部６が不用意に押圧されたとしても、眼球に圧力がかかるのを回避して保護することができ、かつ頭部装着型表示装置１を安定して保持することが可能となる。
【００８１】
尚、図１１Ｃに示すような当接部材３８ｄは、シースループリズム３３より入射する外光以外の外光を遮断することができ、屋内外の環境に左右されることなく映像を安定して鮮明に観察することが可能となる。さらに、メインプリズム部６と眼球との距離（あるいは虚像までの距離）をほぼ一定に保つことができる。
【００８２】
また、眼鏡レンズの外枠近傍を覆うような形状の弾性部材３８を用意することにより、眼鏡等の使用者に対しても対応することが可能である。もちろん、眼鏡を用いない使用者においては、より装着感が向上するという利点がある。また、図１１Ｄに示すように、突設部材のない弾性部材３８をメインプリズム部６に装着しても良い。
【００８３】
上述したように、種々の形状のものを用意することにより、個体差のある使用者や、その使用形態に、柔軟に対応することができる。
【００８４】
さらに、例えばプリズムの外光入射側に窓を設けた弾性部材３８と、この外光入射側を遮光して覆う形状とした弾性部材３８との２種類を用意することで、特別な外光シャットアウト機構等を設けることなく、ＬＣＤ映像と外光を重畳して観察する状態と、ＬＣＤのみを観察する状態とを使い分けることも可能となる。即ち、重畳して観察を行う状態の場合には、図１２に示すように、外光からの風景４２と、ＬＣＤ１３により表示される映像４３とが視野範囲４１内で重ね合わされて観察されるようになっている。一方、ＬＣＤ映像のみを観察する状態の場合には、これらの内の外光による風景が遮断されるために、ＬＣＤ１３により表示される映像４３をより鮮明に観察することができるようになる。
【００８５】
上述したような構成のビューワ部２は、図６に示すように、
ヒンジ４５を介して上記アーム部３にほぼ水平な面内で回動可能に支持されている。
【００８６】
このアーム部３内には、上述したように、２枚のリジット基板２１，２２がフレキシブルプリント基板２３等を介してつなぎ合わされて構成されたメイン回路基板２０が配設されている。基板２１，２２をアーム部に沿って配設することにより、硬質基板を用いながらも、頭部の形状に沿って湾曲しているアーム部３の薄型化を図っている。
【００８７】
アーム部３は、耳当て部、即ち支持機構４に対してボールジョイントによる揺動機構及びスライド部材とスライド溝部によるスライド機構を介して微少な位置を調節することが可能となるように支持されている。これらの揺動機構及びスライド機構について、図１３を参照して説明する。
【００８８】
支持機構４には、前述したように、第１の耳当て部４６を介して上記アーム部３が取り付けられている。
【００８９】
上記第１の耳当て部４６には、頭部に当接するパッド部５１と、このパッド部５１を支持するパッド部枠５２とが設けられている。このパッド部枠５２には凹状曲面部５３ａが形成された外装枠５３が嵌着されている。
【００９０】
この外装枠５３には、先端にボール５４が取り付けられた軸部材５５が、ワッシャ５６やナット５７を介して固定されている。軸部材５５は外装枠５３の凹状曲面部５３ａの底面部から延出している。
【００９１】
上記アーム部３の頭部に面する側には、スライド溝部６１が形成されている。このスライド溝部６１には、スライド部材６２が、該アーム部３の長手方向に摺動自在となるように嵌合している。
【００９２】
このスライド部材６２の中程には、頭部側に向かう椀状凸部６２ａが形成されている。この椀状凸部６２ａはスライド溝部６１に形成されたスライド窓６１ａから延出している。
【００９３】
この椀状凸部６２ａは、先端部に貫通孔６２ｂが形成されている。椀状凸部６２ａの内部には上記ボール５４を支持するボール受け６３が固定される。
【００９４】
このボール受け６３は下側ボール受け部材６３ａと上側ボール受け部材６３ｂとを組み合わせることにより構成されている。組み立ては以下のように行われる。先ず、下側ボール受け部材６３ａが上記椀状凸部６２ａの内部に嵌め込まれる。次に、上記軸部材５５が椀状凸部６２ａの貫通孔６２ｂから挿通され、該軸部材５５の先端側に上記ボール５４が螺合されるなどして取り付けられる。さらに、その上側から上側ボール受け部材６３ｂが嵌め込まれてビス６４等が螺合される。
【００９５】
このように、眼球に対するビューワ部２の位置を調整するための位置調整機構を３つ設けることにより、上記ヒンジ部４５周りの回動や、スライド機構による支持機構４に対するアーム部３の前方への延出長さの調整、あるいは揺動機構によるボール５４周りの任意方向への揺動調整をほぼ自在に行うことができる。
【００９６】
こうしてビューワ部２を任意の距離や角度に自在に調節することができるために、頭部の大きさや眼の位置等が異なる広い範囲の使用者に対して、最も観察を行い易い所望の位置へ操作性良くセットすることができる。
【００９７】
尚、ここでは３つの位置調節機構を設けたが、調節の必要度に応じて、２つの位置調節機構により対応することも可能であるし、もちろんより多くの調節機構を設けても構わない。
【００９８】
一方、上記メイン回路基板２０に設けられた複数のスイッチ２６は、アーム部３の外面側に各対応して配設されたボタン部材６５を押圧することで、夫々オン／オフされる。
【００９９】
アーム部３の後端面からは、上記リジット基板２２に電気的に接続されたメインケーブル６６が導出されている。
【０１００】
次に、図１４を参照して頭部装着型表示装置１の他の例を説明する。この例の構成の大部分は、図４で示されている頭部装着型表示装置１の構成の大部分と同じである。図４の頭部装着型表示装置１の構成と異なる点は支持機構の構成である。この例の画像表示機構の構成は図４の画像表示機構の構成と同じである。この例の支持機構は両耳近傍から後頭部に渡って延びている板状部材４９ａと、この板状部材４９ａと後頭部との間に介在する複数のパッド（図示せず）を有している。板状部材４９ａは画像表示機構を揺動自在かつ摺動自在に保持する。
【０１０１】
図１４に示す状態は、使用者が右眼により映像を観察している状態を示している。しかしながら、図４の頭部装着型表示装置１と同様に、装着位置を左右反転させることにより、この頭部装着型表示装置１を左眼により映像を観察するのに使用する状態にすることができる。もちろんその際には、後述するＬＣＤにより表示される映像も１８０度回転されて、ＬＣＤは左眼により観察するのに適する表示を行う。
【０１０２】
画像表示機構のアーム部３の後端面からは、映像信号や音声信号が伝送されるメインケーブル６６とイヤホンケーブル６７とが延出されている。メインケーブル６６は上記携帯型ＰＣ１００等の映像／音声ソースに接続されている。イヤホンケーブル６７の先端部側にはイヤホンが取り付けられている。このイヤホンは、他方の耳で外部の音声を聴取することができるように、一方の耳で聴取するモノラル音声タイプのものとなっている。
【０１０３】
頭部装着型表示装置１の構成は、図４及び図１４に示されている構成に限定されるものではない。例えば以下のように構成された頭部装着型表示装置１も考えられる。アーム部３の頭部に近い部分に板状部材４９を囲むようなスライド枠が設けられている。このスライド枠は板状部材４９の長手方向に沿って摺動することが可能である。これにより、使用者はアーム部３を板状部材４９に沿って動かすことができる。このように構成することにより、やはり右眼により観察する状態から左眼により観察する状態に変換することができる。
【０１０４】
次に、ＰＣカード２００の他の例を説明する。図１５は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。ＰＣカードスロット側のコネクタ２０３を介してＶＣＣ１として、５Ｖ又は３．３Ｖがグラフィックスアクセラレータ２０１及び信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ２０２に供給される。複数の信号線と複数の電源線（３．３Ｖ）からなるバス２０７からの出力と、第２のコネクタ２０４から延びる電源線（５Ｖ）２０８により伝送され、電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１０による５Ｖから３．３Ｖへの電圧変換を受けた、ＶＣＣ２として使用される、３．３Ｖ、０．５Ａ程度の電力と、オーディオ信号線２０９を通して入力された信号とが、第１のコネクタ２０５と１本のメインケーブル６６とを介して頭部装着型表示装置１に供給される。
【０１０５】
図１５の実施形態によれば、図１の実施形態のように１本のメインケーブル６６で電源、画像、音声の信号が頭部装着型表示装置１に供給できるので、インテリジェントインタフェースとしてＰＣカードを用いた頭部装着型表示システムにおいても、小型で装着性の良い携帯表示システムを実現できる。さらに、電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータで外部電源の電圧変換を行うため、外部電源の電圧範囲が自由に設定できるという効果も奏する。
【０１０６】
図１６は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図１又は図１５との相違点は、第２のコネクタ２０４から取り込んだ外部電源の５Ｖ電源を２分岐させ、一方を電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１１に入力させて３．３Ｖに電圧変換して第１のコネクタ２０５に取り込み、他方（５Ｖ電源）を直接第１のコネクタ２０５に取り込んで、複数の電源（５Ｖと３．３Ｖ）をメインケーブル６６により頭部装着型表示装置１に供給する点である。
【０１０７】
その他の構成であるグラフィックスアクセラレータ２０１、信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２、コネクタ２０３、第２のコネクタ２０４、第１のコネクタ２０５、電源線２０６、バス２０７及びオーディオ信号線２０９は、図１、図１５の例と同様である。
【０１０８】
図１６の実施形態においては、図１の利点に加えて、複数の電源を供給することができ、設計の自由度を増すことができる。
【０１０９】
図１７は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図１７において、上述した実施形態との相違点は、頭部装着型表示装置１への電源供給方法が異なる点である。すなわち、ＰＣカードスロット側からコネクタ２０３を介してＶＣＣ１として、５Ｖ又は３．３Ｖをグラフィックスアクセラレータ２０１と信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２とに供給する。さらに、外部電源（３．３Ｖ）をＶＣＣ２として、グラフィックスアクセラレータ２０１とＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２とに供給する。
【０１１０】
尚、他の実施形態と同一の符号は、同一のものを示しているので、説明は省略する。
【０１１１】
図１７の実施形態においては、ＰＣカード２００内のデバイスを経由して、頭部装着型表示装置１へ電源を供給できるので、ＰＣ１００側からデバイスをコントロールすることにより、頭部装着型表示装置１の省電力モードをコントロールできるという利点がある。
【０１１２】
図１８は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図１８は図１７の実施形態において、外部電源５Ｖに変え、電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１２に５Ｖを入力し、電圧変換して３．３Ｖを出力させ、その３．３Ｖ出力をグラフィックスアクセラレータ２０１と信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２に供給するものである。
【０１１３】
図１８の実施形態においては、図１７の効果に加えて、外部電源の電圧範囲が自由に設定できるという効果を奏する。
【０１１４】
図１９は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図１８の例では、第２のコネクタ２０４から取り込んだ５Ｖ電源が第１のコネクタ２０５に供給される。その５Ｖ電源は電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１３で電圧変換されて３．３Ｖ電源として、ＰＣカード２００内の一部の信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ２０２へ電源供給される。
【０１１５】
図１９の実施形態においては、ＰＣ１００側からデバイスをコントロールすることにより、電源電圧の異なる複数の頭部装着型表示装置１を選択的に接続することができるという効果がある。
【０１１６】
図２０は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図２０の例では、第２のコネクタ２０４から取り込んだ５Ｖ電源が第１のコネクタ２０５に供給される。その５Ｖ電源は電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１４で電圧変換されて３．３Ｖ電源（ＶＣＣ２）として、ＰＣカード２００内の一部の信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ２０２へ独立して電源供給される。グラフィックスアクセラレータ２０１への電源供給は、電源線２０６によりＶＣＣ１として行われる。５Ｖ又は３．３Ｖが供給される。
【０１１７】
図２０の実施形態においては、図１９の効果の他に、カードバスコントローラ１０９側の電源負荷が軽くなるという利点がある。
【０１１８】
図２１は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図２１の例では、第２のコネクタ２０４から取り込んだ５Ｖ電源が電力変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータ２１５で電圧変換して３．３Ｖ電源（ＶＣＣ２）として、ＰＣカード２００内の一部の信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ２０２へ電源供給される。これとともに、第１のコネクタ２０５へ３．３Ｖ電源が供給される。グラフィックスアクセラレータ２０１への電源供給は、電源線２０６によりＶＣＣ１として、５Ｖ又は３．３Ｖが供給される。
【０１１９】
図２１の実施形態においては、頭部装着型表示装置１の一部だけを省電力モードにすることができるという利点がある。
【０１２０】
図２２は、ＰＣカード２００の他の例を示すブロック図である。図２２の例では、第２のコネクタ２０４から取り込んだ５Ｖ電源が電力変換器である２つのＤＣ／ＤＣコンバータ２１６，２１７に夫々分岐入力される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２１６に入力された電源は、電圧変換されて３．３Ｖ電源として、ＰＣカード２００内の一部の信号変換器であるＧＶＩＦトランスミッタ回路２０２へ電源供給される。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１７に入力された電源は、電圧変換されて３．３Ｖ電源（ＶＣＣ２）として、第１のコネクタ２０５へ３．３Ｖ電源を供給される。また、グラフィックスアクセラレータ２０１への電源供給は、電源線２０６よりＶＣＣ１として行われる。５Ｖ又は３．３Ｖが供給される。
【０１２１】
図２２の例では、ＤＣ／ＤＣコンバータを複数用意することにより、部品を小型化できるという効果がある。
【０１２２】
第１の実施の形態では液晶ディスプレイ用の信号形式としてディジタルの信号形式であるＧＶＩＦを利用して液晶ディスプレイのための信号を伝送しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＴＭＤＳ又はＬＶＤＳを利用しても良い。また、アナログの信号形式を利用しても良い。
【０１２３】
第１の実施の形態のインテリジェントインタフェースはＰＣカード２００であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばインテリジェントインタフェースは、ＰＣメモリや超小型組込機器用に使用されているメモリスティック、ＳＤカード、スモールＰＣカード等およそＰＣと組み合わされて使用されるインテリジェントなカードなら何でも使用できる。
【０１２４】
また、上記実施の形態の情報処理装置には携帯型ＰＣ１００が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば携帯型の電話機やＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）であっても良い。
【０１２５】
また、第１及び第２の実施の形態に関わる頭部装着型表示装置１では、ビューワ部２の密閉構造としたフレーム１０内に、ＬＣＤ１３とＬＥＤ基板１７とＬＣＤ駆動回路と照明プリズム２８とを配設しているが、これら全てを密閉構造内に配設する代わりに、例えばＬＣＤ１３とＬＥＤ基板１７のみを配設しても良い。あるいはＬＣＤ１３とＬＥＤ基板１７とＬＣＤ駆動回路とを配設しても良い。これらのどの組み合わせを密閉構造としたフレーム１０内に配設するかは、回路基板等の構成や、必要となる防水や防塵の程度等に応じて適宜決定すれば良い。
【０１２６】
また、第１及び第２の実施の形態では、支持機構４の板状部材４９は、頭頂部に渡るように装着されるように構成されているけれども、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両耳から後頭部に渡って掛けられるように構成されることも可能である。また、１つに限られず、例えば、２つにして、一方の板状部材４９は、両耳から頭頂部に渡るように延出し、他方の板状部材４９は、両耳から後頭部に渡るように延出するように構成していても良い。
【０１２７】
また、図１４を用いて説明した頭部装着型表示装置１の他の例において、支持機構は両耳近傍から後頭部に渡って延びている板状部材４９ａを有しているけれども、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２３Ａに示されているように、両耳近傍から額に渡る板状部材４９ｂをさらに有していても良い。さらに支持機構は、図２３Ｂに示されているように、ビューワ部２と眼との間に位置し、使用者の両目を覆うように配置されるシールド部材５０を有していても良い。さらに支持機構は、図２３Ｃに示されているように、シールド部材５０又は板状部材４９ｂに固定された鼻当て部材５０ａを有していても良い。
【０１２８】
また、図４を用いて説明した頭部装着型表示装置１の他の例において、使用者が耳当て部を密着して頭部装着型表示装置１を装着した際、使用者が外部からの音も聴くことができるように、上記耳当て部４６，４７に、外部と連通した透孔を形成しても良い。また、これら耳当て部４６，４７に、イヤホンを設置して、外音とともにイヤホンからの音声を聴くことができるようにしても良い。代わって、イヤホンが設けられた耳当て部４６，４７を密閉した構造にして、イヤホンからの音声のみを聴くことができるようにしても良い。
【０１２９】
上述したように、一方の眼から他方の眼への観察の切り替えのために、アーム部３を約１８０度回動させたときに表示画面も約１８０度回転させる（表示画面の回転動作）ことが好ましい。
【０１３０】
このために、例えば、表示画面の１８０度回転動作は、アーム部３並びに／もしくはＬＣＤフレーム部５に内蔵された回路基板に設けた適切なセンサによりアーム部３の回動動作を検出し、左眼により観察する状態に適するような画像をＬＣＤに表示するように構成しても良い。また、適切なセンサによりアーム部３の回動動作を検出し、このセンサからの信号を携帯型ＰＣ１００に伝送し、携帯型ＰＣ１００が選定された眼により観察する状態に適するような画像信号を出力するようにしても良い。このようにアーム部の回動に応じた自動的な切り替えで、使用者は、表示画面の回転動作のための特別な操作をする必要がない。アーム部３の回動動作を検出する適切なセンサとしては、アーム部３と支持機構４との間に設置され、右眼により観察する状態もしくは左眼により観察する状態かを認識する機械的なスイッチであっても良い。また、アーム部３と支持機構４とに夫々適切な伝導体を設置して、両導体間に流れる電流をモニタし、各状態に対応して導通であるもしくは非導通であることを利用することによって各状態を認識するスイッチであっても良い。また、アーム部３並びに／もしくはＬＣＤフレーム部５に地磁気を感知するセンサを所定の位置と方向に固定し、地磁気に対するビューワ部２の方向を感知することでビューワ部２が地平線に対していかなる方向を向いているかを認識するスイッチであっても良い。これにより、両状態にとらわれず、また頭部の地平線に対する方向を加味して使用者にとって適切な画像を表示することもできる。また、アーム部３もしくは支持機構４の一方に磁石を所定の位置と方向に固定し、他方に磁気を感知するセンサを所定の位置と方向に固定することで支持機構４に対するアーム部３の位置を検出するスイッチであっても良い。
【０１３１】
上記のようなセンサを設ける代わりに、表示画面の１８０度回転動作は、アーム部３に設けられたボタン部材６５により押圧されるメイン回路基板２０内のスイッチ２６を適切に操作することで、アーム部３並びに／もしくはＬＣＤフレーム部５に内蔵された回路基板が、左眼により観察する状態に適するような画像を表示するようにしても良い。
【０１３２】
また、表示画面の１８０度回転動作は、アーム部３に設けられたボタン部材６５により押圧されるメイン回路基板２０内のスイッチ２６を適切に操作することで、所定の信号を携帯型ＰＣ１００に伝送し、携帯型ＰＣ１００が左眼により観察する状態に適するような画像信号を出力するようにしても良い。
【０１３３】
上述したように、耳当て部４６，４７に夫々イヤホンを設置する場合、ステレオサウンドや３Ｄサラウンド等のような左右に固有の信号を有する音声信号についても、一方の眼により観察する状態から他方の眼により観察する状態への変換に対応して左右の信号が入れ替わるようにすることが好ましい。
【０１３４】
アーム部３が第１の位置Ｐｒもしくは第２の位置Ｐｌに位置して使用者が頭部装着型表示装置１を装着する時において、頭部装着型表示装置１に対して、一定時間、画像信号及び音声信号が入力されない場合、一定時間、画像信号は入力されないが音声信号は入力される場合、もしくは、弾力的に耳当て部４６，４７を頭部に押し当てている板状部材４９が押し広げられる場合、アーム部３が、アーム部３と支持機構４とを回動可能に接続する適切なジョイントに設けられたバネやモータを用いて自動的に中心位置Ｐｃへと回動し、並びに／もしくはビューワ部２が、ビューワ部２とアーム部３とを回動可能に接続する適切なジョイントに設けられたバネやモータを用いて自動的に頭部から遠ざかるように回動するようにしても良い。これにより、使用者が、頭部装着型表示装置１からの映像を必要としなくなる時に、外界の視界を遮ることがない。また、不用意な外力が加わったような場合にも、ビューワ部２を使用者の顔面を圧迫することがなく、かつ頭部装着型表示装置１が破損することが防止される。また、頭部正面に十分な空間を取ることができることで、ある種の作業を快適に行うことができる。
【０１３５】
アーム部３が、中心位置Ｐｃに位置する場合並びに／もしくはビューワ部２が、アーム部３に対して頭部から遠ざかるように回動した位置にある場合、頭部装着型表示装置１の画像表示に関わる電力を要求する装置には電力が、供給されなくなるように構成することが望ましい。また、同時に、頭部装着型表示装置１の音声に関わる電力を要求する装置には、電力が供給されてもされなくても良い。これは、頭部装着型表示装置１からの画像を観察する必要がなく、周囲の視界を得る等のために、使用者が、ビューワ部２を視界から遠ざけるような動作を行った後に、消し忘れ等から不用意に電力を消耗することがないようにするためである。
【０１３６】
アーム部３が、中心位置Ｐｃに位置する場合並びに／もしくはビューワ部２が、アーム部３に対して頭部から遠ざかるように回動した位置にある場合において、画像信号が頭部装着型表示装置１に入力されるとき、モータ等を用いて自動的にビューワ部２が、使用者が頭部装着型表示装置１からの画像を観察できるような眼前の位置にせり出すようにしても良い。
【０１３７】
また、アーム部３が、中心位置Ｐｃに位置する場合並びに／もしくはビューワ部２が、アーム部３に対して頭部から遠ざかるように回動した位置にあるとき、頭部装着型表示装置１の音声に関わる電力を要求する装置に電力が供給されるような装置において、画像信号が入力される場合に、耳当て部４６，４７のイヤホンから、画像信号の入力を知らせる音声メッセージを使用者に聴き取らせ、手動によりビューワ部２を眼前にセットするようにしても良い。
【０１３８】
また、ＬＥＤ１６からＬＣＤ１３へ向かう光の一部の強度等をモニタする第１のセンサが所定の位置に配置されても良い。また、ＬＣＤ１３からメインプリズム３２へ向かう光の一部の強度等をモニタする第２のセンサが所定の位置に配置されても良い。第１及び第２のセンサとの少なくとも１つを配置させれば、 ＬＥＤ１６から順次出射するＲ，Ｇ，Ｂの各色の強度と波長を制御することができる。これによって、鮮明な画像を作り出すことができる。また、 ＬＥＤの経年劣化をモニタすることができる。
【０１３９】
次に、頭部装着型表示システムの第２の実施の形態を図２４を参照して説明する。第１の実施の形態の頭部装着型表示システムと異なる点は、身に付けることが可能な中継ボックス７３を介して頭部装着型表示装置１と携帯型ＰＣ１００とを接続していることである。
【０１４０】
この構成では、頭部装着型表示装置１から延出しているメインケーブル６６を中継ボックス７３に接続し、さらに、この中継ボックスの入力端子を、携帯型ＰＣ１００の所定のコネクタに接続されるコネクタ７４（ＵＳＢコネクタ並びに／もしくはＰＳ／２コネクタ）に所定のケーブルを介して接続できる。また、携帯型ＰＣ１００の所定のスロットに挿入されるＰＣカード７５と、イヤホン７６と、マイク７７と、電源を供給するＡＣアダプタ７８と、端子７９とを夫々所定のケーブルを介して中継ボックス７３に接続できる。ＰＣカード２００と中継ボックス７３とはインテリジェントインタフェースを構成する。
【０１４１】
携帯型ＰＣ１００には、ＰＣカード２００を認識すると携帯型ＰＣ１００本体のＶＧＡのコントロールや、表示パネルの電圧をオフするデバイスドライバ７２がインストールされている。尚、この中継ボックス７３は、電源を供給するバッテリーが内蔵されていても良い。
【０１４２】
このような接続において、 ＰＣカード２００より画像信号と電力とが、夫々頭部装着型表示装置１に供給できる。また、ＰＣカード２００より画像信号が、また、ＡＣアダプタ７８もしくはバッテリーより電力が、夫々頭部装着型表示装置１に供給できる。また、 ＰＣカード２００より画像信号が、コネクタ７４より電力が、夫々供給できる。また、 ＰＣカード２００より画像信号と電力とが供給でき、コネクタ７４として使用されるＵＳＢコネクタより音声信号が供給できる。また、 ＰＣカード２００より画像信号が、コネクタ７４より電力が、また、携帯型ＰＣ１００のマイクジャックもしくはスピーカージャックに接続され得る端子７６より音声信号が夫々中継ボックス７３を介して供給できる。このように、信号が伝送される経路と電力が伝送される経路とを様々に構成することができる。
【０１４３】
このように接続して使用することにより、以下に一例を説明するように、頭部装着型表示装置１は、汎用性良く画像信号及び音声信号を利用することができる。上記中継ボックス７３は、上述したように様々な液晶ディスプレイ用の信号形式（ＴＭＤＳ，ＬＶＤＳ，ＧＶＩＦ）のディジタル画像信号をＰＣカード２００から入力し、頭部装着型表示装置１にて取り扱えるように変換して出力することができる。また、入力されたディジタル信号をアナログ信号に変換して出力することができる。即ち、中継ボックス７３は実質的に携帯型ＰＣ１００と頭部装着型表示装置１との間に位置し、頭部装着型表示装置１が、多くの種類の信号を扱うことができるようにサポートする。
【０１４４】
上記中継ボックス７３は、内蔵のメモリを有してメモリ機能をもつこともできるし、着脱可能な機能を備えた小型メモリを用いることもできる。特定の作業等を行う際に、この内蔵のメモリもしくは着脱可能な情報記録媒体に、この作業の操作手順を記録しておき、適宜参照しながら作業を行うことに使用しても良い。また、個人情報を記録して、各個人に特有の情報を提供することに使用しても良い。
【０１４５】
尚、携帯型ＰＣ１００とＰＣカード２００とを用いずに、携帯に適するようにバッテリーを内蔵した中継ボックス７３と頭部装着型表示装置１とだけを接続することも可能である。携帯型ＰＣ１００を用いる場合には、携帯型ＰＣ１００を所定の位置に設置し、この位置からメインケーブル６６が達することができる範囲でしか使用者は行動することができない。しかしながら、上記のように中継ボックス７３のだけを用いる場合には、使用者は全ての構成要素を身に付けることができるので、ケーブルのとりまわしに苦慮することなく、移動を要する作業に必要な自由度を確保することができる。
【０１４６】
産業上の利用可能性
本発明に係わる頭部装着型表示システムは、例えばパーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のＯＡ機器による画像を表示するための表示装置として用いられる。また、工場内において、必要な情報を視野に表示させつつ作業を行うような用途に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の第１の実施の形態の頭部装着型表示システムを示す概略図。
【図２】 図２は携帯型パーソナルコンピュータのブロック図。
【図３】 図３は頭部装着型表示装置のブロック図。
【図４】 図４は頭部装着型表示装置の一例を示す斜視図。
【図５】 図５は図４に示されている頭部装着型表示装置が頭部に装着されている様子を上方より見た図。
【図６】 図６は図４に示されている頭部装着型表示装置のビューワ部の構成を拡大して示す断面図。
【図７】 図７は図４に示されている頭部装着型表示装置のＬＣＤフレーム部の構成を拡大して示す断面図。
【図８】 図８は図４に示されている頭部装着型表示装置のＬＣＤフレーム部及びメインプリズム部の構成を拡大して示す縦断面図。
【図９】 図９は図４に示されている頭部装着型表示装置内に配置されている電気回路基板の構成を示す図。
【図１０】 図１０は図４に示されている頭部装着型表示装置のメインプリズムとシースループリズムを固定するための構成を示す分解斜視図。
【図１１Ａ】 図１１Ａは図４に示されている頭部装着型表示装置の弾性部材の一例を示す断面図。
【図１１Ｂ】 図１１Ｂは図４に示されている頭部装着型表示装置の弾性部材の他の例を示す断面図。
【図１１Ｃ】 図１１Ｃは図４に示されている頭部装着型表示装置の弾性部材の他の例を示す断面図。
【図１１Ｄ】 図１１Ｄは図４に示されている頭部装着型表示装置の弾性部材の他の例を示す断面図。
【図１２】 図１２は図４に示されている頭部装着型表示装置により外光と重畳して表示される映像の様子を示す図。
【図１３】 図１３は図４に示されている頭部装着型表示装置のアーム部に設けられた揺動機構及びスライド機構の構成を示す断面図。
【図１４】 図１４は別の例の頭部装着型表示装置を装着している様子を示す斜視図。
【図１５】 図１５はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図１６】 図１６はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図１７】 図１７はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図１８】 図１８はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図１９】 図１９はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図２０】 図２０はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図２１】 図２１はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【図２２】 図２２はＰＣカードの他の例を示すブロック図。
【２３Ａ】 図２３Ａは図１４で示された頭部装着型表示装置の代替例の構成を示す図。
【図２３Ｂ】 図２３Ｂは図１４で示された頭部装着型表示装置の他の代替例の構成を示す図。
【図２３Ｃ】 図２３Ｃは図１４で示された頭部装着型表示装置の他の代替例の構成を示す図。
【図２４】 図２４は本発明の第２の実施の形態の頭部装着型表示システムを示す概略図。

Claims (3)

1. 情報処理装置（１００）と頭部装着型表示装置（１）とを具備した頭部装着型表示システムは、信号変換器（２０２）と電力変換器（２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７）との少なくとも一方を有しており、上記情報処理装置（１００）と頭部装着型表示装置（１）とを相互に接続するインテリジェントインタフェース（２００，７３）をさらに具備し、
   画像表示光を発するビューワ部（２）及びこのビューワ部（２）を一端側で支持するアーム部（３）を備えた画像表示機構（２，３）と、このアーム部（３）を他端側で支持するとともに、使用者の頭部に装着可能な支持機構（４）とを具備し、上記アーム部（３）は、中心位置（Ｐｃ）と、この中心位置（Ｐｃ）から約９０°回動された第１の位置（Ｐｒ）と、この中心位置（Ｐｃ）から約−９０°回動された第２の位置（Ｐｌ）との間で回動可能なように支持機構（４）に支持されており、使用者の頭部に支持機構（４）が装着された状態において、上記第１の位置（Ｐｒ）でビューワ部（２）は使用者の一方の眼に対応し、上記第２の位置（Ｐｌ）でビューワ部（２）は使用者の他方の眼に対応することを特徴とする頭部装着型表示システム。
2. 上記支持機構（４）は、装着される頭部の形状に対応した形状の板状部材（４９）と、この板状部材（４９）の一端に設けられた第１の耳当て部（４６）と、板状部材（４９）の他端に設けられた第２の耳当て部（４７）とを有し、上記画像表示機構（２，３）は、第１の耳当て部（４６）に回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載の頭部装着型表示システム。
3. 上記画像表示機構（２，３）は、これの回動に応じて表示する画像を自動的に１８０°回転させる機構を有することを特徴とする請求項１記載の頭部装着型表示システム。
   【技術分野】
   本発明は、頭部装着型表示システム、より詳しくは、信号変換器を介し、情報処理装置と頭部装着型表示装置とを相互に接続するインテリジェントインタフェースをさらに具備する頭部装着型表示システムに関する。

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