WO2005074266A1

WO2005074266A1 - 画像表示装置および画像表示システム

Info

Publication number: WO2005074266A1
Application number: PCT/JP2004/015418
Authority: WO
Inventors: Kenji Nishi
Original assignee: Kenji Nishi
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2005-08-11
Also published as: US8289230B2; US20070188407A1; EP1715682A1; EP1715682A4; TWI301073B; US20100039351A1; TW200605938A; JP4413065B2; JP2005244919A

Abstract

　光束放出方向に直交した２次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して使用者の眼球に投影する表示部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触して設けられるとともに、接眼光学系と使用者の眼との間の距離を変更可能な顔面接触部とを備えることで、省スペースで高画質・高画角の画像を使用者に安全に提供すると共に、個人向け画像表示装置の欠点を補い、複数人数でも楽しめる画像表示装置を提供する。

Description

明細書

画像表示装置および画像表示システム

技術分野

[0001] 本発明は眼球に近接させて使用する画像表示装置および画像表示システムに関する。

背景技術

[0002] 画像表示装置は一般に、テレビ、プロジェクターに代表される複数人数で表示画像を楽しむ装置と、パソコンや飛行機内でのイスに設置されたテレビ、携帯電話等、個人的に表示画像を楽しむ個人向け表示装置に分類できる。前者は複数人数で鑑賞するために、画面から離れた位置に画像表示を行う必要があり、ディスプレイの大きさに制限が生まれると共に、広い空間を必要とするという欠点があった。一方、後者は個人向けなので、画面の近くで画像表示を行えば良ぐ画面自体は小さくても前記テレビやプロジェクターと同程度の画角で画像を観察できる。し力し焦点位置が近、ため、画角にもやはり制限が設けられ (30— 40cm以上近づけない）、焦点が近いので疲れ易い上に、視野角 30° 以上の広域の画像をディスプレイ力得ることはできなかった。

[0003] 後者を解決するために考案されたの力メガネ型ディスプレイや頭部支持型デイスプレイであり、画像表示部を頭部若しくはメガネフレームのような構造で顔に装着し、虚像を見ることで遠い焦点位置で大画面を見るというものであった。しかし、頭部に装着するために、軽量ィ匕が必要であり、画質 ·画角共に満足できるものではな力つた。一方、画質、画角共に高い性能を満たす方法として、高画質 ·高画角の画像表示部分の重量物を使用者以外の位置に固定し、画像表示部を覼き込むか、視線の位置を検出してァクチユエータにより画像表示装置を追従させるようなものがある（例えば、特許文献 1および特許文献 2参照)。

特許文献 1：特開平 5— 293790号公報

特許文献 2 :特開平 10- 161058号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上記重量物を外部で保持する場合、顔の近傍で重量物が駆動する可能性があるので、きちんと顔面部に追従させると共に、顔面と重量物がぶっかるようなリスクを回避する必要がある。また、個人向けディスプレイでも視界全部を遮光するようなシステムでは、外部の情報を確認しながら鑑賞することができな、と、ぅ不都合があった。これを回避するために、周辺を観察できるシースルーやメガネの周辺に外界を観察する窓等を設置する工夫がメガネ型ディスプレイや頭部支持型ディスプレイでは行われている力その工夫が臨場感を落とすことにもなり、本来の大画面の臨場感を得られない欠点があった。更に、メガネ型ディスプレイや頭部支持型デイスプレイでは、個人向けには利用できても、複数人数で楽しみながら鑑賞することはできないという不都合があった。

[0005] 本発明ではこれらの問題を解決し、省スペースで高画質 ·高画角の画像を使用者に安全に提供すると共に、個人向け画像表示装置の欠点を補い、複数人数でも楽しめる画像表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、且つ、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離を変更可能な顔面接触部とを備えることを特徴とする。

[0007] 好ましくは、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きと、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離とに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の両耳を挟むことにより顔側面に接触するとともに、前記両耳を挟む部分に音響出力機構を備える。

また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触するための弾性部材を備えるとともに、前記弾性部材とは独立に、顔面挟み込みの幅を変更する幅変更部および前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離を変更する距離変更部を備える。

[0008] また、好ましくは、前記表示部は、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離に応じて、表示する前記画像の大きさを変更する。

また、好ましくは、前記表示部は、前記使用者の顔前面に対面する部分に顔固定部材を備え、前記顔面接触部は、前記使用者の顔前面が前記顔固定部材に接触する距離と、前記使用者の顔前面が前記顔固定部材に接触せず、前記表示部に対して前記使用者の両眼の視線方向が両耳を通る軸回りに相対的に移動可能な距離とに変更可能である。

[0009] また、好ましくは、前記表示部は、前記顔固定部材を、前記使用者のメガネのフレームを避けて前記両眼の回りに離散的に上下に備えるとともに、前記メガネのフレームの左右外側に、外界力もの光を遮光する遮光部材を備える。

また、好ましくは、前記表示部は、前記使用者のメガネフレームの有無を認識するフレーム認識部を備え、前記フレーム認識部による認識結果に応じて、前記接眼光学系の光軸方向における前記顔固定部材の厚みを変更可能である。

[0010] また、好ましくは、前記表示部は、前記接眼光学系を少なくとも 3枚のレンズで構成する。

また、好ましくは、前記表示部は、前記接眼光学系のうち、前記眼から最も離れているレンズを、貼り合わせレンズで構成する。

また、好ましくは、前記表示部は、前記接眼光学系のうち、前記眼から最も近いレンズを、少なくとも片面がコーニック定数 Kく 0のコーニック面であるレンズで構成する。

[0011] また、好ましくは、前記表示部は、前記光電素子と前記接眼光学系との間に、リレ一光学系と拡散板とを備え、前記拡散板の透過画像を、前記接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する。

また、好ましくは、前記支持部は、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備えるとともに、前記支持部内に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線を備える。 [0012] また、好ましくは、前記支持部は、伸縮可能である。

また、好ましくは、設置状態を検出する設置状態検出部と、前記設置状態検出部が、設置状態が著しく悪化したことを検知すると前記支持部の伸縮変化を抑制する支持部制御部とを更に備える。

また、好ましくは、前記支持部の一部に設けられ、前記床部に対する前記支持部の設置角度と前記床部に対する前記表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部を更に備える。

[0013] また、好ましくは、前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える。

また、好ましくは、前記表示部は、前記画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、前記中央領域においては前記画像を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像を低精細に投影する第 1の表示と、前記中央領域においては前記画像全体を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行

[0014] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像を前記光電素子に表示する。また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターンを有した画像を前記光電素子に表示する。

[0015] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記中央領域に対応する部分においては、前記所定のパターンと類似で、かつ、より小さい前記所定のパターンを、前記中央領域に対応する部分の外周の少なくとも一部に有した画像を前記光電素子に表示する。

また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域にお V、ては前記画像をデフォーカス状態で投影する。

[0016] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする。

また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像として、前記使用者による操作に関わる情報を表示する。

[0017] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトするか、前記使用者による操作に関わる情報を表示する表示領域をシフトする。

また、好ましくは、前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、前記情報記録部に記録された前記使用者に関わる情報を読み出し、その情報に基づいて前記表示部と前記顔面接触部とを制御する制御部とを備える。

[0018] 本発明の画像表示システムは、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子力も放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記使用者が着席可能で、且つ、背もたれ部分が傾斜可能なイス部と、前記イス部に接合され、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記支持部は、前記イス部の背もたれ部分の傾斜に応じて、前記表示部を前記使用者の頭部に追従するように移動可能であることを特徴とする。

[0019] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

また、好ましくは、前記支持部は、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える。

[0020] また、好ましくは、前記支持部は、前記表示部と前記バランス部とを接続する紐状の軟性部材と、前記軟性部材に発生する摩擦を緩和する摩擦緩和機構とを備える。また、好ましくは、前記支持部は、前記紐状の軟性部材として、ステンレス繊維を備える。

また、好ましくは、前記支持部は、前記紐状の軟性部材として、ノ型ァラミド繊維を備える。

[0021] また、好ましくは、前記支持部は、前記軟性部材断線時に前記表示部が落下するのを防止する落下防止機構を備える。

また、好ましくは、前記支持部は、その表面を覆うカバーを備える。

また、好ましくは、前記支持部内において、紐状の軟性部材に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線を備える。

[0022] また、好ましくは、前記支持部は、前記バランス部に重りを備えるとともに、前記表示部および前記重りを天秤状に吊り下げて支持し、前記表示部の重量を M、前記重りの重量を mとし、前記表示部と支点との距離を L、前記重りと前記支点との距離を 1とした時、 M X L=m X 1となる位置に前記支点を保持する支柱を備える。

また、好ましくは、前記支持部は、前記イス部の前記背もたれ部分に隣接して配置され、前記イス部は、前記背もたれ部が傾斜する際、前記支持部の地面に対する傾きを鉛直方向に保つ平行リンク部材を備える。

[0023] また、好ましくは、前記支持部は、前記使用者が前記表示部を顔面から外した際に、前記使用者の腰を中心として、前記頭部が描く弧の範囲内から、前記表示部を退避させる。

また、好ましくは、前記支持部は、伸縮可能である。

また、好ましくは、設置状態を検出する設置状態検出部と、前記設置状態検出部が

、設置状態が著しく悪化したことを検知すると前記支持部の伸縮変化を抑制する支持部制御部とを更に備える。

[0024] また、好ましくは、前記支持部の一部に設けられ、前記床部に対する前記支持部の設置角度と前記床部に対する前記表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部を更に備える。

また、好ましくは、前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える。また、好ましくは、前記表示部は、前記画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、前記中央領域においては前記画像を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像を低精細に投影する第 1の表示と、前記中央領域においては前記画像全体を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行

[0025] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像を前記光電素子に表示する。また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターンを有した画像を前記光電素子に表示する。

[0026] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記中央領域に対応する部分においては、前記所定のパターンと類似で、かつ、より小さい前記所定のパターンを、前記中央領域に対応する部分の外周の少なくとも一部に有した画像を前記光電素子に表示する。

また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域にお

V、ては前記画像をデフォーカス状態で投影する。

[0027] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする。

[0028] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトするか、前記使用者による操作に関わる情報を表示する表示領域をシフトする。また、好ましくは、前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、前記情報記録部に記録された前記使用者に関わる情報を読み出し、その情報に基づいて前記表示部と前記顔面接触部とを制御する制御部とを備える。

[0029] また、好ましくは、前記イス部の背もたれ部分に設けられ、前記使用者に対して音響情報を出力する音響出力部と、前記イス部に設けられ、前記画像と前記音響情報との少なくとも一方に連動して振動する振動部とを更に備える。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持するとともに、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、前記支持部内に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線とを備えることを特徴とする。

[0030] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記支持部は、伸縮可能であることを特徴とする。

[0031] また、好ましくは、設置状態を検出する設置状態検出部と、前記設置状態検出部が、設置状態が著しく悪化したことを検知すると前記支持部の伸縮変化を抑制する支持部制御部とを更に備える。

また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。 [0032] 本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、前記支持部の一部に設けられ、前記床部に対する前記支持部の設置角度と前記床部に対する前記表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部とを備えることを特徴とする。

[0033] また、好ましくは、前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える。

また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記表示部は、前記画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、前記中央領域においては前記画像を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像を低精細に投影する第 1の表示と、前記中央領域においては前記画像全体を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行うことを特徴とする。

[0034] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像を前記光電素子に表示する。また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターンを有した画像を前記光電素子に表示する。

[0035] また、好ましくは、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記中央領域に対応する部分においては、前記所定のパターンと類似で、かつ、より小さい前記所定のパターンを、前記中央領域に対応する部分の外周の少なくとも一部に有した画像を前記光電素子に表示する。

[0036] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする。

[0037] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトするか、前記使用者による操作に関わる情報を表示する表示領域をシフトする。

[0038] 本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する接触部と、前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、前記情報記録部に記録された前記使用者に関わる情報を読み出し、その情報に基づいて前記表示部と前記接触部とを制御する制御部とを備えることを特徴とする。

[0039] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。本発明の別の態様の画像表示システムは、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子力も放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記使用者が着席可能で、且つ、背もたれ部分が傾斜可能なイス部と、前記イス部に接合され、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、前記イス部の背もたれ部分に設けられ、前記使用者に対して音響情報を出力する音響出力部と、前記イス部に設けられ、前記画像と前記音響情報との少なくとも一方に連動して振動する振動部とを備え、前記支持部は、前記イス部の背もたれ部分の傾斜に応じて、前記表示部を前記使用者の頭部に追従するように移動可能であることを特徴とする。

[0040] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、音響出力部と、外部から、画像情報を前記表示部に入力し、音響情報を前記音響出力部に入力する通信部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備える画像表示装置であって、前記通信部は、前記画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、波長が僅かに異なる赤外線の切り替え機構を有することを特徴とする。

[0041] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記使用者の両耳に対して音響を出力する音響出力部と、前記使用者の音声を入力する音声入力部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備える画像表示装置であって、前記画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、前記音響出力部により、どのような音響情報を出力する力否かと、前記音声入力部により、何れの画像表示装置に対する音声情報を入力するか否かを切り替える切替部を備えることを特徴とする

[0042] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

本発明の別の態様の画像表示装置は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記使用者の両耳に対して音響を出力する音響出力部と、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する接触部と、前記音響出力部により、外部からの音響情報を出力する力否かを切り替える切替部とを備えることを特徴とする。

[0043] また、好ましくは、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。

発明の効果

[0044] 本発明によれば、省スペースで高画質'高画角の画像を使用者に安全に提供すると共に、個人向け画像表示装置の欠点を補い、複数人数でも楽しめる画像表示装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0045] [図 1]第 1実施形態の画像表示装置 1の外観図である。

[図 2]顔面挟み込み部 5により顔面を挟み込む様子を示した上面図である。

[図 3]顔面挟み込み部 5を縮めて顔面と顔固定部 6とが接触した様子を示す上面図である。 [図 4]顔固定部 6とメガネとの位置関係を示した図と、メガネの有無によるアイレリーフの可変状態を示した概念図である。

圆 5]顔面挟み込み部 5の弾性部材を弾性させて顔を顔固定部 6から離した時の様子を示す上面図である。

[図 6]アイレリーフと顔面の動きについて説明する図である。

圆 7]顔面挟み込み部 5の伸縮機構と耳回りの挟み込み部構成を細力べ示した図である。

[図 8]顔面挟み込み部 5を伸ばすことで顔固定部 6に顔面を非接触で顔面の動きに両耳を通る軸回転に追従しないことを示した図で耳および眼の回転の様子を示した図である。

[図 9]リレー拡大光学系の光学図である。

圆 10]画像表示部 2に対して 2種類のアイレリーフがあり、両条件で眼球と拡散板が共役であることを示す図である。

圆 11]第 1の方法の接眼光学系 31を用いた光路図 (a)と観察できる視野を示した視野図 (b)である。

[図 12]第 1の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の光路図（a) とアイレリーフが 30mmの時の光路図（b)である。

[図 13]第 1の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の MTF出力図（a)とアイレリーフが 30mmの時の MTF出力図（b)である。

[図 14]第 1の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフを 5mm毎に 10— 30mmまで変化させた時のディストーション量を示す線グラフである。

圆 15]第 2の方法の接眼光学系 31を用いた光路図 (a)と観察できる視野を示した視野図 (b)である。

[図 16]第 2の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の光路図（a) とアイレリーフが 30mmの時の光路図（b)である。

[図 17]第 2の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の MTF出力図（a)とアイレリーフが 30mmの時の MTF出力図（b)である。

[図 18]第 2の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフを 5mm毎に 10— 30mmまで変化させた時のディストーション量を示す線グラフである。

圆 19]第 3の方法の接眼光学系 31を用いた光路図 (a)と観察できる視野を示した視野図 (b)である。

[図 20]第 3の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の光路図（a) とアイレリーフが 30mmの時の光路図（b)である。

[図 21]第 3の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフが 10mmの時の MTF出力図（a)とアイレリーフが 30mmの時の MTF出力図（b)である。

[図 22]第 3の方法の接眼光学系 31おいて、アイレリーフを 5mm毎に 10— 30mmまで変化させた時のディストーション量を示す線グラフである。

[図 23]第 2実施形態の画像表示システム 50の外観図である。

[図 24]支持部 54について説明する図である。

[図 25] θ χ θ γ θ ζの回転軸回りの機構を示す図である。

圆 26]座った状態で体を起こした時に、頭部の近傍に障害物が無いことを示した側面図である。

[図 27]イスの背もたれ部をリクライニングさせた時の様子を示した側面図である。

[図 28]リクライニングの状態で体を起こした時に、頭部の近傍に障害物が無!、ことを示した側面図である。

圆 29]第 3実施形態における配線について説明する図である。

圆 30]第 4実施形態における画像表示装置 170の支持部 54を上方力も見た図である。

圆 31]第 4実施形態における画像表示装置 170の支持部 54に関し、 ζ方向の移動機構の構成のみを図示した図である。

圆 32]第 5実施形態における画像表示システム 180を横方向力も見た外観図である

[図 33]第 5実施形態における画像表示システム 180の外観図である。

[図 34]地面の傾きについて説明する図である。

圆 35]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。 [図 36]中央領域の画像の画面サイズにつ!ヽて説明する図である。

[図 37]第 6実施形態における画像表示装置 190の制御系統について説明する図である。

[図 38]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。

[図 39]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。

[図 40]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。

[図 41]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。

[図 42]第 6実施形態における画像表示装置 190の表示する画像について説明する図である。

[図 43]第 7実施形態における画像表示装置 120の外観図である。

[図 44]第 8実施形態における画像表示装置 130の外観図である。

[図 45]第 9実施形態における画像表示装置 150の外観図である。

発明を実施するための最良の形態

[0046] 以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

《第 1実施形態》

第 1実施形態の画像表示装置 1は、図 1に示すように、画像表示部 2、音響出力部 3、支持部 4を備える。画像表示部 2は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の不図示の光電素子力も放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系 (詳細は後述する)を介して使用者の眼球に投影する。また、音響出力部 3は後述する弾性部材により使用者の両耳を挟むように配置され、音響出力を行う。また、支持部 4は、図 1に示すように、画像表示部 2を使用者に接触しない部分において支持する。

[0047] まず、画像表示部 2に支持される顔面挟み込み機構について説明する。図 2 (a)および図 2 (b)に示すように、画像表示部 2は、顔面挟み込み部 5を支持している。図 2 ( a)は顔面挟み込み部 5により使用者の顔面を挟み込む前の様子を示しており、図 2 ( b)は顔面挟み込み部 5により使用者の顔面を挟み込んだ後の様子を示している。また、画像表示部 2は、図 2 (a)および図 2 (b)に示すように、顔固定部 6と外光遮断板 7を備え、更に、顔面挟み込み部 5の先端には顔面幅変更枠 8が顔面幅変更機構 9により回転移動可能に取り付けられている。また、顔面幅変更枠 8の先端には音響出力部 3の回転軸 11が設けられるとともに、音響出力部 3の外側には耳枠固定部 12 が設けられる。以下では、左側について説明を行う。右側についても同様である。

[0048] 矢印 Aの方向に顔面幅変更機構 9を移動させることにより、顔面幅変更枠 8が耳 10 に近づく。そして、回転軸 11を回転中心に音響出力部 3が耳 10に対し平行に接し、且つ耳枠固定部 12により耳 10を完全に覆い、図 2 (b)に示すように、顔面を挟み込む。ここで、顔面幅変更枠 8の根元部には弾性部材 13が介在しており、必要以上の力で耳 10を挟み込まな!/、ためのクッションの役割をして!/、る。

[0049] この顔面挟み込み部 5は左右対称に動き顔面を挟み込むので、使用者の両眼の中心とそれぞれの接眼レンズの中心がほぼ一致するように調整される。また、顔面幅変更機構 9はハンドル部分をつかむことで自由に動力せ、離すことで動力せなくなる不図示のストッパー機構を装備し、任意の位置でノ、ンドル部分を離すと、ストッパー力 Sかかり顔面挟み込み部 5による顔面挟み込みの幅が固定できるようになって、る。

[0050] 図 3 (a)および図 3 (b)は、画像表示部 2の不図示の接眼光学系と使用者の眼との間の距離 (以下、「アイレリーフ」と称する）の変更について説明する図である。なお、図 2 (a)および図 2 (b)と同様の部分については符号および説明を省略する。

画像表示部 2は、図 3 (a)および図 3 (b)に示すように、アイレリーフ可変機構 14を備える。このアイレリーフ可変機構 14を矢印 Bの方向に移動することにより、アイレリーフを縮めることができる。図 3 (a)はアイレリーフを縮める前の様子を示しており、図 3 (b)はアイレリーフを縮めて使用者の顔面と顔固定部 6が接触した状態である。

[0051] ここで本実施形態の画像表示装置 1は、画像表示部 2の重量が外部の支持部 4により支持されており、メガネ型ディスプレイやヘッドマウントディスプレイのように顔面や頭部で重量を保持する必要が無い。一般に、メガネ型ディスプレイでは重量保持とァィレリーフの固定を兼用して行って、るし、ヘッドマウントディスプレイでは頭部でディスプレイを固定しており、その固定部によりアイレリーフが決定される。

[0052] 一方、本実施形態の画像表示装置 1は、顔面の挟み込みにより耳 10の位置に応じて画像表示部 2の位置が決定されるものの、画像表示部 2の重量は保持する必要が無い。よって、耳 10と耳枠固定部 12の位置関係が定まれば、顔面挟み込み部 5を伸縮させることで任意の距離にアイレリーフを設定できるという新たな特徴が生まれる。このために顔面挟み込みをまず行い、耳 10と耳枠固定部 12の位置関係を決定した上でアイレリーフを決定するという順序で顔面への画像表示部 2の取り付けを行うのが好ましい。

[0053] 図 4はメガネをかけて、る使用者とかけて、な、使用者の何れにも対応可能な顔固定部 6を説明する図である。図 4 (a)はメガネをかけている使用者の顔面が、顔固定部 6と接触する時の位置関係を示した正面図であり、 15に示す丸は、使用者の眼から最も近い接眼レンズ 15を示す。図 4 (b)はその時の側面図であり、図 4 (c)はアイレリーフと顔固定部 6の厚みの伸縮を示すために、外光遮断板 7を図示省略した時の側面図である。

[0054] 図 4 (a)に示すように、メガネの有無に無関係に、メガネフレーム部 16を避けて接眼レンズ 15の外側上下に顔固定部 6が設置されている。更にメガネフレーム端よりも外側の左右には外力の光を遮断する外光遮断板 7が設置されており、図 4 (b)に示すように、使用者の視野を 180° として、画像表示範囲の外側から外光が入らないように覆う構成となっている。また、メガネフレーム端部にはメガネの有無を認識するための突起部 17があり、突起部 17がメガネフレーム端に押されると、図 4 (c)に示すようにストッパー 18が動作し、接眼レンズフレーム 19に対し、顔固定部支持機構 20が伸縮するのを阻止する。図 4 (c)に示すように、元々、顔固定部 6は約 20mmの長さで設計されており、メガネと使用者の眼球位置のアイレリーフを 15mmとした場合、顔固定部 6が眼の回りにある骨の上の皮に接触した時点で、メガネ厚が 2— 3mmとしてもメガネと接眼レンズ 15は接触しない。即ち、メガネをかけた状態で、アイレリーフ 20mm で画像を鑑賞することが可能となる。

[0055] 一方、図 4 (d)はメガネをかけていない使用者が使用した場合を示す図であり、メガネフレーム端が存在しないために突起部 17が押されることが無い。よって、ストッパー 18は動作せず、顔固定部 6が眼の回りにある骨の上の皮に接触して力アイレリーフが 10mmになるまで顔固定部支持機構 20が伸縮される。その結果、顔固定部 6は 1 Ommの長さとなり、アイレリーフ 10mmで画像の鑑賞することが可能となる。このように、メガネをかけている使用者はアイレリーフ 20mm、かけていない使用者はアイレリーフ 10mmの最適な条件で画像を鑑賞することが可能となる。

[0056] 次に図 5 (a)および図 5 (b)を用いて、顔面挟み込み部 5の弾性部 13を弾性させて使用者の顔を顔固定部 6から離した時の様子を示している。前述の方法により画像表示部 2の画像を楽しんでいるのが図 5 (a)の状態である。この状態では顔面挟み込み部 5により画像表示部 2と顔面が最適な条件で位置決めされており、快適な状態で画像を楽しんでいる。しかし、画像情報の中には臨場感が高すぎて VE酔いを引き起こすような画像もあり、更に長い時間鑑賞し続けることによる眼の疲れも発生する。更に、外部力の入力情報により緊急に外部に眼を向ける状況が発生することも考えられる。このような場合、前述の方法で位置調整を行うのは時間が力かるし、再度調整のやり直しを行うのも手間がかかる。そのため、ここでは、顔面幅変更機構 9、このァィレリーフ可変機構 14の両方とも使用せずに、耳枠固定部 12を直接両手で持ち、前述の弾性部材 13を変形させて、図 5 (b)で示すように、画像表示部 2から顔面を移動させる。無論、弾性部材 13は弾性限界を超えないように設計されている板パネや、パネを利用した顔面より耳枠固定部 12を引き離せる機構で構成されており、再び顔面にアイレリーフ可変機構 14を接触させて耳枠固定部 12を耳 10に合うようにして元に戻せば、以前の状態を再現できることになる。

[0057] 図 6 (a)は図 3 (b)の状態を側面から見た図であり、図 6 (b)は図 3 (b)に示した状態で顔を下向きにした状態を側面から見た図である。図 6 (a)の場合、使用者の顔面は顔面挟み込み部 5の耳枠固定部 12と顔固定部 6により完全に固定されているため、例えば顔を図 6 (b)のように下に向けた場合、それに追従して画像表示部 2も下側に回転しながら移動する。この状態では、メガネをかけていない場合、例えばアイレリーフ 10mmで画像鑑賞を行っており、顔を動かす方向に画面が表示される状態である

[0058] これに対し、図 6 (c)は顔面挟み込み部 5を伸ばしており、図 3 (a)の状態を側面から見た状態を示している。したがって、顔固定部 6と顔面とが完全に離れている。この状態では顔面は顔面挟み込み部 5の耳枠固定部 12により殆どの方向には拘束されているものの、両耳を通る軸回りについてのみ自由度があり、図 6 (d)のように、顔を下に向けたり（両耳を通る軸回りに回転させる）、顔を固定して画像表示部 2を上に上げたり（両耳を通る軸回りに回転して上げる）して、画像表示部 2から眼を別の方向にそらすことが可能となる。これは眼をそらすだけでなぐ口の近傍にあった画像表示部 2も、顔を下向きにそらすことでロカ離れることになるので、食事や間食を楽に取ることができる。

[0059] 次に、図 7、図 8を参照して、更に詳しく説明する。図 7 (a)は顔面挟み込み部 5を縮めた時の耳 10の周りの挟み込み構成を細力べ示した図であり、図 7 (b)は顔面挟み込み部 5を伸ばした時の耳 10の周りの挟み込み構成を細力べ示した図である。部材 2 1は画像表示部 2に固定されている部分であり、音響出力部 3を含む部分を保持している部材 22はリニアガイド 23により平行移動可能に接続されている（波線部分は耳 1 0に対する顔面幅変更機構 9がある部分なのでここでは図示省略している)。顔面幅可変枠 8が耳 10に近づき、回転軸 11を回転中心に音響出力部 3が顔側面に対しおよそ平行に接し、且つ耳枠固定部 12で耳 10を完全に覆うようにして顔面を挟み込んでいるために、耳 10と画像表示部 2はこのリニアガイド 23による平行移動で眼と接眼レンズのアイレリーフを任意に定めることが可能となっている。

[0060] リニアガイド 23による顔面挟み込み部 5の伸縮は、部材 22に設置されたピン 26に回転可能に接続されたレバー部 25の矢印 C方向への回転移動に伴い、レバー部 25 の先端に取り付けられたピン 26が部材 21に開けられた穴部 27を移動することで行われる。なお、レバー部 25のもう一方の端には指で持つハンドル部があり、このハンドル部をつかむことでストッパーが開放され、前記回転移動が可能となり、放すことでストッパーが働き、任意のアイレリーフ位置に設置できる構成である（ここでは伸縮機構の一例を示したが、無論これ以外にも電気的な駆動手段等、色々な伸縮方法が考えられる）。

[0061] これら全体がアイレリーフ可変機構 14であり、画像を見ながら自由にアイレリーフを可変できる。図 8は、アイレリーフ可変機構 14によりアイレリーフを伸ばした場合の眼と画像表示部 2との関係を示す図である。前述のように耳 10は耳枠固定部 12により完全に覆われている。一方、顔固定部 6と顔面とは図 8 (a)および図 8 (b)に示すように、完全に離れている。そのため、顔固定部 6と顔面とが接触している場合と異なり、図 8 (a)から図 8 (b)のように両耳を通る紙面に直交した軸回りの回転方向の自由度が許されている。即ち、顔を下に向けると視線方向を矢印 D力も矢印 Eのように、画像表示部 2から外すことができる。また、顔を真っ直ぐに向けた状態で、画像表示部 2の方を前述と回転軸回りに回しても同様のことができる。これは常時音響出力部 3からの音響を聞きながら外部環境を見たり、画像を見ながら食事や間食をしたり、画像による眼の疲れを取るため等に有効である。また、画像表示部 2が支持部 4に支持されており、且つ、両耳を通る紙面に直交した軸回りの回転方向のみの自由度なので、顔の位置を元に戻せば直ぐに画像を鑑賞することができ、いちいち本体を取り外したり、装着時の再調整等を行う煩わしさが無い。

[0062] 次に、画像表示部 2の内部の機構について、図 9を用いて説明を行う。 161G, 161 B, 161Rは、それぞれ緑、青、赤の像を放出する 2次元発光型の光学素子であり、それぞれの像は三色合成プリズム 162で合成される。これらの 2次元発光型の光学素子としては、ノックライトに LED光源を用いた液晶表示素子や有機 EL素子などがある。画像表示部 2は、図 9に示すように、上述した光学素子 161G, 161B, 161R および三色合成プリズム 162を 2組備える。

[0063] また、画像表示部 2は、リレー拡大光学系を有し、リレー拡大光学系は、図 9に示すようにズーム光学系 28および 29、ハーフプリズム 30を備える。そして、ズーム光学系 28および 29を駆動することにより画像のサイズを変更することができる。また、ハーフプリズム 30により、ズーム光学系 28および 29から導かれた画像を合成して、不図示の接眼光学系に導く。なお、画像の合成の際、 2つの画像のサイズは同一でも良いし同一でなくても良い。また、一方が中心付近の画像で他方が全体の画像などでも良い。更に、ハーフプリズム 30をほかの光学素子に置き替えることにより、ズーム光学系 28および 29から導かれた画像を左右それぞれの接眼光学系に別々に導くように構成しても良い。

[0064] 上述したリレー拡大光学系により拡大された投影画像は図 10に示すスクリーン 32 上に映し出される。ここで、この画像をできるだけ大きい画像として眼で見るためには

、その接眼光学系 31が重要なポイントとなる。接眼光学系 31はスクリーン 32と眼球内の網膜とを共役な位置関係に保つ役割を担う。本実施形態では、図 10 (a)および図 10 (b)に示すように、少なくとも 2種類のアイレリーフを持たせる構造となっている。図 10 (a)のようにアイレリーフが狭い場合は、眼力もの視野角度が大きく取ることができるので、スクリーン 32上の画像の画角力も発せられた透過像は、接眼光学系 31を透過し、同視野角内で眼の瞳を通過できる光束も多くなり、大きな画像として認識できる。

[0065] なお、図 10に於いては、スクリーン 32と眼球内の網膜とを共役な位置関係に保つ役割を担うことを説明したが、瞳への光束が平行になっている場合は無限遠像であり、アイレリーフを離した場合でも見える視野角が小さくなるだけで、画像を観察することは可能である。

また、スクリーン 32と接眼光学系 31を近づけた場合は、近距離の物体を見ているような条件となる。この状態でアイレリーフを離しても使用者の眼がフォーカス機能を持つて、るので、同様に画像を観察することが可能である。

[0066] 一方、図 10 (b)のようにアイレリーフが広い場合は眼力もの視野角度が小さくなつてしまい、スクリーン 32上の画像の画角力も発せられた透過像は、接眼光学系 31を透過し、同視野角内で眼の瞳を通過できる光束も少なくなつてしまう。その結果、図 10 ( a)よりも小さな画像となる。即ち、少なくとも 2種類のアイレリーフを持たせるためには、接眼光学系 31の特性が少なくとも 2つの距離で良好となることが望ましい。ここでは、メガネと眼のアイレリーフが 15mm規格であることに鑑み、飛び回ったり、激しい運動しながら使用せず、定位置で使用する本実施形態に於いては接眼光学系 31と眼とのアイレリーフを 10mmと設定する。更に、視線を画像表示部 2から外せるアイレリーフを 30mmとした上で、高い臨場感が得られる ± 30° の画像を両アイレリーフ位置で得られることを 1つの例として以下の検討を行う。

[0067] まず、図 10のように、一般の単体の凸レンズを接眼光学系 31とした場合を考える。

設計上単凸レンズでは曲率を大きくすることで ± 30° 程度の画角を得ることはできる。し力しながら、周辺の収差が大きくなり、ディストーションも大きくなる。この条件で例えば 10mmと 30mmのアイレリーフを考えると、アイレリーフの長い側においては倍以上の変化率で 15%以上の大きな糸卷状のディストーションが発生し、アイレリーフを 2種類に設定することが困難となってしまう。一般に大画面でディストーションが気にならないのは 10%以下、我慢できる量として 15%以下であるので、単体の凸レンズではその仕様を満足できな、可能性が高!、。

[0068] そのため、本実施形態では第 1の方法として、接眼光学系 31を、少なくとも 3枚のレンズで構成した。図 11は広視野角度を得るために、アイレリーフを 10mmとし、屈折率は低いが色分散が小さい硝材 LAC7を使用し、曲率が 220cmの 3枚の凸レンズ L 1、 L2、 L3を図面左側から順番に配置して使用した場合の光学図である。収差としては凸レンズと凹レンズを組み合わせるのが一般的である力凹レンズは周辺光束の偏向効果が小さぐ広視野角を得るのには適していない。よって、ここでは敢えて全て凸レンズで構成し、それぞれ曲率を小さくすることで収差を抑える方法を取っている。

[0069] 図 11 (a)の光束は左眼では中心から考えて 30° 、一 15。、 0° 、 15° 、 30° 、 4 5° 、 60° の画角、右眼でも中心力も考えて— 30° 、 —15° 、 0° 、 15° 、 30° 、 45 ° 、 60° の画角が得られており、図 11 (b)に示すように、両眼で見える視野角は ± 3 0° 、視野角としては全体で ±60° の画像が得られることがわかる。但し、この場合、レンズが左右で重なってしまって、るので、その部分を削る必要がある。

[0070] この接眼光学系 31をアイレリーフ 10mmと 30mmに設定した場合の光束をそれぞれ示したのが、図 12 (a)と図 12 (b)である。両眼で見える視野角は ± 25° 程度で少しケラレるが、前述の視野角 ± 30° の範囲で両アイレリーフ状態でも画像を鑑賞できることが確認できる。

図 13は図 12の光学図面の評価を行ったものであり、図 13 (a)はアイレリーフが 10 mmの時の MTF出力図を示し、図 13 (b)はアイレリーフが 30mmの時の MTF出力図を示す。アイレリーフ 10mmの時、図 13 (a)〖こ示すように、視野角 ± 15° の位置では、パターンの方向にもよる力 MTF30%のところで最小約 4cyclesZmm程度しか解像しない（0. 25mmの LZSは認識できる）。また、視野角 ± 30° の位置でも、パターンの方向にもよる力 MTF30%のところで最小約 2cyclesZmm程度しか解像しない（0. 5mmの LZSは認識できる）力通常の大画面動画を見る場合、殆ど使用者の視線は解像度の高い中心部を見て、るので、それほど画質が悪!、とは感じられない。

[0071] 一方、アイレリーフ 30mmの時、図 13 (b)〖こ示すように、視野角 ± 15° の位置では MTF30%のところで最小約 3cyclesZmm程度しか解像しな!、 (0. 3mmの LZSは認識できる）。また、視野角 ± 30° の位置では、 MTF30%のところで最小約 2. 5cy clesZmm程度解像し（0. 4mmの LZSは認識できる）、多少向上することがわかる。この場合も、通常の大画面動画を見る場合、殆ど使用者の視線は解像度の高い中心部を見て、るので、それほど画質が悪!、とは感じられな!/、。

[0072] 更に、これらのアイレリーフ毎に、視野角度毎のディストーションを示したのが、図 1 4である。図 14に示すように、アイレリーフ 30mmのグラフを見ても前述の我慢できる量としての 15%以下を全ての条件でクリアしているのが確認できる。本実施形態では、大画面による動画鑑賞のように、比較的画質が気にならない場合の用途となる。したがって、安価に設計できるため、アイレリーフ可変機構を搭載したシステムに於いては十分使用できる構成である。

[0073] しかし、画像がコンピュータ画面のような高解像度を必要とする場合はこれでは物足りなくなる。コンピュータ画面では細かい白黒パターンや色彩の鮮やかなパターンが多いので、収差の大きさ、特に色収差については十分に配慮した設計が必要となる。そのため、本実施形態では、第 2の方法として、接眼光学系 31を少なくとも 3枚のレンズで構成すると共に、大画面を維持し、且つ色収差補正を行うために、眼から最も離れて!/、るレンズを、凸レンズ面と凹レンズ面とを組み合わせた貼り合わせレンズで構成した。

[0074] 図 15 (a)は L4一 L5レンズの材質を NLAK8とし、 L6の材質を NBAK4、 L7の材質を SF10として、図面左側力順番に配置し、およその曲率が L4レンズ (-65mm、 -25mm)、 L5レンズ（125mm、 -70mm)、 L6レンズ（40mm)、 L7レンズ（一40mm 、 30mm)とした場合の光学図である。

アイレリーフを 10mmとした場合、図 15 (a)に示すように、光束は左眼では中心から考えて一 46° 、一30° 、一15° 、0° 、 15° 、30° 、46° の画角、右眼でも中心力も考えて 46° 、一 30° 、一 15° 、 0° 、 15° 、 30° 、 46° の画角力得られてヽる。また、凹レンズを使用したことにより、図 15 (b)に示すように、両眼で見える視野角は士 46° になっている力視野角としても同様に ±46° の画像しか得られていないことがわかる。但し、この場合、レンズ径が小さいので眼幅調整等は比較的行い易いといぅ禾 IJ点がある。

[0075] この接眼光学系 31をアイレリーフ 10mmと 30mmに設定した場合の光束をそれぞれ示したのが、図 16 (a)と図 16 (b)である。両眼で見える視野角は ± 30° 程度で、その範囲で両アイレリーフ状態でも画像を鑑賞できることが確認できる。

図 17は図 16の光学図面の評価を行ったものであり、図 17 (a)は、アイレリーフが 1 Ommの時の MTF出力図を示し、図 17 (b)は、アイレリーフが 30mmの時の MTF出力図を示す。アイレリーフ 10mmの時、図 17 (a)に示すように、視野角 ± 15。の位置では MTF30%が最小でも約 22cyclesZmm程度あり（45 μ mの LZSは認識できる）、視野角士 30° の位置でも、 MTF30%が約 6cyclesZmm程度まで解像する (167 μ mの LZSは認識できる）のが確認できる。これは貼り合わせレンズによる色収差補正も大きく寄与しており、コンピュータ画面でも通常の文字ならば問題無しに解像できるレベルである。

[0076] し力し、アイレリーフ 30mmの時、図 17 (b)に示すように、視野角 ± 15° の位置では MTF30%が約 4cyclesZmm程度しか無く（0. 25mmの LZSは認識できる）、視野角士 30° の位置でも、 MTF30%が約 3cyclesZmm程度しか解像しな!ヽ（0. 33mmの LZSは認識できる）。よって、大画面の動画を見ている場合は殆ど気にならないが、コンピュータ画面としては多少周辺部分で文字が読みにくい等の不具合が発生する。

[0077] 更に、これらのアイレリーフ毎に、視野角度毎のディストーションを示したのが、図 1 8である。図 18に示すように、前述の我慢できる量としてのディストーションが 15%以下を全ての条件でクリアしているのが確認できる。し力し、アイレリーフが 25— 30mm になると多少ディストーションの変化が大きくなる。アイレリーフ 10mmの位置での画像を見慣れて!/、る場合、多少ディステーション変化に違和感を覚える可能性がある。但し、本来コンピュータ画面で ± 30° の大画面を使用することは少ないので、直接操作する画面領域を ± 20° 程度に設定しておけば、ディストーションの変化に関してはあまり気にならないレベルである。つまり、アイレリーフ 10mmでの画面サイズにある程度制限を加えれば、この接眼レンズでも安価に設計できるため、アイレリーフ可変機構を搭載したシステムに於いては十分使用できる構成である。

[0078] 但し、アイレリーフを 10mmとしているので、その場合に殆どメガネと同じ ±60° の視野角が得られ、更にアイレリーフ 30mmに於いても ± 30° の視野角で良好な画像が得られることが望ましい。そのため、本実施形態では、第 3の方法として、接眼光学系 31を少なくとも 3枚のレンズで構成すると共に、眼力ゝら最も離れているレンズを貼り合わせレンズで構成し、更に、両眼力も最も近いレンズを、片面がコーニック定数 K < 0のコーニック面であるレンズで構成した。

[0079] 図 19 (a)は、 L8の材質を SLAH66とし、 L9の材質を SLAH55とし、 L10、 L13の材質を SLAH58、 Ll l, L12の材質を SNPH2として、図面左側から順番に配置し、およその曲率が L8レンズ（∞、—3 lmmでコーニック定数— 1. 3の双曲面）、 L10レンズ（∞、— 66mm)、 L11レンズ（∞、— 53mm)、 L12レンズ（—53mm、∞)、 L13レンズ（∞、 42mm)、 L14レンズ（42mm、 150mm)とした場合の光学図である。

[0080] アイレリーフを 10mmとした場合、図 19 (a)に示すように光束は左眼では中心から考えて— 60° 、—45° 、—30° 、—15° 、 0° 、 15° 、 30° 、 45° 、 60° の画角、右眼でも中心力も考えて— 60° 、—45° 、—30° 、—15° 、 0° 、 15° 、 30° 、 45° 、 60° の画角が得られている。これは眼に最も近いレンズの曲率を小さくする代わりにコーニック定数 < 0の非球面を使用することで、元来レンズの曲率が小さい場合に発生する収差を改善すると共に、前述のように複数枚の凸レンズの使用、貼り合わせレンズを採用することにより諸収差を改善した結果である。図 19 (b)に示すように、両眼で見える視野角は ±60° になっており、視野角としても同様に ±60° の視野角を実現し、ほぼメガネ視野と同じ大きさの画角が得られているのがわかる。但し、この場合、非球面を使用するので、高価になるという欠点がある。これを緩和するために、非球面力卩ェの硝材はできるだけ屈折率が高ぐ且つ加工し易いものを用いることが好ましい。また、大きな色収差を改善するために、色分散の大きい硝材と小さい硝材を組み合わせ、更に硝材手配に対する歩留まりを改善するため、硝材の厚さを限定すべく L 11と LI 2レンズを 2枚に分割して!/、る。

[0081] この接眼光学系 31を、アイレリーフ 10mmと 30mmに設定した場合の光束をそれぞれ示したのが、図 20 (a)と図 20 (b)である。両眼で見える視野角は ± 30° 以上得られる。また、 ± 30° として比べてみても、その範囲で両アイレリーフ状態でも画像を良好に鑑賞できることが確認できる。

図 21は図 19の光学図面の評価を行ったものであり、図 21 (a)は、アイレリーフが 1 Ommの時の MTF出力図を示し、図 21 (b)は、アイレリーフが 30mmの時の MTF出力図を示す。アイレリーフ 10mmの時、図 21 (a)に示すように、視野角 ± 15。の位置では MTF30%が約 14cyclesZmm程度あり（71 μ mの LZSは認識できる）、視野角 ± 30° の位置でも、 MTF30%が約 4cyclesZmm程度まで解像する（0. 25m mの LZSは認識できる）のが確認できる。これは ± 15° までは、コンピュータ画面でも通常の文字ならば問題無しに解像でき、 ± 30° までは大画面の動画ならば問題なく鑑賞できるレベルである。

[0082] この光学構成を取ると、アイレリーフ 30mmの時、視野角 ± 15° の位置では MTF 30%が約 15cyclesZmm程度解像でき（67 μ mの LZSは認識できる）、視野角士 30° の位置でも、 MTF30%が約 4cyclesZmm程度解像するので（0. 33mmの L ZSは認識できる）、殆どアイレリーフ 10mmの時と変わらない画像が得られることがゎカゝる。

[0083] 更に、これらのアイレリーフ毎に、視野角度毎のディストーションを示したのが、図 2 2である。図 22に示すように、前述の殆ど気にならないディストーション量としての 10 %以下を全ての条件でクリアしており、他の光学系と比べても、アイレリーフが大きくなるにしたがい、ディストーション量が小さくなるという特性を持つ。これはアイレリーフ 1 Ommの位置では大画面による臨場感を満喫し、アイレリーフ 30mmの位置でも士 3 0° の視野角で良好な画像鑑賞を行うことができることを意味する。

[0084] したがって、アイレリーフ可変機構を搭載したシステムに於いては、本発明による光学系は最も効果的な性能を発揮する構成となる。無論ここでは 10— 30mmでアイレリーフを考えた力画角を 60° 取った場合の例であり、本実施形態を利用し画角をもつと小さく設定すれば、 30mm以上のアイレリーフで機構を構成することも可能である以上説明したように、第 1実施形態によれば、画像を表示する表示部と、表示部を使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、且つ、接眼光学系と使用者の眼との間の距離を変更可能な顔面挟み込み部とを備える。したがって、表示部と顔面との距離に選択肢が増え、状況に応じた表示部の顔面への装着が可能となる。更に、顔面挟み込み部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きと顔面挟み込み部による接眼光学系と使用者の眼との間の距離とに応じて、顔面挟み込み部の一部を支点として、移動可能である。したがって、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させる第 1のアイレリーフ状態により高画質、高画角の画像を臨場感が高い状態で鑑賞することが可能となる。更に、第 2のアイレリーフ状態でも顔面挟み込み機構により画像表示部と顔は一定の距離を保っているので、顔を画像表示部にぶつ力るリスクは無ぐこの状態では視野角 60° 程度の大画面を鑑賞しつつ、外部にも視線を向けることで食事を楽しんだり、外部の情報を取り入れる等の効果が生まれる。

[0085] また、第 1実施形態によれば、顔面挟み込み部は、使用者の両耳を挟むことにより顔側面に接触するとともに、両耳を挟む部分に音響出力機構を備える。したがって、視野角は上述した第 1アイレリーフ状態力第 2アイレリーフ状態への移行で小さくなつても、音響出力機構と耳の位置は変わらない。そのため、音響情報は変わらず受けることが可能となり、臨場感の高い状態を維持しつつ食事や他者とのコンタクト等を行うことができる。

[0086] また、第 1実施形態によれば、顔面挟み込み部は、使用者の顔側面に接触するための弾性部材を備えるとともに、弾性部材とは独立に、顔面挟み込みの幅を変更するとともにアイレリーフを変更する。したがって、幅変更部により挟み込みの圧迫度を決定するが、弾性部材を介した圧迫となるので、必要以上の圧迫とはならず、両耳の幅に応じて快適な挟み込み状態を持続することができる。更に、手順として、まず耳の位置と顔面挟み込み部の位置決めを行うが、その時点で顔面と画像表示部は接触していないため、装着時点で顔面を画像表示部の凸部にぶつけるような不具合は発生しない。更に、アイレリーフを変更して顔面と画像表示装置を接触させるが、既に画像の光軸と直交した平面上の位置決めは顔面挟み込み部により行われているので、眼を画像表示部の凸部にぶつけるような不具合は発生しない。また、耳と顔面までの距離に応じてアイレリーフの伸縮が行えるので、快適な接触状態を維持することが可能となる。更に、アイレリーフの変更と顔面挟み込みの幅の変更により画像表示部と眼との位置が所定の関係（レンズ中心に眼の中心が位置する状態）に保たれつつ、顔の動きに追従して画像表示部が動くこととなるが、緊急時には直接顔面挟み込み機構を広げることができる。これは弾性部材により弾性限界以内で広げられるためであり、気分が悪くなつたり、緊急時、更に外部力の問いかけ等で早急に画像表示部から顔を引き離すことができる。また、この弾性部材は元に戻るので、再び画像を見たい場合は先に調整したアイレリーフと顔面挟み込み幅の状態を維持することができ、再度付け直したり調整する必要が無、。

また、第 1実施形態によれば、アイレリーフに応じて、自動的に画像表示部に表示する画像の大きさを変更するように制御することで、アイレリーフを変更しても、違和感無ぐ適当な大きさの画像を鑑賞することができる。

また、第 1実施形態によれば、表示部は、使用者の顔前面に対面する部分に顔固定部を備え、使用者の顔前面が顔固定部に接触して表示部と使用者の眼との間の距離が一定に保たれる第 1のアイレリーフ状態と、使用者の顔前面が顔固定部に接触せず、表示部に対して使用者の両眼の視線方向が両耳を通る軸回りに相対的に移動可能な第 2のアイレリーフ状態とに変更可能である。したがって、第 1のアイレリーフ状態では顔固定部は眼球回りの骨部上の皮膚に対し接触するために、眼と接眼レンズとの接触を回避すると共に、画像表示部が何らかの原因で顔面方向に押された場合でも、顔面を負傷させるリスクを回避する。また、第 2のアイレリーフ状態では、顔固定部と顔面とが非接触であるが、顔面挟み込み機構は耳の回りを囲むように配置されており、前述の軸中心に顔を回転させることは可能である。また、耳の形状で横方向の動きは拘束されるため、画像表示部が何らかの原因で顔面方向に押された場合や眠気により顔を前に倒した場合でも、同様に顔面を負傷させるリスクを回避することができる。このように安全な状態を維持しつつ、前述の 2通りの状態で画像および音響を楽しむことが可能となる。

[0088] また、第 1実施形態によれば、顔固定部を、使用者のメガネのフレームを避けて両眼の回りに離散的に上下に備えるとともに、メガネのフレームの左右外側に、外界からの光を遮光する遮光部材を備える。したがって、メガネをかけた状態でも顔固定部とメガネフレームとが干渉すること無ぐ所定のアイレリーフで臨場感の高い画像鑑賞を行うことができる。一般に、眼をキヨ口キヨ口させるキヨ口眼動作時にも、視界を広くすることが望まれる。そのため、メガネをかけていない人に対しては、アイレリーフを通常の 15mmより短い 10mm程度に設定するのが好ましい。しかし、メガネをかけている人については元々メガネと眼のアイレリーフが 15mm標準であるため、顔固定部を 1 Ommとすると、メガネをかけた人のアイレリーフは計 25mm以上となってしまう。しかし、第 1実施形態によれば、顔固定部は使用者のメガネのフレームを避けて両眼の回りに離散的に上下に配置されているのでこのような問題を回避することができる。

[0089] 更に、離散的に上下に配置することにより、空気が出入りするのでメガネのレンズや接眼光学系が曇らないという別の効果も得ることができる。なお、更に曇り防止のために、送風システムなどを設けるようにしても良い。

また、第 1実施形態によれば、使用者のメガネフレームの有無を認識するフレーム認識部を備え、認識結果に応じて、顔固定部の厚みを変更可能である。したがって、メガネをかけてヽな、使用者には 10mmのアイレリーフを実現し、メガネをかけて!/、る使用者にはメガネフレームを確認してストッパーをかけ、 20mmのアイレリーフで固定される。そのため、メガネレンズの幅が 2— 3mmであっても、メガネレンズ部と接眼レンズ部の間に 2— 3mmの間隔が空くために、レンズ同士が接触せず、且つ 20mmのアイレリーフで画像を鑑賞できるという効果が生まれる。また、このような構成により、メガネをかけて、な、使用者にも、力 4ナて、る使用者にも最適な環境を提供することができる。

[0090] また、第 1実施形態によれば、接眼光学系を少なくとも 3枚のレンズで構成する。したがって、 10mmでの高画角を持ちつつ各収差を抑えると共に、アイレリーフを数種類に設定しても、ディストーション変化率の少ない、且つ 15%以下のディストーションに抑えることが可能となる。また、第 1実施形態によれば、接眼光学系のうち、眼力も最も離れているレンズを、貼り合わせレンズで構成する。したがって、高画角であり且つ色収差を補正することができる。

[0091] また、第 1実施形態によれば、接眼光学系のうち、眼力も最も近いレンズを、少なくとも片面がコーニック定数 K< 0のコーニック面であるレンズで構成する。したがって、高画角を得ると共に、収差も改善し、更にアイレリーフを数種類に設定した場合でもディストーションを抑えることが可能となる。更に、アイレリーフの変更による画質の悪ィ匕ち抑免ることができる。

[0092] また、第 1実施形態によれば、画像表示部は、光電素子と接眼光学系との間に、リレー光学系と拡散板とを備え、拡散板の透過画像を、接眼光学系を介して使用者の眼球に投影する。したがって、拡大リレー光学系を用いて投影画像を一旦拡散板上に投影し、その画像を接眼光学系によって観察する構成である。これにより、高画質の画像を使用者に提供することが可能となる。特に、指向性が強ぐ所定の角度から画像を見ると暗く見える液晶パネルでも、拡散板を用いることで、拡散効果により広い角度力も画像を観察できるという利点も生まれる。

[0093] 《第 2実施形態》

第 2実施形態の画像表示システム 50は、図 23に示すように、音声入力部 51、画像表示部 52、音響出力部 53、支持部 54を備えるとともに、イス部 55を備える。音声入力部 51は、矢印 Fの方向に移動することにより、音声入力の onZoffを行うことができる。また、画像表示部 52は、光束放出方向に直交した 2次元発光型の不図示の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して使用者の眼球に投影する。また、音響出力部 53は、使用者に対して、音響出力を行う。また、支持部 54は、図 23に示すように、画像表示部 52を使用者に接触しない部分において支持する。

[0094] まず、画像表示部 52を支持する支持部 54について説明を行う。図 24 (c)は、本実施形態の支持部 54の断面図である。支持部 54は、図 24 (c)に示すように、関節 77 を含む水平面内駆動部 76、画像表示部 52が吊り下げられた紐 56、支柱 57、支柱 5 7内に設けられた重り 58、滑車 59, 60および 61を備える。支柱 57内の重り 58は画像表示部 52とほぼ同じ重量である。画像表示部 52は、水平面内駆動部 76により水平面内の自由な移動が実現され、滑車 59, 60および 61に沿って紐 56で画像表示部 52と重り 58とが結合されていることにより、垂直方向の移動が実現される。

[0095] 重り 58は紐 56により画像表示部 52と接続され、画像表示部 52の支持部 54に対するモーメントを相殺する。

また、滑車 59, 60および 61は紐 56に発生する摩擦を緩和する。なお、滑車 59, 6 0および 61を設置する代わりに、滑車 59, 60および 61が設けられている部分にテフロン (登録商標)加工などを施して摩擦を緩和するようにしても良、。

[0096] ここで、紐 56は紐状の軟性部材で、丈夫なものを用いるのが好まし、。例えば、引張り強度に優れたステンレス繊維を用いた撚糸や、ノ型ァラミド繊維 (商品名テクノーラ、ケプラー）等がある。

また、紐 56が支柱 57の外部に露出した場合、他の部材との接触等により断線を引き起こす可能性もある。本来画像表示部 52は 1一 3kg近い重量のため、落下した場合大きな危険を伴う。そのため、支持部 54は、図 24 (b)に示すように、水平面内駆動部 76から紐 56により画像表示部 52を吊り下げるまでのカバーを備える。カバーは水平面内駆動部 76に固定されたカバー 62と画像表示部 2のユニバーサルジョイント部 63に固定されたカバー 64とを、図 24 (b)に示すように入れ子部 65で結合することで、紐 56が万が一切れても、画像表示部 52が落下しない構造となっている。

[0097] このような安全対策は上述したいくつかの例のうち、少なくとも 1つ行うことにより、適切な安全性を得ることができると考えられる。

更にそれでも断線した場合に配慮し、入れ子部 65の少し上部で紐を分割し、分割された紐への張力が無くなると爪が左右に開き、その爪がカバー 62に当接する形状のブレーキ部材を入れておく。そして、同ブレーキ部材がカバー 62の上端部などに接触し、摩擦を引き起こすことで落下速度を遅くすることも可能である。

[0098] この吊り下げ部以外に紐 56の露出する部分は水平面内駆動部 76の部分である。

この部分については、図 24 (d)に示すように、水平面内駆動部 76の関節毎にカバー 66を設置し、外からは紐 56や滑車 59, 60および 61は見えないが、水平面内の駆動は問題なくできる構造となってヽる。次に図 25は上述した XYZの動き以外で、 0 X 0 y 0 zの回転軸回りの機構を示す図である。ユニバーサルジョイント部 63や紐 56を介して、画像表示部 52を昇降したり、水平面内駆動部 76を駆動することで、 6自由度の動きが確保される。ここで述べる 6自由度というのは、ただ動くというだけでなぐウェイトバランスおよび重心保持という手法を導入することで、顔面の動きに対し殆ど負荷無く完全に追従することを意味し、立った状態でも、座った状態でも寝た状態でも許されるストローク範囲内ならば、自由な方向で画像を鑑賞できることを示している。

[0099] ところで、このようにイス部 55と支持部 54が一体になつた機構では様々なことが可能となる力重量物が使用者の頭部上に設置されているので、安全には特に注意を払う必要がある。イス部 55の背もたれ部 55aに支持部 54を設置しているので、使用者が通常の動作を行う場合は問題とならない。しかし、図 26に示すように使用者が、画像表示部 52を顔から離した場合には、支持部 54の水平面内駆動部 76が自動的に縮まり、少なくとも使用者が腰を上げる場合の動作範囲である腰を回転中心として頭部が描く弧 Gの範囲内から画像表示部 52を退避させる。

[0100] また、イス部 55は、図 27に示すように、背もたれ部 55aが傾斜（リクライニング）可能である。このようにイス部 55の背もたれ部 55aをリクライニングした状態でも、図 28に示すように、使用者が画像表示部 52を顔から離した場合には、支持部 54の水平面内駆動部 76が自動的に縮まり、少なくとも使用者が腰を上げる場合の動作範囲である腰を回転中心として頭部が描く弧 Hの範囲内から画像表示部 52を退避させる。このように重量物と故意に体を接触させる意志が無い通常の動作では、使用者が重量物による傷害を全く受けないように安全設計が施されている。

[0101] 次に、図 27に示したように、イス部 55の背もたれ部 55aをリクライニングした状態について説明する。図 27に於いて、床設置ベース 67に固定されたイス本体部 68には支持部 54を平行リンク構造で支持する平行リンク機構 (69, 70, 71)が関節部 72によって回転駆動可能に固定されている。そして、イス本体部 68の背もたれ部 55aのリクライニングに対応して上下前後駆動させる関節部 72によって駆動可能に設置された支持部 54は、平行リンク機構 (69, 70, 71)の拘束により、平行リンク固定部 65と平行に保った状態で、支持部 54を上下前後駆動させる構成となって、る。 [0102] 背もたれ部 55aのリクライニングに応じて、イス本体部 68に設置された足のリクライユング機構（73, 74)も動作する。これらの操作はイス本体部 68に固定された肘掛部 75により制御可能な構成となっている。

ここで、図 26に示したように、通常状態でもリクライニング状態でも支持部 54は平行リンク固定部 78と平行に保たれているので、イスのリクライニングによる必要スペース以上に大きなスペースを必要としない。したがって、省スペース化を図ることができる。更に、支持部 54には図 24で説明した重り 58が支柱 57内にあり、これを鉛直に保つことで、画像表示部 52と重り 58との釣り合いが保てる構造となっている。更に、この方法ではリクライニングにより支柱 57の位置も移動しており、床置き型の装置に比べると、支持部 54に搭載される水平方向への移動機構のストロークもその分小さく取ることができ、コンパクトィ匕を図ることが可能となる。

[0103] また、図 27では重り 58と画像表示部 52とを、紐 56を用いて接続する場合について、支柱 57内にある重り 58を支柱 57内でぶつ力もないように鉛直に保つことの必要性を説明した力これは他の機構にも当てはめることができる。

以上説明したように、第 2実施形態によれば、画像を表示する表示部と、使用者が着席可能で、且つ、背もたれ部分が傾斜可能なイス部と、イス部に接合され、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、支持部は、イス部の背もたれ部分の傾斜に応じて、表示部を使用者の頭部に追従するように移動可能である。したがって、使用者が座るイス部に支持部および画像表示部を接続することで、画像表示部が動!、て重心位置が変わることによって画像表示システム自体が倒れ易くなるリスクを回避することができる。更に、第 1実施形態と同様に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面挟み込み部の一部を支点として、移動可能とすることが好ましい。このようにすることにより、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。

[0104] また、第 2実施形態によれば、支持部は、表示部の支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える。したがって、顔面の動きにスムーズに画像表示部が追従できる構成にすることができる。

また、第 2実施形態によれば、支持部は、表示部とバランス部とを接続する紐状の軟性部材と、軟性部材に発生する摩擦を緩和する摩擦緩和機構とを備える。したがつて、バランス部が外部に露出しないので、使用者への被害 (接触等)を防止し、更に画像表示部のみの回転モーメントし力発生しないので、使用者に対しスムーズな画像表示部の追従を補償することができる。

[0105] また、第 2実施形態によれば、支持部は、紐状の軟性部材として、ステンレス繊維を備える。ステンレス繊維はしなやかであり、且つ耐久性、引張り強度に優れるので、この繊維を用いた撚糸を利用することにより、軟性部材が断線し易くなるリスクを回避することがでさる。

また、第 2実施形態によれば、支持部は、紐状の軟性部材として、パラ型ァラミド繊維を備える。ノラ型ァラミド繊維は、前述したステンレス繊維と同様に、しなやかであり、且つ耐久性、引張り強度に優れるので、この繊維を用いた撚糸を利用することにより、軟性部材が断線し易くなるリスクを回避することができる。

[0106] また、第 2実施形態によれば、支持部は、軟性部材断線時に表示部が落下するのを防止する落下防止機構を備える。したがって、万一、軟性部材が断線した場合のリスク回避のための大きな役割を担う。

また、第 2実施形態によれば、支持部は、その表面を覆うカバーを備える。したがつて、画像表示部駆動時の駆動部分に指等を挟み込むむことを防止することができる。また、外部より軟性部材が見えず、触れられないように関節部毎にカバーを設けることにより、外部に軟性部材が露出することで劣化したり傷が付き、断線して画像表示部が落下するリスクを回避することができる。

[0107] また、第 2実施形態によれば、支持部は、イス部の背もたれ部分に隣接して配置され、イス部は、背もたれ部が傾斜する際、支持部の地面に対する傾きを鉛直方向に保つ平行リンク部材を備える。したがって、床置き型では必要とされた、画像表示部が頭部に追従するための大きなストロークを必要としない。これは、背もたれ部がストロークを肩代わりする構成となっているためである。そのため、省スペース化が可能である。更に、この構成では支柱が常に水平面に対し直交している構成である。したがつて、支持部と支持部内の重りとが接触するのを防ぐ効果がある。

[0108] つまり、イスのリクライニング動作時に省スペースを実現（リクライニングスペース以上に支柱部がはみ出さない）し、リクライニング動作に無関係であるスムーズな同画像表示部の追従を実現すると!/、う効果がある。

また、第 2実施形態によれば、支持部は、使用者が表示部を顔面力も外した際に、使用者の腰を中心として、頭部が描く弧の範囲内から、表示部を退避させる。したがつて、使用者がイス力も立ち上がる動作時に、画像表示部や支持部と使用者との接触が生じないように安全設計が施されており、安心して暗い部屋でも使用できることを補償している。

[0109] なお、第 2実施形態において、画像表示部 52と重り 58とを紐 56の代わりに天秤棒で吊り下げた場合、画像表示部 52の重量を M、重り 58の重量を mとし、画像表示部 52と支点との距離を L、重り 58と支点との距離を 1とした時、 M X L=m X lでモーメントを相殺するようにしても良い。このような構造とすることで、振り子と同様に重り 58と画像表示部 52とを釣り合わせた状態で、上下方向に駆動させることが可能となる (紐の上下の代替え)。また、この方法は紐や滑車を使用しないので、構成を簡単にすることができる。

[0110] このような構成とした場合でも前述の紐 56を用いた場合と同様に、支柱 57を鉛直に保つことで省スペース化が図れると共に、水平方向のストロークも小さくすることが可能となる。更に、このような構成では、水平方向の駆動に支柱 57を回転軸とした回転機構および支柱 57に水平駆動ステージを設けて、この組み合わせで画像表示部 52を水平方向に任意に移動可能としているので、もし支柱 57が傾くと、支柱 57の回転軸や水平駆動ステージも傾、てしま、、スムーズな水平方向駆動を実現することができない。よって、上記例と同様に、支柱 57を鉛直に保つことが重要となる。

[0111] 《第 3実施形態》

第 3実施形態の画像表示装置 100は、第 2実施形態の図 23と略同様の構成である。したがって、図示および構成の説明を省略し、以下では、図 23と同様の符号を用いて説明を行う。

以下、第 3実施形態の特徴部分について説明する。 [0112] 図 29は、画像表示装置 100の支持部 54の断面図である。支持部 54は、図 29に示すように、配線 101を支持部 54内の紐状の軟性部材 102に沿って有する。そして、配線 101は、画像表示部 2から配線用滑車 103, 104および 107を介して、重り 58まで導かれる。配線 101は重り 58に設置された配線固定部 105でー且固定される。配線 101は、重り 58の上下駆動に対して十分マージンを持つようにたるませてあり（図 2 9領域 I参照）、その後、外部 (例えば、制御装置 106など）に接続される。即ち、配線 101自体は断線等を避けるため、出来るだけ曲がり Rを大きくしてあり、且つ重り 58および画像表示部 52の重量を直接受けないように設計されており、且つ画像表示部 5 2の移動時の負荷とならないように、所定のマージンを持って設置されている。そのため、配線 101自体に引張り力は殆ど生じないので、負荷抵抗は少なぐ且つ配線 10 1自体には負荷が力からな、ように配慮されて、る。

[0113] このような配線 101は、画像表示部 52の LCDおよび LCD照明系の電力用、画像表示、音響用の情報伝達用などを示す。無論、無線や電池、太陽電池等で全て対応できれば問題ないが、安定した出力を得るためには有線による供給が最も効率が良い。

以上説明したように、第 3実施形態によれば、画像を表示する表示部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持するとともに、表示部の支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部と、支持部内に沿って設けられ、且つ、その一部がバランス部の一部に固定された表示部を外部に接続するための配線とを備える。したがって、配線 101自体に引張り力は殆ど生じないので、負荷抵抗は少なぐ且つ配線 101自体には負荷が力からずに安定した出力を得ることができる。更に、第 1実施形態と同様に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面接触部の一部を支点として、移動可能とすることが好ましい。このようにすることにより、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。

[0114] なお、第 3実施形態で説明した発明を、第 1実施形態の画像表示装置 1、第 2実施形態の画像表示システムおよび後述する各実施形態に適用しても良ヽ。《第 4実施形態》

第 4実施形態の画像表示装置 170は、第 2実施形態の図 23および図 24と略同様の構成である。したがって、図示および構成の説明を省略し、以下では、図 23および図 24と同様の符号を用いて説明を行う。

[0115] 以下、第 4実施形態の特徴部分について説明する。

図 30は、画像表示装置 170の支持部 54を上方力も見た図である。

基本的に画像表示部 52の重量を使用者が感じないようにするには、顔の動きに負荷が発生しないように機構が対応する必要がある。よって、図 30に示すように、支持部 54に、マジックハンド技術を導入する。このマジックハンドは、図 30中の x、 y、 0 z の方向に駆動する。したがって、容易に角度調節が可能である。

[0116] 図 30に示すように、水平面内駆動部 76は、マジックハンドのように、交差部 CRに角度調整機構を有し、水平面内駆動部 76を構成する各部材が、互いに回転可能に連結されており、伸縮できる構成となっている機構である。水平面内駆動部 76は画像表示部 52と反対側の端に、カウンターバランス部 171を備える。そして、支柱 57からカウンターバランス部 171までの距離と、支柱 57から画像表示部 52までの距離との比は、 p : qであり、その同一重量の場合のモーメントの比は p : qである。水平面内駆動部 76を含むカウンターバランス部 171の重量と、水平面内駆動部 76を含む画像表示部 52の重量との比は q なので、水平面内駆動部 76の伸縮に依存せず支柱 57にかかる実際のモーメントは p X q = q X pの関係で一定となって、る。このため、各交差部 CRの連結および、支柱 57の回転軸がボールベアリング若しくはエアベアリング等でスムーズであれば、殆ど負荷を感じること無ぐ _x、 y、 Θ zの方向に駆動が可能となる。また、この機構により、支柱 57の剛性をそれほど高くする必要も無いし、振動を抑えることもできる。本体が倒れる等のリスクも回避し易い構成となっている。

[0117] なお、このようなマジックハンド技術を導入する際には、水平度合いや振動などの設置状態を検出する検出部を備え、且つ、角度調整機構に回転移動を抑止する制動機構を設ける。そして、設置状態が著しく悪ィ匕した場合 (飛行中のエアポケット、地震など）には、この制動機構により、水平面内駆動部 76の伸縮を抑制する。具体的には、角度調節機構に、検出部力の信号により制御される周知の制動機構を備える。このような制御により危険や、緊急時の事故などを回避することができる。

[0118] また、画像表示部 52における上下方向の位置調整には、エレベーター技術を用いる。図 31は、画像表示装置 170の支持部 54に関し、 z方向の移動機構の構成のみを図示したものである。

図 31に示すように、エレベーターのように、カウンターバランス部 171と画像表示部 52との重量比が q:pの場合、滑車 PUを用いることで、釣り合いが取る構造になっている。例えば、 q :p = 2 : lの場合、図 31に示すようなタイプの滑車 PUを利用すれば良い。支柱 57は上下に手動で動かすことが可能であり、寝ている時、座っている時、立っている時に応じて、ラフな高さ設定ができるようになつている。一方、所定の状態で、視聴者が顔を上下に動かすと、 2— 30cm程度、画像表示部 52が上下する。その際に、前記滑車部 PUの回転軸がボールベアリング若しくはエアベアリング等でスムーズであれば、殆ど負荷を感じることなく z駆動が可能となる。

[0119] 以上説明したように、第 4実施形態によれば、画像を表示する表示部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持し、且つ、伸縮可能である支持部を備える。したがって、使用者が感じる画像表示部の重量を軽減しつつ、使用者の顔の動きに画像表示部を追従させることが可能となる。更に、第 1実施形態と同様に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面接触部の一部を支点として、移動可能とすることが好ましい。このようにすることにより、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。

[0120] また、第 4実施形態によれば、設置状態を検出する設置状態検出し、設置状態が著しく悪ィヒしたことを検知すると支持部の伸縮変化を抑制する支持部制御部を備える。したがって、危険や、緊急時の事故などを回避することができる。

なお、第 3実施形態で説明した発明を、第 1実施形態の画像表示装置 1、第 2実施形態の画像表示システムおよび後述する各実施形態に適用しても良ヽ。

[0121] 《第 5実施形態》

第 5実施形態の画像表示システム 180は、第 2実施形態および第 3実施形態と略同様の構成である。したがって、以下では、第 2実施形態および第 3実施形態と同様の符号を用いて、説明を行う。

以下、第 5実施形態の特徴部分について説明する。

[0122] 第 2実施形態ではリクライニング可能なイス部 55を備えた画像表示システムを用いて説明を行ったが、本実施形態では、更に、飛行機内のイス等、地面が傾くことも想定される場合にも使用可能な画像表示システムについて説明する。

図 32は、画像表示システム 180を横方向カゝら見た外観図である。画像表示システム 180は、イス部 55に矢印 bの方向に伸縮可能な固定具 182を有し、背もたれ部 55 aには矢印 cの方向に伸縮可能な固定具 183を備える。そして、これらの固定具 182 および 183を介して、平行リンク機構（図 27、 69— 71参照）とイス部とが固定されている。

[0123] また、平行リンク固定部 78の下方には、重り 181が設置されている。そして、支柱 5 7の上部、画像表示部 52の反対側には、画像表示部 52とバランスを取るためのカウンターウェイト部 184が設置されて!、る。これはイスの上での XYストロークが小さ!/、ため、カウンターウェイト部 184を設置してもスペース的に邪魔にならな!/、ために設置可能である。また、乗り物上ではカウンターウェイト部 184によるバランスが取られていないと、乗り物が傾いた時、水平面内駆動部 76の伸縮が発生し、危険なためである。また、支柱 57の下端には重り 185が設置されている。

[0124] 更に、前述の固定部 183は、カウンターウェイト部 184および画像表示部 52と重り 1 85によりバランスが取られた位置に設置されており、安定して支柱 57を垂直に保つ役割を果たしている。ここで、図 33は飛行機の離陸時など、床が傾いた状況を示す図である。

このような場合、重り 181の効果により平行リンク固定部 78は水平面に対して垂直を維持しょうとする。したがって、固定具 182は、床の傾きに応じて矢印 aだけイスから離れ、それに合わせて平行リンクにより支柱 57も垂直に保たれる。その結果、水平面内駆動部 76は水平を維持するので、水平面内駆動部 76が傾くことによる危険は無くなる。更に、万一飛行機等に生ずる急峻な傾きにより支持軸が傾いた場合、水平面内駆動部 76の駆動を無効とするストッパーにより固定される様に制御しておけば、ェァポケット等のような急な状況変化に対しても十分に対応可能である。なお、重り 181 および 185、カウンターウェイト部 184は請求項の「垂直バランス部」に対応する。

[0125] 更に、通常の家庭にて本装置を適用する場合などでも、図 34の様に、支柱 57を垂直に設置できない場合がある。図 34 (1)の様に垂直である場合問題ないが、図 34 ( 2)の様に傾いて設置された場合、支柱 57の内壁に重り 58が接触してスムーズな動きが困難となる。多少の傾きの場合、接触する可能性のある部分を滑らかな面で覆つておけば良い。しかし、前述したカウンターウェイト部 184を備えないタイプなどの場合は、水平面内駆動部 76が図 34 (2)の様に傾くことで、水平面内駆動部 76の伸縮が何れかの方向に作用し、顔面装着時に何れか一方に引張られるような違和感を覚える。

[0126] これを改善するためには、図 34 (3)の様に、支柱 57の土台に角度調整機構 186を入れることで、支柱 57を垂直に保つようにすれば良い。または、図 34 (4)の様に、支柱 57と水平面内駆動部 76との間に角度調整機構 187を入れることで、水平面内駆動部 76を水平に保つようにしても良、。

なお、角度調整機構 186および 187内に水平検出器と角度調節機構を駆動する駆動手段とを設け、傾きに応じて、自動的に角度調整を行うようにしても良い。

[0127] 以上説明したように、第 5実施形態によれば、画像を表示する表示部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部と、支持部の一部に設けられ、床部に対する支持部の設置角度と床部に対する表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部とを備える。したがって、飛行機内のイス等、地面が傾くことも想定される場合にも使用可能である。

[0128] また、第 5実施形態によれば、重りを有する垂直バランス部を有する。したがって、この場合にも、飛行機内のイス等、地面が傾くことも想定される場合にも使用可能である。

なお、第 5実施形態で説明した発明を、第 1実施形態の画像表示装置 1、第 2実施形態の画像表示システム 50、第 3実施形態の画像表示装置 100、第 4実施形態の画像表示システム 170および後述する各実施形態に適用しても良ヽ。

[0129] 《第 6実施形態》第 6実施形態の画像表示装置 190は、第 1実施形態の画像表示装置 1と略同様の構成である。したがって、図示および構成の説明を省略し、以下では、第 1実施形態と同様の符号を用いて説明を行う。

ホームシアター用の画像表示装置には、ハイビジョン画像を高分解能で見ること〖こより、更に高い臨場感を味わうことができる。

[0130] 本実施形態では、第 1実施形態の図 9と同様に 2つの画像を合成'分解し両眼に情報を提供する。その際、図 35に示す中央領域においては、画像を所定の大きさで高精細に投影し、周辺領域においては画像を低精細に投影する。周辺領域の画像については、中央領域の画像と重なる部分である中心部を真っ暗な画像とする（本来は表示可能)ことで、合成した時に違和感無、様に制御されて、る。

[0131] 次に、中央領域の適切な大きさについて考察する。画面サイズは、通常のテレビ等では人間と画面の距離により条件が異なってしまう。本発明では接眼レンズによる虚像を見るシステムであり、視野角とその中のドットサイズ (液晶デバイスの画素数の意味)との関係を表すことにする。本来、視力と限界分解能は一義的に決まるものであるが、液晶デバイスの場合、素子間の隙間を人間の眼で解像できるか否かにより決定されるべきものである。ここでは透過型液晶デバイスにより実験を行い、その結果に基づいたデータを示す。

[0132] 図 36は、 52インチ (対角線の長さ）の画面サイズの表示装置を配置し、単位面積あたりの画素数と視野角度とを変化させた場合に、表示装置に表示されるドットが見える視力を表中に記載したものである。単位面積あたりの画素数は、 16 : 9の表示装置の横方向の画素数を示す。また、例えば 2m離れたところから表示装置を観察すると、視野角度は対角で 36. 546度となり、視野角度は約 32. 111度となる。

[0133] 表中の太線で示した領域 a— dは、実験結果より前記「素子間の隙間」が見える力否力をドットが見える力否かとして判断したものである。更に、その判断についても a = 表示画像のドットが見えない、 b =表示画像のドットは見える力全体像を見ていると殆ど気にならない。 c =表示画像のドットは見える力慣れると気にならない。 d=解像度が悪ぐ画面サイズを小さくした方が良い、のように分けて示している。

[0134] この結果、前述した画素数を 1280以上にすれば 108. 3° までの画像は十分臨場感を持ってハイビジョン画像を見ることができる（これは対角 120° の画面を指す)。更に、前述した画素数を 1920にすれば、 53° までの画像でドットを意識せずに楽しめることがわ力る。

但し、このデータは透過型の液晶デバイスを用いており、反射型液晶デバイスでは更に画素数に対する素子間の隙間が狭いことが知られているので、反射型液晶デバイスの方が視野角をより大きくしても、素子間の隙間が見えにくい。このようにして、使用する液晶デバイスにより中央領域の大きさを決定し、その周辺については周辺領域としてそれぞれの大きさを決定すれば良いことがわかる。なお、周辺領域の画像としては人間の眼で視界として認識できるのは 180° といわれている力実験の結果、 90° 以上あればかなり没入感を得られることがわかっているので、対角線で 90° — 120° の範囲までをカバーする様にすれば良い。周辺領域の画像については図 36 に示す様に、視野角 79. 4— 108. 3° までについては画素数が少ない場合、「解像度が悪ぐ画面を小さくした方が良い」に分類される場合が多いことがわかる。但し、この部分を表示するのにハイビジョンを使用できれば望ましいが、コスト面や普段使用しない部分なので、解像度の低いデバイスを使用する可能性もある。この場合は、色彩を中央領域の画像に合わせる様な制御を行ったり、文字や数字にっ、てはできるだけ大きく表示するのが望ましい。

[0135] では次に中央領域の画像と周辺領域の画像とを出力するための制御系概略を、図 37を用いて説明する。図 37では、 RGB3枚の LCDを用いた制御方法を例として示す。ここでは 1つの選択肢として周辺領域の画像として静止画像で表示した場合の制御系概略図で説明していく（無論周辺に RGB3枚の LCDを用いることも可能なので、その場合 1920 X 1080の液晶デバイスの中央領域の画像用と同じセットがあると考えれば良い)。

[0136] 1920 X 1080の液晶デバイス RGB191は、光学系によりそれぞれの画像が合成され、カラー画像として出力される。液晶デバイス RGB191は、それぞれの液晶オンォフを制御する液晶駆動ドライバ 192により制御されており、カラー画像として出力される時は、ハイビジョンビデオ信号を、液晶オンオフ制御に変換するビデオ信号変換' 色ムラ補正機 193により制御されることで、一体のカラー画像として出力される構造となっている。但し、このハイビジョン画像は忠実に画像を再現するための制御のみであり、その前段として、ビデオサイズを電気的にリサイズしたり、所定の方向にシフトさせたり、画像を合成したり所定の条件に合わせて周辺画像を生成するビデオ信号座標変換 Zビデオ信号合成機 194が設置されている。このビデオ信号座標変換 Zビデォ信号合成機 194を制御する CPU195は、そのほ力にもヘッドホン出力部 196の制御、緊急時にヘッドホンの出力を外部音声入力部力の情報に切り替える切り替え制御、顔面装着部に設置された 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197 (例えば、第 2実施形態の図 25に示すユニバーサルジョイント部 63に設ける）からの出力値を読み込み、地上と顔面との相対角度を検出し、その情報に基づき画像を前述したビデォ信号座標変換 Zビデオ信号合成機 194にて処理する信号処理部 198、光学ズーム位置検出部 199、アイレリーフ位置検出部 200等を処理し、快適な画像を提供できる様に工夫されている。

[0137] この制御系統は画像表示部 52に設置されている力実際に外部からのハイビジョン画像やリクライニングイスの駆動、画像表示部 52の収納やセキュリティのため、固定機構の駆動を制御する制御系統、制御パネル等は全てイス側に設置されて、る。ここで画像表示部 52とイス部 55との間の通信は無線や光ファイバ一等で主に行われ、配線数をできるだけ少なくする工夫が行われており、電源部等の部分についてのみ、ノ《ランスウェイト収納筒部を通り、有線でつながつている。

[0138] 以上、簡単に制御系統について説明した。次に図 38—図 42を用いて、前述したビデォ信号座標変換 Zビデオ信号合成機 194により実際に行われる画像処理について説明する。

図 38 (A)は中央領域の画像の出力画像を示し、図 38 (B)は周辺領域の画像の出力画像を示す。中央領域の画像を表示する表示光学系は元々、周辺領域の画像と同じサイズに表示可能である力光学的ズーム機構により縮小して中心領域の画像の大きさとなっている。即ち、ディスプレイの画素ピッチ自体も縮小されており、眼で見てもその画素を認識することはできない。これは視野角 60° 以内の比較的目玉を動かす可能性の高、フィールドで画素をイメージさせな、ためのものである。しかしこのままでは画面に表示されるものも小さくなつてしまうので、周辺画像表示用画像と同じ大きさになるように像を拡大して表示して、る。ドットとして中間値が無、場合は、当然周辺ドットの値による補完処理が行われている。図 38 (A)は以上説明した処理を行った後の画像である。

[0139] これらを合成光学系にて合成し、左右の眼に図 38 (C)の様な合成画像を投影するのが本発明による基本的な画像処理方法である。この場合、光学的 ·電気的に両方の画像が一致する様に調整し、 1つのディスプレイにて画像を見ているかの様に表示している。しかし中心部分には画素の細かい高精細な画像を投影し、周辺部分には画素が確認できる低精細な画像を投影する。

[0140] 次に、図 39は、前述の図 38に示したサッカー選手の画像が中心力も左方向に寄つていたため、使用者が首を左に回してサッカー選手を画像の中心で見ようとした時の表示画像の変化を示している。この使用者の首の回転は、前述の 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197の Θ z方向の出力値により決定される。図 36で説明したように、画角の大きさは視野角に置き換えることができるので、 0 x、 0 y、 0 zロータリーェンコーダ 197により検出された回転角度分、図 39 (A)、図 39 (B)共に画像全体を右にシフトする様に処理して、る。

[0141] この場合、当然画像データは図 39 (B)の左側の黒い部分に相当するデータが無く、これを出力すると臨場感が損なわれる。そのため、本発明の画像処理方法としては、黒い部分に隣接する画素の情報を記憶し、その情報と同じものを引き伸ばして左の黒い部分に置き換えている。人間の眼は中心を見ている場合、周辺画像への解像力や注意度は極端に低下しており、連続的な画像や色彩がそこにあれば殆ど違和感は無い。この方法により、その部分の画像データが存在しなくても、このような方法で画像を生成することで、臨場感を味わえるのである。

[0142] し力し、画像コンテンツの中には、画面をフルに使うものもあり、前述のサッカー選手が更に端力端に動くような場合、画面が大きすぎることでかえって疲れてしまう可能性がある。そこで本発明では図 40 (A)のようにフル画面で表示して、る画像を中心領域のみに表示するモードに切り替え可能とする。中心領域のみに表示するモードに切り替えた場合にっ、て、図 40 (B)および (C)を用いて説明する。

[0143] 元々の中央領域の画像は、光学的に縮小させた画像であるため、通常の出力情報のみでは周辺画像が存在しない図 40 (B)のような画像である。中心画像が 60° の視野角であれば、十分画像自体を楽しむことができる力周辺画像が存在しないので、映画館のような印象を受ける。しかし、本発明では、前述の様に、黒い周辺部分に隣接する画素の情報を記憶し、その情報と同じものを引き伸ばして左の黒い部分に置き換え、周辺画像表示部により表示させている。その図が図 40 (C)であり、前述のように周辺画像への解像力や注意度は極端に低下しており、連続的な画像や色彩がそこにあれば殆ど違和感は無!、。

[0144] この方法により、その部分の画像データが存在しなくても、このような方法で画像を生成することで、臨場感を味わえる。更に、図 40 (D)に、使用者が首を左に回してサッカー選手を画像の中心で見ようとした時の表示画像の変化を示している。この使用者の首の回転は、 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197の出力値により決定される。 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197により検出された回転角度分、画像処理により画像を右へシフトさせ、欠落した部分に対して隣接する画素の情報を記憶し、その情報と同じものを引き伸ばして使用する。これにより、画像全体を楽しめる上にその場に、るかの様な臨場感を味わうことができる。

[0145] 以上、図 40では隣接した画像情報を引き伸ばす方法を取ったが、その他の使用方法として、ハイビジョン画像は基本的に中央領域のみに表示し、周辺画像にはそのほかの情報を提供することも可能である。

図 41では図 41 (A)に示すように中央領域にのみ画像を表示する画像表示モードに切り替え、周辺領域には、図 41 (B)に示すように、文字情報 Lや操作パネル Pなどを表示する。文字情報 Lとしては、他のテレビ番組の情報提供や、文字放送情報などが考えられる。操作パネルについては、操作パネル上にポインティングデバイスなどを表示し、マウスなどの操作部材によって操作可能にすると良い。

[0146] 更に、マウスなどの操作部材と、前述した 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197 による使用者の動き認識を組み合わせて操作を行うようにしても良、。

例えば、操作部材により、中心領域を選択し、首を振る動作を行うことにより、前述した画像のシフトを行うモード（図 41 (C) )や、画像をシフトしつつ、隣接画素情報を引き伸ばしモード（図 41 (D) )に切り替えるようにしても良ヽ。 [0147] また、操作部材により、周辺領域を選択し、首を振る動作を行うことにより、図 42 (A )に示す文字情報 Lや操作パネル Pなどを、中央領域にシフトするモード（図 42 (B, C) )に切り替えるようにしても良い。これは周辺画像が視野角 60° より外側の画像であり、目玉を動かすとしてもその部分を見続けることは苦しいことに配慮したものであり、図 42 (B)では顔を左上に向けることで、左上にある他番組情報を画面中央にシフトさせた状態を示す。無論、顔を左上にどの程度動力たかは、 θ χ, θ γ, θ ζロータリーエンコーダ 197により計測された θ ζ方向の回転角度より算出することが可能であり、目玉を動かすこと無ぐ中心画像を見つつ、他番組を確認するような時に役立つ。同様にして図 42 (C)では顔を下に向けることで、下にある文字情報および操作パネル画面を画面中央にシフトさせた状態を示す。無論、顔を下にどの程度動かしたかは、 0 x、 0 y、 0 zロータリーエンコーダ 197により計測された 0 x方向の回転角度より算出することが可能であり、目玉を動かすこと無ぐ中心画像を見つつ、文字情報および操作パネル画面を確認し、操作することができる。これは、本発明の様に、周辺画像は元々中心画像出力もできるような構成 (通常、中心画面は黒を表示)であるため、重複出力が簡単にできる様に工夫されている。

[0148] 更に、図 42 (D)では周辺画像として所定の画像をデフォーカスさせた形で出力している。これは周辺画像が何カゝ認識できなくても、デフォーカスしたものは近くにあり、きれいに写るものは遠くにあるという人間の記憶を利用したものであり、周辺のデフオーカス画像により中心画像に奥行きを感じさせることが可能となる。

また、周辺画像がデフォーカス状態で投影されているので、使用者の注意を中心画像に向け易ぐ使用者に与える没入感をより向上させることができる。

[0149] また、このときに、図 42 (D)に示すように、周辺領域の画像に、中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターン piを有した画像を表示するようにしても良い。図 4 2 (D)では周辺領域のうち下方の領域のみにっ、てこのマークを示して!/、る。このような表示を行うことにより、使用者によりいつそうの遠近感を与えることができる。更に、図 42 (D)に示すように、中央領域の画像の枠に沿って、より小さい前述した所定のパターン p2を表示することにより、遠近感をより向上させることができる。特に、中央領域の画像と周辺領域の画像との両方にまたがって連続したマークを表示することで、より自然な遠近感を使用者に与えることができる。

[0150] そして、前述したように、中央領域の画像は明瞭な画像となるように投影し、かつ、周辺領域の画像はデフォーカス状態となるように投影するので、より遠近感を効果的に与えることが可能となる。また、図 42 (D)に示すように、周辺領域の画像に、中央領域の画像の左端および右端に沿って、柱状のパターン _P3および p4を有した画像を表示する。このようなパターンを表示することにより、使用者の注意を中央領域に促すことができるので、使用者に与える没入感をより向上させることができる。

[0151] 以上説明したように、第 6実施形態によれば、画像を表示する表示部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、表示部は、画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、中央領域においては画像を高精細に投影し、周辺領域においては画像を低精細に投影する第 1の表示と、中央領域においては画像全体を高精細に投影し、周辺領域においては前述した画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行う。したがって、使用者の用途や好みに合わせて表示を行うことができる。

[0152] また、第 6実施形態によれば、第 2の表示を行う際に、周辺領域に対応する部分にお!ヽては、中央領域に対応する部分に示す画像とは異なる情報を有する画像を表示する。したがって、使用者の希望に応じて観察時に没入感を与えることができる。また、第 6実施形態によれば、第 2の表示を行う際に、周辺領域に対応する部分にお!ヽては、中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターンを有した画像を表示する。したがって、使用者に遠近感を与え、臨場感のある画像を提供することができる。

[0153] また、第 6実施形態によれば、中央領域に対応する部分においては、中央領域が有する所定のノターンと類似で、かつ、より小さいパターンを、中央領域に対応する部分の外周の少なくとも一部に有した画像を表示する。したがって、より自然な遠近感を使用者に与えることができる。

また、第 6実施形態によれば、周辺領域においては画像をデフォーカス状態で投影する。したがって、使用者の注意を中心画像に向け易ぐ使用者に与える没入感をより向上させることができる。

[0154] また、第 6実施形態によれば、顔面接触部は、使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、動き検出部により検出される使用者の顔の動きに応じて、表示部は、中央領域に対応する部分おヽて表示する画像の表示領域をシフトする。したがって、使用者の使用時の違和感を軽減することができる。

また、第 6実施形態によれば、第 2の表示を行う際に、周辺領域に対応する部分においては、使用者による操作に関わる情報を表示する。したがって、表示範囲を有効利用して、使用者にとって有用な情報を提供することができる。

[0155] また、第 6実施形態によれば、顔面接触部は、使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、動き検出部により検出される使用者の顔の動きに応じて、表示部は、中央領域に対応する部分おヽて表示する画像の表示領域をシフトするか、使用者による操作に関わる情報を表示する表示位置をシフトする。したがって、使用者の使用時の違和感を軽減するとともに、操作性を向上することができる。

[0156] なお、第 6実施形態で説明した発明を、第 1実施形態の画像表示装置 1、第 2実施形態の画像表示システム 50、第 3実施形態の画像表示装置 100、第 4実施形態の画像表示システム 170、第 5実施形態の画像表示システム 180および後述する各実施形態に適用しても良い。

《第 7実施形態》

第 7実施形態の画像表示装置 120は、第 1実施形態の図 1で説明した画像表示装置 1と略同様の構成である。本実施形態では、この画像表示装置 120を、図 43に示すように、少なくとも 2台近傍に設置して使用する。

[0157] 図 43において左側の画像表示装置 120は、画像表示部 122を床から支持する支持部 121により吊り下げられた形で重量を支持されており、画像表示部 122には、音声を入力する音声入力部 123と音響情報を出力する音響出力部 124とが設置されている。画像処理装置 125は、 DVDや BSチューナ、コンピュータ本体等であり、その情報がケーブル 126を介して支持部 121に設置された赤外線発光部 127により無線情報としての音響データ、画像データを画像表示部 122に設置された不図示の赤外線受光部に出力し、画像処理装置 125にて処理された画像と音響とを使用者に供給することができる。一方、右側の画像表示装置 120も同様に、右側の画像処理装置 125からの音響、画像情報を供給されているので、本来は全く独立した画像、音響を楽しむことができる。

[0158] 本来、本発明によるシステムは個人向けなので、図 1のような同じ部屋の中の近い場所に設置することは少ないが、一人で見ることに閉塞感を感じる使用者も多ぐ図 1 のように近い場所に 2台設置し、会話や間食を楽しみながら別々の画像を鑑賞するような可能性が十分に考えられる。そこで本実施形態では、右と左の画像表示装置 12 0の画像処理装置 5の間を音声送信用ケーブル 128 (無線でも可)でつなぎ、片方の使用者の音声入力部 123からの話し声が、他方の使用者の音響出力部 124から従来の音響情報と重複して流される構成として、る。

[0159] 更にここでは両方の赤外発光部 127からの情報が混入することを防ぐため、所定の周波数だけ波長をシフトさせるスィッチが取り付けられている。このスィッチにより両側の赤外発光部 127から出された情報がお互いに異なる周波数帯域を用いることで混入することを防ぐことができる。この発明は例えば、 DVDを 1枚借りてきて、一方の D VD再生機にて再生する場合、ぉ互、の赤外発光時の周波数を一致させておけば、例えば左側の赤外発光部 127からの画像'音響情報を左右両方の使用者が受光することになり、同時に画像を楽しむようなことも可能となる。

[0160] 以上説明したように、第 7実施形態によれば、表示部と、音響出力部と、外部から、画像情報を表示部に入力し、音響情報を音響出力部に入力する通信部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部とを備える画像表示装置であって、通信部は、画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、波長が僅かに異なる赤外線の切り替え機構を有する。したがって、画像表示装置を複数近傍に設置して複数の使用者が画像鑑賞を行う際に、鑑賞対象の画像と音が互いに混入しない。これは顔面への画像表示部のスムーズな追従のため（画像表示部への配線が多、と抵抗となり、スムーズな追従が実現できない）、音響出力と画像表示を画像処理装置より赤外線等の無線で送る機構を導入した場合、近傍で同一装置を利用することで、両方で同一画像を表示することが可能である（1台の画像処理装置で複数台の画像表示部に画像を供給でき、コスト低減につながる)。しかし、あくまでも個人向けなので、近傍で画像鑑賞して、る使用者が別々の画像を見た、場合にも、音響情報や画像情報が混入する。上述のように、波長が僅かに異なる赤外線の切り替えはこれらの問題を解決し、別々の画像を楽しむことも、同一画像を楽しむこともできるという効果が生まれる。更に、第 1実施形態と同様に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面接触部の一部を支点として、移動可能とすることが好ましい。このようにすることにより、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。

[0161] 《第 8実施形態》

第 8実施形態の画像表示装置 130は、第 2実施形態の図 44で説明した画像表示システム 50と略同様の構成である。したがって、図示および構成の説明を省略し、以下では、図 23と同様の符号を用いて説明を行う。

本実施形態では、この画像表示装置 130を、図 44に示すように、少なくとも 2台近傍に設置して使用する。

[0162] 本実施形態は、映画館等の複数人数で画像の鑑賞を行う場合を想定している。図 44は、情報共有者を選択し、情報のやりとりをしている様子である。並んで設置された画像表示装置 130は、それぞれ、図 23と同様の支持部 54イスの背もたれ部に設置し、支持部 54により吊り下げられた画像表示部 52を備える。第 1実施形態の図 1で説明したような床置型は、支持部自体の移動が容易だが、スペースや安全の面で何処にでも置けるため、問題が発生する。これに対し、背もたれ部に設置した支持部 54 は本来人が通らな!/、部分への設置であるため、装置自体を動かし難!、と!/、う欠点はあるものの、スペースや安全性には優れているので、公共施設や映画館、家庭のリラクゼーシヨン用イス等、本来殆ど位置を動かさないで使用する場合に使用される。図 44ではそれぞれ隣り合うイス同士で会話を行うための会話 onZoff機構 131が設置されており、これを隣のイス同士でつないだ場合は、片方の使用者の音声入力部 51 力の話し声が、他方の使用者の音響出力部 53から映画等の音響情報と重複して流される構成となっている。音声入力部 51の上げ下げによる onZoffも前述のように可能であるが、会話 onZoff機構 131をつなげない限りは会話を行うことができない。よって、会話を行、た、人だけと話をしながら画像を鑑賞できる。

[0163] 但し、常時一方の音声入力部 51からの入力音が他方の音響出力部 53に流され続けると、本来の画像と音響に雑音として入るため、臨場感を損なう可能性がある。そこで本発明では、音声入力部 51を口の位置力も上部に上げることで音声入力部 53の onZoffができる構成となっている。これにより、話をしたい時のみに話し、話す必要が無い時は相手に臨場感ある画像と音響を楽しんでもらうことが可能となる。

[0164] 以上説明したように、第 8実施形態によれば、表示部と、使用者の両耳に対して音響を出力する音響出力部と、使用者の音声を入力する音声入力部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部とを備える画像表示装置であって、画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、音響出力部により、どのような音響情報を出力するか否かと、音声入力部により、何れの画像表示装置に対する音声情報を入力するカゝ否かを切り替える切替部を備える。したがって、映画館等に本発明を利用する場合に効果的である。通常、映画館では大きなスクリーンを設置し、それを全座席から見えるような大きな施設が必要であり、大きな費用が発生する。しかし、本実施形態の発明を映画館のような形で利用した場合、一般の部屋で良ぐ更に周りがうるさい場合や座席前に座高の高い人が来た場合等も意識せずに平等に映画鑑賞を楽しむことができるという利点がある。し力しその反面、複数人数で来た場合には、全く話ができず孤立感を感じることになる。そこで、本実施形態では、話をする対象者と話を聞く対象者とを自由に切り替えることにより、任意の人との会話を楽しめる条件を整えると共に、話したい時のみマイク (音声入力装置)を下げ、音響出力を onにして話をし、話す必要が無い場合は、マイクを上げ、音響出力を offとすることで、独り言や咳込みを相手に伝えな、等の切り替えを実現して、る。この方法により必要な人と必要な条件で会話を楽しむ等の効果を生み出すことができる。更に、第 1実施形態と同様に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面接触部の一部を支点として、移動可能とすることが好ましい。このようにすることにより、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。 [0165] 《第 9実施形態》

第 9実施形態の画像表示装置 150は、第 2実施形態の図 23で説明した画像表示システム 50と略同様の構成である。したがって、図示および構成の説明を省略し、以下では、図 23と同様の符号を用いて説明を行う。

本実施形態の画像表示装置 150は、図 45に示すように、 2台の画像表示装置 150 が前後のイスに配置されている例である。画像表示装置 150は、支持部 54を備えるとともに、音響出力部 53、音声入力部 51が設置された画像表示部 52を支持部 54により支持している。また、肘掛部分に情報入力 on/offスィッチ 151を備える。また、前述のように音声入力部 51は上下動作により音声入力の onZoffを行うことができる

[0166] 図 45中左側の使用者は、音声入力部 51を上に上げている。即ち、音声入力が off の状態となっている。したがって、左側の使用者は外部の人と話す必要は無ぐ画像を鑑賞している状態である。この場合、情報入力 onZoffスィッチ 151は、外部から使用者への問いかけに使用される。例えばこれが飛行機の座席の場合、客室乗務員が情報入力 onZoffスィッチ 151を押すと、使用者の音響出力部 53に既に音響出力されて、る情報と重複して客室乗務員の音声が流れる。食事の手配や飲料水サービスの時に、特定の座席の人のみに情報を提供する場合に利用される。

[0167] 一方、図 45中右側の使用者は、音声入力部 3を下に下げている。即ち、音声入力が onの状態となっている。この状態で使用者が話をすると、その情報は特定の相手（画像内で選択可能。座って、る近くの人 (合意が必要) )との情報交換を行える状態となっている。更に音声入力を onのまま、情報入力 onZoffスィッチ 151を押すと、特定の相手 (例えば客室乗務員など）に直接話ができるようにしても良い。このようにすることにより、緊急時やサービスを得た、時に利用できる。

[0168] 以上説明したように、第 9実施形態によれば、表示部と、使用者の両耳に対して音響出力を行う音響出力部と、表示部を、使用者に接触しない部分において支持する支持部と、表示部に支持され、使用者の顔に接触する顔面接触部と、音響出力部により、外部力もの音響情報を出力するか否かを切り替える切替部とを備える。したがつて、飛行機の客室乗務員などが必要に応じて個人向けに情報提供を行う場合に効果的である。即ち、周りの情報が眼や耳に入り、画像鑑賞に没入し難い状況においても、本実施形態によれば、外部の音や画像が全く入ってこないので、画像鑑賞に没入できる。し力も、外部からの働きかけを使用者の音響に混入させる力否かの on Zoffスィッチを設けているので、使用者の臨場感を妨げず、最小限の情報提供を行えるという効果がある。更に、顔面接触部は、使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、使用者の顔面を挟み込み、表示部は、使用者の頭部の動きに応じて、顔面接触部の一部を支点として、移動可能である。したがって、使用者の顔の動きに略完全に画像表示部を追従させることが可能となる。

[0169] 《変形例》

上記各実施形態について、変形例を挙げて説明する。

〇眼幅調整について

眼幅調整機構によって両眼のレンズ間隔と両眼の間の幅とを完全に調整することにより、良好な眼の疲れない画像を提供することができる。しかし、実際に光学的に眼幅調整を行う場合、調整時間がかかったり、調整機構が複雑になる可能性がある。そこで、ラフに眼の間隔に合わせる光学調整部と、眼幅と両画面の間隔を正確に合わせる電気的調整部とを設けることにより、実質的に眼が疲れる等の不具合が無い、良好な画像を提供するようにしても良ヽ。

[0170] これは子供と大人、外人と日本人の様に、眼幅が 65mm— 55mm程度の人に限定し、その間を 5mm間隔の様にラフに設定する。そしてファイン調整としては電気的に画像をシフトさせる方法を取っている。この方法ではほぼ光学中心を用いており、左右の眼で感じるディストーションの差が殆ど無いこと、更に微調整を電気的に行うので、細力、眼幅と画像表示間隔の調整が可能なこと、眼幅調整機構が比較的簡単であること等の利点がある。

[0171] 〇複数の使用者による使用について

家族等、数人で代わる代わる使用することを想定すると、その都度使用者に対応した調整を行うのは手間がかかる。そこで、使用者を認識するための情報入力手段と、その情報に応じて予め使用者毎に記憶された調整情報を設定する制御手段を有するようにしても良、。これは画像表示部に表示した所定のボタンを選択するような方法でも良いし、パスワード入力により認識する方法でも良い。そして、その結果に合わせて眼幅調整、表示画面、フォーカス調整等、全て使用者に合わせた条件に自動的に設定されることで、無駄な時間を省き、直ぐに画像鑑賞を楽しむことが可能となる。

[0172] 〇音響出力部について

顔面挟み込み部とスピーカとが一体である例を示した力イス部分にスピーカを備えるようにしても良い。その場合、耳部を解放することが可能となる。また、画像と音響情報との少なくとも一方に連動して振動する振動部をイス部分に備えるようにしても良い。

産業上の利用可能性

[0173] 本発明を利用する場合、それぞれ次のような市場性が期待できる。

重量、疲労感を感じさせない大画面パソコン、 CAD'映画館、プロジェクターに替わる大画面ディスプレイ '臨場感溢れる 3D大画面画像の提供'ビデオ機構力ゝらの画像をインターネット受信 '寝たきり患者、病人への臨場感ある画像の提供'リラクゼ一シヨン画像表示ディスプレイ ·新、感覚の TVゲーム画像の提供 ·狭、空間での大画面画像の提供 ·機密性が高！、情報の個人向け表示システム ·バーチャルリアリティディスプレイ '遠隔操作が可能な大画面ディスプレイ ·広、画面でのデジタル新聞受信システム '飛行機等の客席でのリラクゼーションサービス '視力の悪くならない教育教材 ·アミューズメント施設での新たなディスプレイゲーム等。

Claims

請求の範囲

[1] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、且つ、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離を変更可能な顔面接触部と

を備えることを特徴とする画像表示装置。

[2] 請求項 1に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記使用者の頭部の動きと、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離とに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能であることを特徴とする画像表示装置。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載の画像表示装置にお、て、

前記顔面接触部は、前記使用者の両耳を挟むことにより顔側面に接触するとともに、前記両耳を挟む部分に音響出力機構を備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[4] 請求項 1から請求項 3の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触するための弾性部材を備えるとともに、前記弾性部材とは独立に、顔面挟み込みの幅を変更する幅変更部および前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離を変更する距離変更部を備えることを特徴とする画像表示装置。

[5] 請求項 1から請求項 4の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記接眼光学系と前記使用者の眼との間の距離に応じて、表示する前記画像の大きさを変更する

ことを特徴とする画像表示装置。

[6] 請求項 1から請求項 5の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記使用者の顔前面に対面する部分に顔固定部材を備え、前記顔面接触部は、前記使用者の顔前面が前記顔固定部材に接触する距離と、前記使用者の顔前面が前記顔固定部材に接触せず、前記表示部に対して前記使用者の両眼の視線方向が両耳を通る軸回りに相対的に移動可能な距離とに変更可能である

ことを特徴とする画像表示装置。

[7] 請求項 6に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記顔固定部材を、前記使用者のメガネのフレームを避けて前記両眼の回りに離散的に上下に備えるとともに、前記メガネのフレームの左右外側に、外界からの光を遮光する遮光部材を備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[8] 請求項 6または請求項 7に記載の画像表示装置にお、て、

前記表示部は、前記使用者のメガネフレームの有無を認識するフレーム認識部を備え、前記フレーム認識部による認識結果に応じて、前記接眼光学系の光軸方向における前記顔固定部材の厚みを変更可能である

ことを特徴とする画像表示装置。

[9] 請求項 1から請求項 8の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記接眼光学系を少なくとも 3枚のレンズで構成する

ことを特徴とする画像表示装置。

[10] 請求項 1から請求項 9の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記接眼光学系のうち、前記眼から最も離れているレンズを、貼り合わせレンズで構成する

ことを特徴とする画像表示装置。

[11] 請求項 1から請求項 10の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記接眼光学系のうち、前記眼から最も近いレンズを、少なくとも片面がコーニック定数 K< 0のコーニック面であるレンズで構成する

ことを特徴とする画像表示装置。

[12] 請求項 1から請求項 11の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記光電素子と前記接眼光学系との間に、リレー光学系と拡散板とを備え、前記拡散板の透過画像を、前記接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する

ことを特徴とする画像表示装置。

[13] 請求項 1から請求項 12の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記支持部は、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス咅を備えるとともに、

前記支持部内に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線を備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[14] 請求項 1に記載の画像表示装置において、

前記支持部は、伸縮可能である

ことを特徴とする画像表示装置。

[15] 請求項 14に記載の画像表示装置において、

設置状態を検出する設置状態検出部と、

前記設置状態検出部が、設置状態が著しく悪化したことを検知すると前記支持部の伸縮変化を抑制する支持部制御部と

を更に備えることを特徴とする画像表示装置。

[16] 請求項 1に記載の画像表示装置において、

前記支持部の一部に設けられ、前記床部に対する前記支持部の設置角度と前記床部に対する前記表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部を更に備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[17] 請求項 16に記載の画像表示装置において、

前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[18] 請求項 1に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、前記中央領域においては前記画像を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像を低精細に投影する第 1の表示と、前記中央領域におヽては前記画像全体を高精細に投影し、前記周辺領域にお！ヽては前記画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行う

ことを特徴とする画像表示装置。

[19] 請求項 18に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像を前記光電素子に表示する

ことを特徴とする画像表示装置。

[20] 請求項 19に記載の画像表示装置にお!/、て、

前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記中央領域に近づくにつれて小さくなる所定のパターンを有した画像を前記光電素子に表示する

ことを特徴とする画像表示装置。

[21] 請求項 20に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記中央領域に対応する部分においては、前記所定のパターンと類似で、かつ、より小さい前記所定のパターンを、前記中央領域に対応する部分の外周の少なくとも一部に有した画像を前記光電素子に表示する

ことを特徴とする画像表示装置。

[22] 請求項 21に記載の画像表示装置にぉ、て、

前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域においては前記画像をデフォーカス状態で投影する

ことを特徴とする画像表示装置。

[23] 請求項 18から請求項 22の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトすることを特徴とする画像表示装置。

[24] 請求項 18に記載の画像表示装置において、

前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域に対応する部分においては、前記画像とは異なる画像として、前記使用者による操作に関わる情報を表示する

ことを特徴とする画像表示装置。

[25] 請求項 18または請求項 24に記載の画像表示装置において、

前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする力、前記使用者による操作に関わる情報を表示する表示領域をシフトすることを特徴とする画像表示装置。

[26] 請求項 1に記載の画像表示装置において、

前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、

前記情報記録部に記録された前記使用者に関わる情報を読み出し、その情報に基づいて前記表示部と前記顔面接触部とを制御する制御部と

を備えることを特徴とする画像表示装置。

[27] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記使用者が着席可能で、且つ、背もたれ部分が傾斜可能なイス部と、前記イス部に接合され、前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持する支持部と、

前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記支持部は、前記イス部の背もたれ部分の傾斜に応じて、前記表示部を前記使用者の頭部に追従するように移動可能である

ことを特徴とする画像表示システム。

[28] 請求項 27に記載の画像表示システムにお、て、前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、

前記表示部は、前記使用者の頭部の動きに応じて、前記顔面接触部の一部を支点として、移動可能である

ことを特徴とする画像表示システム。

[29] 請求項 27または請求項 28に記載の画像表示システムにお、て、

前記支持部は、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[30] 請求項 27から請求項 29の何れか 1項に記載の画像表示システムにおいて、前記支持部は、前記表示部と前記バランス部とを接続する紐状の軟性部材と、前記軟性部材に発生する摩擦を緩和する摩擦緩和機構とを備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[31] 請求項 30に記載の画像表示システムにおいて、

前記支持部は、前記紐状の軟性部材として、ステンレス繊維を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[32] 請求項 30に記載の画像表示システムにおヽて、

前記支持部は、前記紐状の軟性部材として、ノ型ァラミド繊維を備えることを特徴とする画像表示システム。

[33] 請求項 30に記載の画像表示システムにおヽて、

前記支持部は、前記軟性部材断線時に前記表示部が落下するのを防止する落下防止機構を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[34] 請求項 30に記載の画像表示システムにお、て、

前記支持部は、その表面を覆うカバーを備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[35] 請求項 30に記載の画像表示システムにおヽて、

前記支持部内において、紐状の軟性部材に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線を備えることを特徴とする画像表示システム。

[36] 請求項 27から請求項 29の何れか 1項に記載の画像表示システムにおいて、

前記支持部は、前記バランス部に重りを備えるとともに、前記表示部および前記重りを天秤状に吊り下げて支持し、前記表示部の重量を M、前記重りの重量を mとし、前記表示部と支点との距離を L、前記重りと前記支点との距離を 1とした時、 M X L = m X 1となる位置に前記支点を保持する支柱を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[37] 請求項 27から請求項 36の何れか 1項に記載の画像表示システムにおいて、

前記支持部は、前記イス部の前記背もたれ部分に隣接して配置され、

前記イス部は、前記背もたれ部が傾斜する際、前記支持部の地面に対する傾きを鉛直方向に保つ平行リンク部材を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[38] 請求項 27から請求項 37の何れか 1項に記載の画像表示システムにおいて、

前記支持部は、前記使用者が前記表示部を顔面から外した際に、前記使用者の腰を中心として、前記頭部が描く弧の範囲内から、前記表示部を退避させる

ことを特徴とする画像表示システム。

[39] 請求項 27に記載の画像表示システムにお、て、

前記支持部は、伸縮可能である

ことを特徴とする画像表示システム。

[40] 請求項 39に記載の画像表示システムにお、て、

設置状態を検出する設置状態検出部と、

を更に備えることを特徴とする画像表示システム。

[41] 請求項 27に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[42] 請求項 41に記載の画像表示システムにお、て、

前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[43] 請求項 27に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[44] 請求項 43に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[45] 請求項 44に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[46] 請求項 45に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[47] 請求項 46に記載の画像表示システムにお、て、前記表示部は、前記第 2の表示を行う際に、前記周辺領域においては前記画像をデフォーカス状態で投影する

ことを特徴とする画像表示システム。

[48] 請求項 43から請求項 47の何れか 1項に記載の画像表示システムにおヽて、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする

ことを特徴とする画像表示システム。

[49] 請求項 43に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[50] 請求項 43または請求項 49に記載の画像表示システムにお、て、

前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする力、前記使用者による操作に関わる情報を表示する表示領域をシフトすることを特徴とする画像表示システム。

[51] 請求項 27に記載の画像表示システムにおいて、

前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、

を備えることを特徴とする画像表示システム。

[52] 請求項 27に記載の画像表示システムにお、て、

前記イス部の背もたれ部分に設けられ、前記使用者に対して音響情報を出力する音響出力部と、前記イス部に設けられ、前記画像と前記音響情報との少なくとも一方に連動して振動する振動部とを更に備える

ことを特徴とする画像表示システム。

[53] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しない部分において支持するとともに、前記表示部の前記支持部に対するモーメントを相殺するバランス部を備える支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、

前記支持部内に沿って設けられ、且つ、その一部が前記バランス部の一部に固定された前記表示部を外部に接続するための配線と

を備えることを特徴とする画像表示装置。

[54] 請求項 53に記載の画像表示装置において、

前記顔面接触部は、前記使用者の顔側面に接触して設けられるとともに、前記使用者の顔面を挟み込み、

ことを特徴とする画像表示装置。

[55] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記支持部は、伸縮可能である

ことを特徴とする画像表示装置。

[56] 請求項 55に記載の画像表示装置において、

設置状態を検出する設置状態検出部と、

を更に備えることを特徴とする画像表示装置。

[57] 請求項 55または請求項 56に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[58] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、

前記支持部の一部に設けられ、前記床部に対する前記支持部の設置角度と前記床部に対する前記表示部の設置角度との少なくとも一方を調整する調整部とを備えることを特徴とする画像表示装置。

[59] 請求項 58に記載の画像表示装置において、

前記支持部は、重りを有する垂直バランス部を備える

ことを特徴とする画像表示装置。

[60] 請求項 58または請求項 59に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[61] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備え、前記表示部は、前記画像を表示する際に、投影範囲における中央領域と周辺領域との内容を変更可能であり、前記中央領域においては前記画像を高精細に投影し、前記周辺領域においては前記画像を低精細に投影する第 1の表示と、前記中央領域におヽては前記画像全体を高精細に投影し、前記周辺領域にお！ヽては前記画像とは異なる画像を低精細に投影する第 2の表示との何れかを行う

ことを特徴とする画像表示装置。

[62] 請求項 61に記載の画像表示装置にお!、て、

ことを特徴とする画像表示装置。

[63] 請求項 62に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[64] 請求項 63に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[65] 請求項 64に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[66] 請求項 61から請求項 65の何れか 1項に記載の画像表示装置において、前記顔面接触部は、前記使用者の顔の動きを検出する動き検出部を備え、前記動き検出部により検出される前記使用者の顔の動きに応じて、前記表示部は

、前記中央領域に対応する部分おいて前記光電素子に表示する画像の表示領域をシフトする

ことを特徴とする画像表示装置。

[67] 請求項 61に記載の画像表示装置にお!、て、

ことを特徴とする画像表示装置。

[68] 請求項 61または請求項 67に記載の画像表示装置において、

[69] 請求項 61から請求項 68の何れか 1項に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[70] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する接触部と、

前記使用者に関わる情報を記録する情報記録部と、

前記情報記録部に記録された前記使用者に関わる情報を読み出し、その情報に基づいて前記表示部と前記接触部とを制御する制御部と

を備えることを特徴とする画像表示装置。

[71] 請求項 70に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[72] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部と、

前記イス部の背もたれ部分に設けられ、前記使用者に対して音響情報を出力する音響出力部と、

前記イス部に設けられ、前記画像と前記音響情報との少なくとも一方に連動して振動する振動部とを備え、

前記支持部は、前記イス部の背もたれ部分の傾斜に応じて、前記表示部を前記使用者の頭部に追従するように移動可能である

ことを特徴とする画像表示システム。

[73] 請求項 72に記載の画像表示システムにお、て、

ことを特徴とする画像表示システム。

[74] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

音響出力部と、

外部から、画像情報を前記表示部に入力し、音響情報を前記音響出力部に入力する通信部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する顔面接触部とを備える画像表示装置であって、

前記通信部は、前記画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、波長が僅かに異なる赤外線の切り替え機構を有する

ことを特徴とする画像表示装置。

[75] 請求項 74に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[76] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記使用者の両耳に対して音響を出力する音響出力部と、

前記使用者の音声を入力する音声入力部と、

前記画像表示装置を少なくとも 2台近傍に設置して使用する際に、前記音響出力部により、どのような音響情報を出力する力否かと、前記音声入力部により、何れの画像表示装置に対する音声情報を入力する力否かを切り替える切替部を備えることを特徴とする画像表示装置。

[77] 請求項 76に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。

[78] 光束放出方向に直交した 2次元発光型の光電素子から放出された光を、使用者の両眼それぞれに対応した接眼光学系を介して前記使用者の眼球に投影する表示部と、

前記使用者の両耳に対して音響を出力する音響出力部と、

前記表示部を、前記使用者に接触しな!、部分にお!、て支持する支持部と、前記表示部に支持され、前記使用者の顔に接触する接触部と、

前記音響出力部により、外部力の音響情報を出力する力否かを切り替える切替部と

を備えることを特徴とする画像表示装置。

[79] 請求項 78に記載の画像表示装置において、

ことを特徴とする画像表示装置。