JP5699649B2 - 虚像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、観察者の頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置に関する。

従来、眼鏡のような外観を有し、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示素子にて形成された画像を光学系により虚像として観察者に観察させる虚像表示装置（画像表示装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の虚像表示装置は、表示素子（ＬＣＤ等）、駆動回路、及び投射レンズ（対物レンズ）等を有し、眼鏡フレームのテンプルに固定される画像表示ユニットと、眼鏡フレームのフロントに固定される導光板（基板）とを備える。
画像表示ユニット（駆動回路）は、外部からケーブル（信号線）を介して信号を入力し、表示素子に画像光を形成させる。
導光板は、一端側及び他端側に導入ミラー及びコンバイナがそれぞれ設けられている。
導入ミラーは、表示素子から出射され投射レンズにて平行光として投射された画像光が導光板内部で全反射されてコンバイナに導かれるように、当該画像光を反射させる。
そして、コンバイナは、導光板内部での全反射により導かれた画像光を反射させて、導光板外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。

特開２００６−１６２７６７号公報

特許文献１に記載の虚像表示装置では、画像表示ユニットは、テンプルにおいて、導光板に近接した位置に固定されている。そして、外部機器に接続されたケーブルは、テンプルにおける当該位置に固定された画像表示ユニットに直接、接続されている。
すなわち、観察者が虚像表示装置を装着すると、ケーブルが観察者の顔に当たりやすく、観察者に不快感を与えてしまう、という問題がある。

本発明の目的は、使用感を向上させることができる虚像表示装置を提供することにある。

本発明の虚像表示装置は、画像光を出射する表示素子と、画像信号に基づいて、前記表示素子を駆動する回路基板と、前記回路基板に接続し、外部からの前記画像信号を前記回路基板に入力させる信号線と、前記表示素子からの画像光を投射する投射レンズと、前記投射レンズからの画像光を内部に取り込んだ後、外部の所定位置に導く導光板と、前記表示素子、前記回路基板、及び前記投射レンズが収納される収納空間、及び前記収納空間に連通し、前記信号線の一部が収納される第１空間を内部に有する収納部材と、ヒンジ機構を介して前記収納部材に回動自在に取り付けられるとともに、前記ヒンジ機構を介して前記第１空間に連通する第２空間を内部に有するテンプルとを備え、前記信号線は、前記第１空間から前記ヒンジ機構を介して前記第２空間に引廻され、前記信号線の一部は、弾性変形により撓んだ状態で前記第１空間に収納され、当該撓んだ部分が前記収納部材に対する前記ヒンジ機構を介した前記テンプルの回動に連動して前記第１空間で回転することを特徴とする。

本発明では、信号線は、上述したように、回路基板等が収納される収納部材内部（収納空間、第１空間）からヒンジ機構を介してテンプル内部（第２空間）に引廻されている。
このことにより、例えば、テンプルにおける収納部材に取り付けられる一端側とは反対側の他端側から、第２空間に引廻された信号線を外部に出すように構成すれば、観察者が虚像表示装置を装着した際に、信号線が観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがない。すなわち、虚像表示装置の使用感を向上させることができる。

ところで、テンプルは、ヒンジ機構を介して収納部材に回動自在に取り付けられている。このため、テンプルを回動させた場合には、収納部材とテンプルとの接続位置に位置する部分の信号線に負荷が掛かりやすく、信号線に断線が生じる恐れがある。
本発明では、信号線の一部が弾性変形により撓んだ状態で第１空間に収納されているので、テンプルの回動に応じて信号線に掛かる負荷を当該信号線の撓みにより軽減でき、信号線の断線を良好に防止できる。

本発明の虚像表示装置では、前記撓んだ部分は、Ｕ字状を有することが好ましい。
ところで、第１空間に収納される信号線の一部を上述したように弾性変形によりＵ字状に撓ませた場合には、Ｕ字状の部分がテンプルの回動に連動して回転しやすいものとなる。
本発明では、Ｕ字状の部分がテンプルの回動に連動して第１空間で回転するように構成されている。言い換えれば、第１空間は、Ｕ字状の部分がテンプルの回動に連動して回転する際に、収納部材の内面等に機械的に干渉して回転が規制されることなく、回転を許容できる大きさに設定されている。

本発明の虚像表示装置では、前記導光板は、前記投射レンズに対向して配設され、前記投射レンズからの画像光を前記導光板内部に取り込む画像取込部と、前記投射レンズの光軸に直交する平坦状に形成され互いに平行となる一対の全反射面を有し、前記導光板内部に取り込まれた画像光を前記一対の全反射面での全反射により前記画像取込部から離間する方向に導く全反射部と、前記全反射部にて導かれた画像光を外部の前記所定位置に導く画像取出部とを備えることが好ましい。

本発明では、導光板が上述した画像取込部、全反射部、及び画像取出部を備えるので、表示素子に形成された画像の他、外界像をも観察者に観察させることができ、シースルー型の虚像表示装置を構成することができる。

本発明の虚像表示装置では、前記回路基板は、前記収納空間内部で前記表示素子及び前記投射レンズに対して上方側及び下方側のいずれか一方の側に配設され、前記信号線は、前記第１空間から前記第２空間に向けて、前記ヒンジ機構における前記一方の側を介して引廻されていることが好ましい。
ところで、例えば、回路基板が表示素子及び投射レンズに対して上方側に配設され、信号線が第１空間から第２空間に向けてヒンジ機構における下方側を介して引廻された場合には、以下に示す不具合が生じる恐れがある。
すなわち、上述したように信号線の一部を弾性変形によりＵ字状に撓ませた状態で第１空間に収納した場合には、Ｕ字状の部分が斜めに歪んだ状態となる。
このようにＵ字状の部分が斜めに歪んだ状態では、収納部材の内面等に機械的に干渉しやすいため、第１空間を必要以上に大きい空間に設定する必要がある。すなわち、収納部材が大型化し、ひいては、虚像表示装置が大型化してしまう。

本発明では、回路基板の配設位置と信号線におけるヒンジ機構を通る位置とが上方側及び下方側のいずれか一方の側に設定されている。
このことにより、Ｕ字状の部分が斜めに歪むことを防止できる。
すなわち、Ｕ字状の部分が収納部材の内面等に機械的に干渉し難いものとし、第１空間を不要に大きい空間に設定する必要がなく、収納部材及び虚像表示装置の小型化が図れる。
また、第１空間に収納される信号線の一部は、弾性変形により上下方向に折り曲げられて撓んだ状態となるため、自重の影響により、斜めに傾くことも防止でき、収納部材の内面等に機械的に干渉し難い構成を実現できる。

本発明の虚像表示装置では、前記ヒンジ機構は、前記収納部材に対して前記テンプルを回動させる回動軸と、前記収納部材に設けられ、前記回動軸を支持する支持部と、前記テンプルに設けられ、前記回動軸が挿通される挿通孔を有し、前記回動軸に回動自在に軸支される軸支部と、前記回動軸及び前記テンプル間に架設され、前記テンプルを前記回動軸に近接する方向に付勢する付勢部材とを備え、前記収納部材及び前記テンプルには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記テンプルを回動させた際に、互いに当接する第１当接部及び第２当接部がそれぞれ設けられ、前記挿通孔は、前記第１当接部及び前記第２当接部の当接位置を通り前記回動軸に平行となる仮想的な第２の軸を中心とする回転方向に延びるトラック孔で構成されていることが好ましい。

本発明では、ヒンジ機構が上述したように構成されているので、観察者に虚像表示装置が装着された状態では、付勢部材による付勢力により、テンプルを観察者の頭部に所定の力で押え付けることができる。すなわち、観察者の頭部にテンプルをフィットさせ、観察者による虚像表示装置の装着感を向上させることができる。
また、ヒンジ機構が上述したように構成されているので、テンプルは、上述した回動軸を中心とした回動の他、上述した第２の軸を中心とした回動も可能となる。すなわち、テンプルの回動角度（回動範囲）が大きいものとなる。
このようにテンプルの回動角度を大きいものとした場合であっても、例えば、第１空間に収納された信号線の一部を弾性変形により撓んだ状態とすれば、信号線の断線を良好に防止できる。

本実施形態における虚像表示装置の外観を示す斜視図。 本実施形態における虚像表示装置の構成を示す分解斜視図。 本実施形態における虚像表示装置の内部構成を示す斜視図。 本実施形態における導光板の構成を示す図であり、＋Ｚ軸側から導光板を見た図。 本実施形態における導光板の構成を示す図であり、導光板をＹ軸に沿う下方側から見た図。 本実施形態におけるヒンジ機構の構成を示す分解斜視図。 本実施形態における付勢部材の機能を説明するための図であり、第１，第２当接部が互いに当接した際での付勢部材の状態を示す図。 本実施形態における付勢部材の機能を説明するための図であり、第１，第２当接部が互いに当接した状態から、さらにテンプルを拡げる方向に回動させた際での付勢部材の状態を示す図。 本実施形態におけるテンプルを回動させた際でのハーネスにおけるＵ字状の部分の回転動作を説明するための図。 本実施形態におけるテンプルを回動させた際でのハーネスにおけるＵ字状の部分の回転動作を説明するための図。 本実施形態におけるテンプルを回動させた際でのハーネスにおけるＵ字状の部分の回転動作を説明するための図。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
〔１．虚像表示装置の構成〕
図１は、虚像表示装置１の外観を示す斜視図である。
図２は、虚像表示装置１の構成を示す分解斜視図である。
図３は、虚像表示装置１の内部構成を示す斜視図である。
なお、図１ないし図３では、説明の便宜上、後述する投射レンズ８１の光軸Ａｘ（図２）に平行となる軸をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する水平軸をＸ軸、Ｚ軸に直交する鉛直軸をＹ軸とする。以降の図も同様である。また、Ｚ軸において、観察者側を−Ｚ軸側、観察者から離間する側を＋Ｚ軸側とする。
そして、図１ないし図３は、−Ｚ軸側から見た図である。また、図２及び図３は、説明の便宜上、観察者の左目に対応する側のみを示している。さらに、図２では、説明の便宜上、回路基板９及びハーネスＨの図示を省略している。

虚像表示装置１は、図１ないし図３に示すように、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、当該虚像表示装置１を装着した観察者に対して虚像による画像光を認識させる。また、本実施形態の虚像表示装置１は、外界像をシースルーで観察させることができるシースルー型の虚像表示装置で構成されている。
この虚像表示装置１は、図１ないし図３に示すように、画像形成装置２（図２、図３）と、導光板３と、リム４と、収納部材としてのカバー５と、テンプル６とを備える。
なお、画像形成装置２、導光板３、カバー５、及びテンプル６は、図１ないし図３に示すように、虚像表示装置１を装着する観察者の左目及び右目にそれぞれ対応して一対設けられ、ＹＺ平面を基準として対称（左右対称）となるように配設されている。
一対の画像形成装置２、一対の導光板３、一対のカバー５、及び一対のテンプル６については、左右で同一の構成を有しているため、以下では、観察者の左目に対応する側のみを説明する。

〔２．画像形成装置の構成〕
画像形成装置２は、画像光を形成して投射する部材であり、図２または図３に示すように、表示素子７と、投射光学装置８と、回路基板９（図３）とを備える。
表示素子７は、図２または図３に示すように、入射した光を変調して画像光を形成する透過型の液晶表示デバイス７１と、液晶表示デバイス７１の光入射側に取り付けられ、液晶表示デバイス７１に対して光を出射するバックライト７２（図２）とを備える。
投射光学装置８は、図２または図３に示すように、表示素子７から出射された画像光を平行光として投射する投射レンズ８１（図２）と、投射レンズ８１を内部に収納する鏡筒８２とを備える。
そして、表示素子７は、図２または図３に示すように、取付部材７Ａを介して、鏡筒８２における−Ｚ軸側の端面に固定される。

回路基板９は、ＩＣ(Integrated Circuit)チップ等の半導体装置が実装され、信号線としてのハーネスＨ（図３）を介して外部から入力した画像信号に基づいて、液晶表示デバイス７１を駆動し、画像信号に基づく画像光を液晶表示デバイス７１に形成させる。
そして、回路基板９は、図３に示すように、表示素子７及び投射光学装置８の上方側に取り付けられる。
また、各部材７〜９が一体化された画像形成装置２は、図３に示すように、鏡筒８２を介してリム４に固定される。

〔３．導光板の構成〕
図４は、導光板３の構成を示す図である。具体的に、図４（Ａ）は＋Ｚ軸側から導光板３を見た図であり、図４（Ｂ）は導光板３をＹ軸に沿う下方側から見た図である。
導光板３は、光透過性を有する樹脂材料等から構成され、画像形成装置２から投射された画像光を内部に取り込んだ後、外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。
この導光板３は、図２または図４に示すように、画像取込部３１と、全反射部３２と、画像取出部３３とが一体形成されたものであり、Ｙ軸に沿う方向から見た場合に略等脚台形状に形成されている。
画像取込部３１は、図２または図４に示すように、Ｙ軸に沿って延びる略三角柱状に形成され、虚像表示装置１を組み立てた状態で、他方の導光板３から離間する側に位置付けられる。
そして、画像取込部３１は、虚像表示装置１を組み立てた状態で、投射光学装置８に対向して配設され、投射光学装置８から投射された画像光を導光板３内部に取り込む。

この画像取込部３１の外面には、図４に示すように、光入射面３１１と、第１反射面３１２とが形成されている。
光入射面３１１は、ＸＹ平面に平行となる平坦状に形成され、投射レンズ８１に対向して当該投射レンズ８１から投射された画像光が入射される面である。
第１反射面３１２は、光入射面３１１に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状の斜面にアルミ蒸着等の成膜を施すことにより形成され、光入射面３１１を介して画像取込部３１内部に取り込まれた画像光を全反射部３２に向けて反射させる。

全反射部３２は、図２または図４に示すように、ＸＹ平面に沿って延出する矩形板体形状を有し、画像取込部３１に一体形成されている。
そして、全反射部３２は、図４に示すように、第１，第２全反射面３２１，３２２を有し、第１反射面３１２にて反射された画像光を第１，第２全反射面３２１，３２２での全反射により画像取込部３１から離間する方向（他方の導光板３に近接する側）に導く。
第１全反射面３２１は、光入射面３１１を延長させた（ＸＹ平面に平行となる（光軸Ａｘに直交する））平面で構成され、−Ｚ軸側に位置する。
第２全反射面３２２は、第１全反射面３２１に平行となる平坦状に形成され、＋Ｚ軸側に位置する。
なお、第１，第２全反射面３２１，３２２としては、表面上にミラーやハーフミラー等を施すことなく空気との界面により画像光を全反射させて導くものに限らず、第１，第２全反射面３２１，３２２の全体または一部にミラーコートや、ハーフミラー膜が形成されてなされる反射も含むものとする。例えば、画像光の入射角度が全反射条件を満たした上で、第１，第２全反射面３２１，３２２の全体または一部にミラーコート等が施され、実質的に全ての画像光を反射させる場合も含まれる。また、十分な明るさの画像光を得られるのであれば、多少透過性のあるミラーによって第１，第２全反射面３２１，３２２の全体または一部がコートされていてもよい。

画像取出部３３は、図２または図４に示すように、画像取込部３１と同様のＹ軸に沿って延びる略三角柱形状を有し、全反射部３２に一体形成され、虚像表示装置１を組み立てた状態で他方の導光板３に近接する側に位置付けられる。
そして、画像取出部３３は、全反射部３２にて導かれた画像光を反射により外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。
この画像取出部３３の外面には、図４に示すように、光出射面３３１と、第２反射面３３２とが形成されている。

光出射面３３１は、第１全反射面３２１を延長させた平面で構成されている。
第２反射面３３２は、光出射面３３１に対向し、ＸＹ平面に対して傾斜する平坦状に形成され、全反射部３２にて導かれた画像光を反射により外部の所定位置（観察者の左目または右目）に導く。
この第２反射面３３２は、ハーフミラー等で構成され、画像光を反射するとともに、外界像も透過可能に構成されている。
なお、画像取出部３３としては、全反射部３２にて導かれた画像光を外部の所定位置に導く機能を有していれば、ハーフミラー等の第２反射面３３２に限らず、偏光ビームスプリッターや、ホログラム回折格子等を採用しても構わない。

〔４．リムの構成〕
リム４は、光透過性を有する樹脂材料等から構成され、左右対称となる形状を有し、一対の導光板３の画像取出部３３同士が互いに近接する状態で一対の導光板３を保持する（一体化する）。
このリム４は、図２に示すように、上フレーム部４１と、一対の下フレーム部４２と、架設部４３が一体形成されたものである。
上フレーム部４１は、Ｘ軸に沿って延びる断面略矩形状の部材であり、一対の導光板３の上方側を支持する。
一対の下フレーム部４２は、Ｘ軸に沿って延びる断面略矩形状の部材であり、上フレーム部４１に対して下方側に配設されるとともに、互いにＸ軸に沿って並設され、一対の導光板３の下方側をそれぞれ支持する。
また、上フレーム部４１及び下フレーム部４２には、各部材７〜９が一体化された画像形成装置２が鏡筒８２を介して固定される。

架設部４３は、リム４の中央部分に位置し、上フレーム部４１及び一対の下フレーム部４２間に架設されている。
この架設部４３には、図１ないし図３に示すように、一対の下フレーム部４２の間から上方側にかけてＺ軸に沿う方向から見て略円弧状に切り欠かれた切り欠き部４３１が形成されている。
そして、この切り欠き部４３１には、観察者に虚像表示装置１が装着された状態で、観察者の鼻に当接する鼻パッド４３１Ａ（図１）が着脱自在に取り付けられている。
また、架設部４３における−Ｚ軸側の左右両端部には、図２に示すように、一対の導光板３における各第２反射面３３２に対応した斜面４３２がそれぞれ形成されている。
そして、導光板３は、上フレーム部４１、下フレーム部４２、及び架設部４３で囲まれるコ字状内側部分を埋めるように嵌合され、上フレーム部４１、下フレーム部４２、及び斜面４３２に接着剤を介して接合される。

〔５．カバーの構成〕
カバー５は、図１ないし図３に示すように、他方のカバー５から離間する側に位置する第１カバー部５Ａと、他方のカバー５に近接する側に位置する第２カバー部５Ｂとを組み合わせることで構成され、内部が中空のＺ軸に沿って延びる全体略直方体形状を有する。
そして、このカバー５は、リム４の上フレーム部４１及び下フレーム部４２に固定され、画像形成装置２、導光板３の一部（画像取込部３１）、及びリム４の一部（上フレーム部４１及び下フレーム部４２の端部側）を覆う。

また、カバー５の内部には、図３に示すように、画像形成装置２、導光板３の一部、及びリム４の一部が収納される収納空間Ｓｐ０の他、第１空間Ｓｐ１が設けられている。
第１空間Ｓｐ１は、収納空間Ｓｐ０に連通し、収納空間Ｓｐ０の−Ｚ軸側に設けられている。
また、カバー５において、−Ｚ軸側の端部におけるＹ軸に沿う方向の略中央部分には、図１ないし図３に示すように、外部と第１空間Ｓｐ１とを連通する第１取付用孔５１が形成されている。

〔６．テンプルの構成〕
テンプル６は、図１ないし図３に示すように、他方のテンプル６から離間する側に位置する第１テンプル部６Ａと、他方のテンプル６に近接する側に位置する第２テンプル部６Ｂとを組み合わせることで構成され、内部が中空となり曲線的に延びる形状を有する。
そして、テンプル６は、一端側（＋Ｚ軸側の端部）が後述するヒンジ機構１０を介してカバー５に対して回動自在に取り付けられ、虚像表示装置１が観察者に装着された際に、観察者の耳に係止される。
なお、本実施形態のテンプル６は、図１に示す状態（後述する第１，第２当接部１５，１６が互いに当接した状態）において、一端側から他端側に向けて、−Ｚ軸側に延びながら下方側に緩やかに曲がるとともに、他方のテンプル６に近接する側に緩やかに曲がるように形成されている。
すなわち、テンプル６は、虚像表示装置１が観察者に装着された際に、観察者の頭部に倣う形状を有する。

また、テンプル６において、一端側におけるＹ軸に沿う方向の略中央部分には、図３に示すように、カバー５の第１取付用孔５１に対応させて、外部と内部（第２空間Ｓｐ２（図３））とを連通する第２取付用孔６１が形成されている。
なお、第２取付用孔６１は、第１，第２テンプル部６Ａ，６Ｂを組み合わせることで構成されるものであり、図３では、第１テンプル部６Ａに形成された第２取付用孔６１の一部のみを図示している。

そして、第１，第２空間Ｓｐ１，Ｓｐ２は、カバー５に対し後述するヒンジ機構１０を介してテンプル６が取り付けられることで、第１取付用孔５１、ヒンジ機構１０、及び第２取付用孔６１を介して、互いに連通する。
また、テンプル６において、他端の下方側には、図３に示すように、ハーネスＨの外径と略同一の内径を有する取出用孔６２が形成されている。
なお、取出用孔６２は、第１，第２テンプル部６Ａ，６Ｂを組み合わせることで構成されるものであり、図３では、第１テンプル部６Ａに形成された取出用孔６２の一部のみを図示している。

〔７．ヒンジ機構の構成〕
図５は、ヒンジ機構１０の構成を示す分解斜視図である。
ヒンジ機構１０は、図３または図５に示すように、回動軸１１（図３）と、一対の支持部１２と、一対の軸支部１３と、付勢部材１４（図３）とを備える。
回動軸１１は、図３に示すように、円柱状に形成され、カバー５に対してテンプル６を回動させる軸である。
一対の支持部１２は、図３または図５に示すように、カバー５に設けられている。
具体的に、一対の支持部１２は、カバー５において、第１取付用孔５１の縁部分からＸＺ平面に平行となるように第１空間Ｓｐ１に向けて突出する板体状に形成され、Ｙ軸に沿って並設されている。

また、一対の支持部１２には、図５に示すように、回動軸１１が支持される支持用孔１２１がそれぞれ形成されている。
なお、一対の支持部１２（支持用孔１２１）は、第１，第２カバー部５Ａ，５Ｂを組み合わせることで構成されるものであり、図３または図５では、第１カバー部５Ａに形成された一対の支持部１２（支持用孔１２１）の一部のみを図示している。
そして、一対の支持部１２は、各支持用孔１２１にて回動軸１１をＹ軸に沿う状態で支持する。

ここで、第１カバー部５Ａには、図５に示すように、一対の支持部１２間に架設され、Ｙ軸に沿う方向から見て支持用孔１２１に対して他方のカバー５から離間する側に第１当接部１５が形成されている。
第１当接部１５は、Ｙ軸に沿う方向から見た場合に、第１カバー部５Ａの内面からＸ軸に沿う方向に突出し、先端部分が−Ｚ軸側に曲がった略Ｌ字形状を有する（図６参照）。
また、第１当接部１５において、−Ｚ軸側に曲がった部分の先端は、Ｙ軸に沿う方向から見て、−Ｚ軸側に凸となる断面略円弧状となるように形成されている。

一対の軸支部１３は、図３または図５に示すように、テンプル６に設けられている。
具体的に、一対の軸支部１３は、第１テンプル部６Ａにおいて、第２取付用孔６１の縁部分からＸＺ平面に平行となるように外部に向けて突出する略円板状に形成され、Ｙ軸に沿って並設されている。
ここで、一対の軸支部１３の離間寸法は、一対の支持部１２の離間寸法よりも小さく設定されている。
そして、一対の軸支部１３は、カバー５に対してテンプル６が取り付けられた状態で、第１取付用孔５１を介して一対の支持部１２間に配設される。

また、一対の軸支部１３には、図５に示すように、回動軸１１が挿通される挿通孔１３１がそれぞれ形成されている。
これら挿通孔１３１は、カバー５に対してテンプル６が取り付けられた状態で、第１当接部１５における−Ｚ軸側に曲がった部分の先端（第１当接部１５と後述する第２当接部１６（図５）との当接位置）を通り、Ｙ軸に平行となる仮想的な第２の軸ＶＡ（図６参照）を中心とする回転方向に沿って延びるトラック孔で構成されている。

そして、テンプル６は、上述したヒンジ機構１０を介してカバー５に取り付けられることで、回動軸１１（Ｙ軸に沿う軸）を中心として、拡がる方向（他方のテンプル６から離間する方向）及び狭まる方向（他方のテンプル６に近接する方向）に回動することとなる（図７〜図９参照）。
ここで、テンプル６において、一対の軸支部１３には、図５に示すように、Ｙ軸に沿う方向から見て挿通孔１３１に対して他方のテンプル６から離間する側に第２当接部１６がそれぞれ形成されている。
第２当接部１６は、軸支部１３の外縁から突出し、テンプル６を拡げる方向に回動させた際に、第１当接部１５（−Ｚ軸側に曲がった部分の先端）に当接する部分である。

また、下方側の軸支部１３には、図５に示すように、Ｙ軸に沿う方向から見て挿通孔１３１に対して他方のテンプル６に近接する側にＶ字状の切り欠き部１３２が形成されている。
この切り欠き部１３２は、第１，第２テンプル部６Ａ，６Ｂが組み合わされ、第２テンプル部６Ｂに形成された押え板１３３（図７〜図９参照）との間で、ハーネスＨが挿通される孔１３４を構成する部分である。

図６は、付勢部材１４の機能を説明するための図である。具体的に、図６は、ヒンジ機構１０をＸＺ平面で切断した断面図である。また、図６（Ａ）は第１，第２当接部１５，１６が互いに当接した際での付勢部材１４の状態を示す図であり、図６（Ｂ）は第１，第２当接部１５，１６が互いに当接した状態から、さらにテンプル６を拡げる方向に回動させた際での付勢部材１４の状態を示す図である。
付勢部材１４は、図３または図６に示すように、引張コイルバネで構成され、一端及び他端が回動軸１１及び第１テンプル部６Ａにそれぞれ取り付けられ、テンプル６を回動軸１１に近接する方向（テンプル６を狭める方向（他方のテンプル６に近接する方向））に付勢する。

上述した付勢部材１４を用いることで、テンプル６は、以下に示すように回動する。
すなわち、テンプル６は、回動軸１１を中心として拡がる方向に回動すると、第１当接部１５に第２当接部１６が当接する（図６（Ａ））。
そして、テンプル６は、図６（Ａ）に示す状態から、拡がる方向に押圧されると、付勢部材１４による付勢力に抗して、挿通孔１３１内部での回動軸１１の位置を変更させながら、第２の軸ＶＡを中心として回動する。
したがって、テンプル６は、観察者に虚像表示装置１が装着された状態では、付勢部材１４による付勢力により、観察者の頭部に所定の力を及ぼす。

〔８．ハーネスの収納状態〕
次に、カバー５、ヒンジ機構１０、及びテンプル６内部でのハーネスＨの収納状態について説明する。
回路基板９に接続されたハーネスＨの一端側は、図３に示すように、回路基板９から−Ｚ軸側に引廻され、弾性変形により撓んだ状態で、第１空間Ｓｐ１に収納される。
具体的に、ハーネスＨの一端側は、回路基板９が配設される上方側から下方側に向けて弾性変形により折り曲げられ、さらにＵ字形状を有するように上方側に向けて弾性変形により折り曲げられる。

そして、第１空間Ｓｐ１で上方側に向けて折り曲げられたハーネスＨは、孔１３４（図７〜図９参照）に挿通された後、図３に示すように、−Ｚ軸側に弾性変形によりさらに折り曲げられ、一対の軸支部１３間の上方側を介して、第２空間Ｓｐ２に引廻される。
ここで、第１テンプル部６Ａには、図３または図５に示すように、一対の軸支部１３間を上方側及び下方側に区画する区画板６３が形成されている。
すなわち、ハーネスＨは、上方側の軸支部１３及び区画板６３間を介して、第２空間Ｓｐ２に引廻される。
そして、第２空間Ｓｐ２に引廻されたハーネスＨは、テンプル６内部に適宜、固定されながら、図３に示すように、第２空間Ｓｐ２の形状に倣って−Ｚ軸側に引廻され、取出用孔６２を介して外部に出される。

図７ないし図９は、テンプル６を回動させた際でのハーネスＨにおけるＵ字状の部分ＨＵの回転動作を説明するための図である。
Ｕ字状の部分ＨＵは、図７ないし図９に示すように、一端Ｃ１側が回路基板９に接続され、他端Ｃ２側が孔１３４に挿通されている。
そして、Ｕ字状の部分ＨＵは、回動軸１１を中心としてテンプル６を回動させた際に、当該テンプル６の回動に連動して、Ｕ字形状が歪むことなく、一端Ｃ１を中心として回転する。
なお、本実施形態では、図７ないし図９に示すように、Ｕ字状の部分ＨＵの一端Ｃ１と、回動軸１１とは、Ｙ軸に沿う方向から見て、Ｚ軸に略沿うように設定されている。また、Ｕ字状の部分ＨＵは、テンプル６の回動に連動して、ＹＺ面に対して鋭角をなす範囲内で回転するように設定されている。
以上、回動軸１１を中心としてテンプル６を回動させた際のＵ字状の部分ＨＵの回転動作を説明したが、第２の軸ＶＡを中心としてテンプル６を回動させた際でもＵ字状の部分ＨＵは同様に動作するものである。

上述した実施形態によれば、以下の効果がある。
本実施形態では、ハーネスＨは、回路基板９等が収納されるカバー５内部（収納空間Ｓｐ０、第１空間Ｓｐ１）からヒンジ機構１０を介してテンプル６内部（第２空間Ｓｐ２）に引廻され、テンプル６の他端側に形成された取出用孔６２から外部に取り出されている。
このことにより、観察者が虚像表示装置１を装着した際に、ハーネスＨが観察者の顔に当たることがなく、観察者に不快感を与えることがない。すなわち、虚像表示装置１の使用感を向上させることができる。

また、導光板３が画像取込部３１、全反射部３２、及び画像取出部３３を備えるので、表示素子７に形成された画像の他、外界像をも観察者に観察させることができ、シースルー型の虚像表示装置１を構成することができる。
さらに、ハーネスＨの一部が弾性変形により撓んだ状態で第１空間Ｓｐ１に収納されているので、テンプル６の回動に応じてハーネスＨに掛かる負荷を当該ハーネスＨの撓みにより軽減でき、ハーネスＨの断線を良好に防止できる。

また、Ｕ字状の部分ＨＵがテンプル６の回動に連動して回転するように構成されている。言い換えれば、第１空間Ｓｐ１は、Ｕ字状の部分ＨＵがテンプル６の回動に連動して回転する際に、カバー５の内面等に機械的に干渉して回転が規制されることなく、回転を許容できる大きさに設定されている。
このため、テンプル６の回動時に、カバー５の内面等にてＵ字状の部分ＨＵの回転が規制されてハーネスＨに負荷が掛かることがなく、ハーネスＨの断線をさらに良好に防止できる。

さらに、回路基板９の配設位置とハーネスＨにおけるヒンジ機構１０を通る位置とが上方側に設定されている。
このことにより、Ｕ字状の部分ＨＵが斜めに歪むことを防止できる。
すなわち、Ｕ字状の部分ＨＵがカバー５の内面等に機械的に干渉し難いものとし、第１空間Ｓｐ１を不要に大きい空間に設定する必要がなく、カバー５及び虚像表示装置１の小型化が図れる。
また、第１空間Ｓｐ１に収納されるハーネスＨの一部（Ｕ字状の部分ＨＵ）は、弾性変形により上下方向に折り曲げられて撓んだ状態となるため、自重の影響により、斜めに傾くことも防止でき、カバー５の内面等に機械的に干渉し難い構成を実現できる。

さらに、ヒンジ機構１０が上述したように構成されているので、観察者に虚像表示装置１が装着された状態では、付勢部材１４による付勢力により、テンプル６を観察者の頭部に所定の力で押え付けることができる。すなわち、観察者の頭部にテンプル６をフィットさせ、観察者による虚像表示装置１の装着感を向上させることができる。
また、ヒンジ機構１０が上述したように構成されているので、テンプル６は、回動軸１１を中心とした回動の他、第２の軸ＶＡを中心とした回動も可能となる。すなわち、テンプル６の回動角度が大きいものとなる。
このようにテンプル６の回動角度を大きいものとした場合であっても、ハーネスＨの一部（Ｕ字状の部分ＨＵ）が弾性変形により撓んだ状態で第１空間Ｓｐ１に収納されているので、ハーネスＨの断線を良好に防止できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、虚像表示装置１は、画像形成装置２及び導光板３が観察者の両目に対応させてそれぞれ一対設けられていたが、これに限らず、一対の画像形成装置２のうち一方の画像形成装置２を省略し、画像を片眼視する構成としても構わない。
前記実施形態では、虚像表示装置１は、透過型の液晶表示デバイス７１を採用していたが、これに限らず、その他の構成、例えば、反射型の液晶表示デバイスや、デジタル・マイクロミラー・デバイス等を採用しても構わない。

前記実施形態では、取出用孔６２は、テンプル６における他端の下方側に形成されていたが、テンプル６に形成されていれば、その形成位置は他端の下方側に限らない。
前記実施形態では、ハーネスＨの一部は、弾性変形によりＵ字状に撓んだ状態で第１空間Ｓｐ１に収納されていたが、弾性変形により撓んだ状態であれば、Ｕ字状に限らず、その他の形状となるように撓ませても構わない。
前記実施形態では、回路基板９の配設位置とハーネスＨにおけるヒンジ機構１０を通る位置とが上方側に設定されていたが、これに限らず、下方側に設定しても構わない。
前記実施形態では、信号線としてハーネスＨを採用していたが、これに限らず、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等を採用しても構わない。

本発明は、ヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置に利用できる。

１・・・虚像表示装置、３・・・導光板、５・・・カバー（収納部材）、６・・・テンプル、７・・・表示素子、９・・・回路基板、１０・・・ヒンジ機構、１１・・・回動軸、１２・・・支持部、１３・・・軸支部、１４・・・付勢部材、１５・・・第１当接部、１６・・・第２当接部、３１・・・画像取込部、３２・・・全反射部、３３・・・画像取出部、８１・・・投射レンズ、１３１・・・挿通孔（トラック孔）、３２１・・・第１全反射面、３２２・・・第２全反射面、Ａｘ・・・光軸、Ｈ・・・ハーネス（信号線）、ＨＵ・・・Ｕ字状の部分、Ｓｐ０・・・収納空間、Ｓｐ１・・・第１空間、Ｓｐ２・・・第２空間、ＶＡ・・・第２の軸。

Claims (5)

1. 画像光を出射する表示素子と、
   画像信号に基づいて、前記表示素子を駆動する回路基板と、
   前記回路基板に接続し、外部からの前記画像信号を前記回路基板に入力させる信号線と、
   前記表示素子からの画像光を投射する投射レンズと、
   前記投射レンズからの画像光を内部に取り込んだ後、外部の所定位置に導く導光板と、
   前記表示素子、前記回路基板、及び前記投射レンズが収納される収納空間、及び前記収納空間に連通し、前記信号線の一部が収納される第１空間を内部に有する収納部材と、
   ヒンジ機構を介して前記収納部材に回動自在に取り付けられるとともに、前記ヒンジ機構を介して前記第１空間に連通する第２空間を内部に有するテンプルとを備え、
   前記信号線は、
   前記第１空間から前記ヒンジ機構を介して前記第２空間に引廻され、
   前記信号線の一部は、
   弾性変形により撓んだ状態で前記第１空間に収納され、撓んだ部分が前記収納部材に対する前記ヒンジ機構を介した前記テンプルの回動に連動して前記第１空間で回転する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
2. 請求項１に記載の虚像表示装置において、
   前記撓んだ部分は、Ｕ字状を有する
   ことを特徴とする虚像表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置において、
   前記導光板は、
   前記投射レンズに対向して配設され、前記投射レンズからの画像光を前記導光板内部に取り込む画像取込部と、
   前記投射レンズの光軸に直交する平坦状に形成され互いに平行となる一対の全反射面を有し、前記導光板内部に取り込まれた画像光を前記一対の全反射面での全反射により前記画像取込部から離間する方向に導く全反射部と、
   前記全反射部にて導かれた画像光を外部の前記所定位置に導く画像取出部とを備える
   ことを特徴とする虚像表示装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の虚像表示装置において、
   前記回路基板は、
   前記収納空間内部で前記表示素子及び前記投射レンズに対して上方側及び下方側のいずれか一方の側に配設され、
   前記信号線は、
   前記第１空間から前記第２空間に向けて、前記ヒンジ機構における前記一方の側を介して引廻されている
   ことを特徴とする虚像表示装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の虚像表示装置において、
   前記ヒンジ機構は、
   前記収納部材に対して前記テンプルを回動させる回動軸と、
   前記収納部材に設けられ、前記回動軸を支持する支持部と、
   前記テンプルに設けられ、前記回動軸が挿通される挿通孔を有し、前記回動軸に回動自在に軸支される軸支部と、
   前記回動軸及び前記テンプル間に架設され、前記テンプルを前記回動軸に近接する方向に付勢する付勢部材とを備え、
   前記収納部材及び前記テンプルには、
   前記付勢部材の付勢力に抗して前記テンプルを回動させた際に、互いに当接する第１当接部及び第２当接部がそれぞれ設けられ、
   前記挿通孔は、
   前記第１当接部及び前記第２当接部の当接位置を通り前記回動軸に平行となる仮想的な第２の軸を中心とする回転方向に延びるトラック孔で構成されている
   ことを特徴とする虚像表示装置。

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