WO2009084657A1 - 単眼型画像形成装置 - Google Patents

Abstract

　錘を追加することなく画像表示ユニットを使用者の目に画像光が適正に入射される位置に保ち、従来のＨＭＤに比べて軽量化が可能な、単眼型画像形成装置を提供する。 　画像表示ユニット搭載側のテンプルに高さ方向の段差を設けた。仮にこの段差が無ければ、画像表示ユニットの重量によりフロント部は斜めに傾き、使用者の目に入射する画像光は、適正な入射位置よりも下方に移動した状態になる。画像表示ユニット搭載側のテンプル部に段差があれば、画像表示ユニットは上方向に移動するため、使用者の目に適正に画像光が入射する。また、テンプル部に段差を設けたというシンプルな構成であるため、錘を追加する場合に比べて重量の増加が抑えられる。

Description

単眼型画像形成装置

　本発明は、頭部に装着可能な、単眼型画像表示装置に関する。

　近年、使用者の頭部に装着されるタイプの画像表示装置、いわゆるＨｅａｄ－Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ（以下、ＨＭＤ）、が広く知られている。ＨＭＤは、限られた市場ではあるものの、例えばバーチャルリアリティや個人用シアターとして、既に製品化がなされている。将来的には、その携帯性故に、例えばウェアラブルコンピュータなどの分野においての利用が期待されている。

　ＨＭＤには、大きく分類して両眼での画像観察に使用される両眼型（例: 特許文献１）と、片眼での画像観察に使用される単眼型（例: 特許文献２、図２９参照）の２種類が存在する。両眼型ＨＭＤは、画像を表示するためのユニット（以下、画像表示ユニット）が両眼側に必要であるのに対し、単眼式ＨＭＤは、片眼のみに取り付けるため、より軽量かつ低コスト化が可能である。そのため、バーチャルリアリティ等の臨場感が必要となる用途以外では、両眼型よりも単眼型ＨＭＤのほうがより実用的である。

　しかし、単眼型ＨＭＤは、画像表示ユニットが片眼側にのみ存在するため、画像表示ユニット装着側に重量が偏る。そのため、単眼型ＨＭＤが頭部に装着された場合に、画像表示ユニット装着側が下方に傾くことがある。その結果、使用者の目に入射する画像光は適正な入射位置よりも下方に移動し、使用者の目に適正に入射しない虞がある。さらに、画像光の下方への移動量が大きければ、画像光が使用者の目に入射しない、即ち使用者が画像を見られない状態に陥る可能性もある。この問題を解決するためには、例えば画像表示ユニットの重量に対してバランスを取るカウンターウェイトとしての錘を画像表示ユニット装着側の反対側のフレームに追加する方法が挙げられる（例：特許文献３）。錘の追加により重心位置が調節されるので、画像表示ユニット装着側の下方への傾きが補正され、画像表示ユニットは使用者の目に画像光を適正に入射可能な位置（以下、適正な位置）に保たれる。
特開２００１－３０５４７５号公報 特表２００２－５３９４９８号公報 特開２００６－１３３３７６号公報

　しかし、従来からの単眼型ＨＭＤは、前記したように錘を用いなければ画像表示ユニットを適正な位置に保てないので、どうしても錘を必要としていた。しかしながら、錘をフレームに追加する方法では、錘分の重量が増加してしまって使用者の疲労につながるため、あまり、望ましくない。

　本発明は、錘を追加することなく画像表示ユニットを適正な位置に保ち、従来のＨＭＤに比べて軽量化が可能な、単眼型画像形成装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の一つの観点によれば、使用者の眼前に位置して使用者の鼻で支えられるフロント部と、このフロント部の左右両端に接続される一対のテンプル部と、を有するフレーム体と、画像信号に基づいた画像を形成する画像形成部と、この画像形成部で形成された画像を使用者の目に導く接眼光学部と、を有する画像表示ユニットとを備え、前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、前記フロント部に隣接する搭載部と、この搭載部の後方において使用者の耳，側頭部又は後頭部で支えられる装着部とを有し、前記搭載部と前記装着部との間には、前記一対のテンプル部を含む面に略直交する方向である高さ方向の段差が設けられ、前記画像表示ユニットは、前記搭載部又は前記搭載部に隣接する前記フロント部に搭載される単眼型画像表示装置が提供される。

　ここでの前後方向とは、使用者が単眼型画像形成装置を装着した状態において、使用者の視線前後方向を意味する。左右方向とは、水平且つ使用者の視線方向に直交する方向を意味する。上下方向（高さ方向）とは、一対のテンプル部を含む面に略直交する方向、即ち使用者に関して上下方向を意味する。

　仮にテンプル部に高さ方向の段差が設けられていない状態において、段差が無い場合、画像表示ユニットの重量により、フロント部の画像表示ユニットが搭載された側は、画像表示ユニット非搭載側よりも下方に位置する。即ち、フロント部は斜めに傾き、使用者の目に入射する画像光は、適正な入射位置よりも下方に移動した状態になる。一方、画像表示ユニットが搭載される側のテンプル部に高さ方向の段差が設けられていると、画像表示ユニットは上方向に移動するため、使用者の目に画像光が適正に入射する。即ち、画像表示ユニットは、適正な位置に保たれる。また、テンプル部に段差を設けたというシンプルな構成であるため、錘を追加する場合に比べて重量の増加が抑えられる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、前記段差を調節可能にする段差調節機構を備える構成にしてもよい。

　このように構成することにより、顔の大きさが異なる使用者が利用する場合でも、その都度段差を調節することにより、画像表示ユニットを適正な位置に保つことができる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記段差調節機構は、前記段差を手動で調節可能である構成にしてもよい。

　このように構成することにより、段差を変化させるための駆動機構（モーター、アクチュエーター等）が不要となり、重量の増加が抑えられる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記段差調節機構は、前記高さ方向の異なる位置に配置された複数の係止部を備え、前記係止部は、前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を係止する構成にしてもよい。

　このように構成することにより、搭載部又は装着部が係止される係止部を変更することで、使用者は搭載部と装着部との段差を段階的に調節できる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、別体に分割された前記搭載部及び前記装着部と、前記搭載部及び前記装着部を連結する連結部と、から構成されるようにしてもよい。

　このように構成することにより、連結部において、搭載部と装着部との間に高さ方向の段差を設けた状態で両者を連結することは容易である。即ち、段差を容易に設けることができる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記段差調節機構は、前記連結部に設けられ、前記搭載部又は前記装着部のいずれか一方は、前記連結部に固定され、他方は、任意の前記係止部に係止される構成にしてもよい。

　このように構成することにより、一方が連結部に固定され、他方を係止する位置のみが変更可能なので、両方の係止位置を変更する場合よりも、調節が容易になる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記装着部は、前記連結部に固定され、前記搭載部は、任意の前記係止部に係止される構成にしてもよい。

　このように構成することにより、装着部が連結部に固定されていれば、装着部が耳，側頭部又は後頭部に接触した状態を維持したままで、搭載部は上下移動できる。装着部が耳，側頭部又は後頭部に支えられるので、安定した状態での段差調節が可能になる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記段差調節機構は、前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を挿入するために、前記連結部に形成された前記高さ方向に長い挿入孔と、前記挿入孔の長手方向に延びる一対の側壁の少なくとも一方に設けられ、弾性を有する複数の係止爪とで構成され、前記係止部は、互いに隣接する任意の２つの前記係止爪により、前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を保持する構成としてもよい。

　このように構成することにより、弾性を有する係止爪は、係止部に係止されている搭載部又は装着部に上下方向の力が加えられることでその方向に弾性変形する。この弾性変形によって、係止爪と挿入孔の係止爪に対向する側壁との距離が開くため、係止部に係止されている搭載部又は装着部は隣接する係止部に移動できる。即ち、使用者は、搭載部又は後方搭載部を上下方向に押すだけで、段差を容易に調節できる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記段差調節機構は、前記搭載部と前記装着部との間に位置する調節カムと、前記調節カムに設けられたカム調節ツマミと、前記調節カムを、前記搭載部及び前記装着部に係合した状態で保持するカム保持機構と、で構成されるようにしてもよい。

　このように構成することにより、調節ツマミを用いて調節カムを変位させることで段差が調節される。使用者は、片手で調節ツマミを調節できるので、段差調節が容易である。

　また、単眼型画像形成装置において、前記調節カムは、回動中心を有し、前記調節ツマミの回動に連動して回動する構成にしてもよい。

　このように構成することにより、使用者は、調節ツマミを回すという簡単な動作だけで、段差を調節可能になる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記カム保持機構は、前記調節カムが前記搭載部及び前記装着部に係合するために、前記搭載部及び前記装着部と前記調節カムとのいずれか一方に設けられた係合凹部と、前記調節カムが前記搭載部及び前記装着部に係合した状態を維持する弾性部材とで構成されるようにしてもよい。

　このように構成することにより、係合凹部は、前記搭載部及び前記装着部、又は、調節カムに設けられるので、安定した係合状態を保つことが可能になる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記係合凹部は、前記調節カムに設けられ、前記弾性部材は、前記搭載部と前記装着部との間に設けられる構成にしてもよい。

　このように構成することにより、搭載部と装着部との両方に係合凹部が設けられる場合に比べ製造が容易である。

　また、単眼型画像形成装置において、前記一対のテンプル部の左右両側に、前記搭載部と、前記装着部と、前記段差調節機構とを設ける構成にしてもよい。

　このように構成することにより、左右両側の段差が調節可能なので、左右のどちらに画像表示ユニットが搭載されても、画像表示ユニットは適正な位置に保たれる。これにより、例えば使用者は利き目に合わせて画像表示ユニットを搭載する側を選択できる。

　また、単眼型画像形成装置において、前記画像表示ユニット又は前記画像形成部は、前記搭載部又は前記搭載部に隣接する前記フロント部に着脱可能に搭載される構成にしてもよい。

　このように構成した場合に、上記段差調節機構が存在すると、例えば重さの異なる画像表示ユニット又は画像形成部に載せ替える場合や、搭載箇所が着脱によって多少変化した場合であっても、画像表示ユニットを常に適正な位置に保つことができる。即ち、画像表示ユニット又は画像形成部が着脱可能な構成であれば、段差調節機構の有用性がさらに増す。

　本発明によれば、画像表示ユニットを適正な位置に保つことができる。テンプル部に高さ方向の段差が設けられていない状態で段差が無い場合、画像表示ユニットの重量により、フロント部の画像表示ユニットが搭載された側は、画像表示ユニット非搭載側よりも下方に位置する。即ち、フロント部は斜めに傾き、使用者の目に入射する画像光は、適正な入射位置よりも下方に移動した状態になる。ここで、画像表示ユニットが搭載される側のテンプル部に高さ方向の段差が設けられていると、画像表示ユニットは上方向に移動するため、使用者の目に画像光が適正に入射する。即ち、画像表示ユニットは、適正な位置に保たれる。また、テンプル部に段差を設けたというシンプルな構成であるため、錘を追加する場合に比べて重量の増加が抑えられる。

本発明の第１実施形態に係る単眼型画像形成装置の外観構成を示す図。 第１の実施形態において、画像形成部の搭載部への取り付け方法を示す図。 第１の実施形態において、搭載部と装着部とを連結する連結部を示す図。 第１の実施形態において、連結板に係止用凸部が係止される状態を示す図。 第１の実施形態において、連結板に係止用凸部が係止される状態を示す図。 第１の実施形態において、段差量を調節する際の係止状態を示す図。 第１の実施形態において、段差量を調節する際の係止状態を示す図。 第２の実施形態に係る単眼型画像形成装置の連結部を示す図。 第２の実施形態に係る単眼型画像形成装置の連結部を示す図。 第２の実施形態において、段差量を調節する際の係止状態を示す図。 第２の実施形態において、段差量を調節する際の係止状態を示す図。 第３の実施形態に係る単眼型画像形成装置の連結部を示す図。 第３の実施形態に係る単眼型画像形成装置の連結部を示す図。 第４の実施形態に係る単眼型画像形成装置のテンプルを示す図。 第４の実施形態に係る単眼型画像形成装置のテンプルを示す図。

符号の説明

　１００　使用者
　１１０　単眼型画像形成装置
　１２０　画像表示ユニット
　１２１　画像形成部
　１２２　ハーフミラー
　１２３　クリップ
　１３０　フレーム
　１３１　フロント部
　１３２Ｌ，１３２Ｒ，４３２　テンプル
　１３３　ブリッジ
　１３４　鼻当て
　１３６，１３６Ｌ，１３６Ｒ，２３６，３３６　搭載部
　１３７，１３７Ｌ，１３７Ｒ，２３７，３３７　装着部
　１３８，１３８Ｌ，１３８Ｒ，２３８，３３８　段差部分
　１３９　連結板
　１４０ａ，１４０ｂ，２４０ａ，２４０ｂ，３４０ａ，３４０ｂ，４４０ａ，４４０ｂ　ガイドピン
　１４１　挿入孔
　１４２，１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ　係止爪
　ＰＳ１，ＰＳ２　隣接する係止爪によって画定される、係止用凸部の係止位置
　１４４ａ，１４４ｂ　挿入孔側壁
　ＴＰ１　係止用凸部１４７と係止爪１４２ａとの接点
　ＴＰ２　係止用凸部１４７と係止爪１４２ｂとの接点
　ＴＰ３　係止用凸部１４７と挿入孔側壁１４４ｂとの接点
　ＤＳ１　係止爪１４２から挿入孔側壁１４４ｂまでの距離
　ＤＳ２　係止用凸部１４７と係止爪１４２との接点から、挿入孔側壁１４４ｂまでの距離
　１４６ａ，１４６ｂ，２４６ａ，２４６ｂ，３４１ａ，３４１ｂ，４４１ａ，４４１ｂ貫通孔
　１４７　係止用凸部
　２３９　楕円カム
　２４１　係合溝
　２４２ａ，２４２ｂ，３４２ａ，３４２ｂ，４４２ａ，４４２ｂ　つるまきバネ
　２４３　爪２４４と係合してラチェットを構成するラック
　２４４　ラック２４３と係合してラチェットを構成する爪
　２４５　調節ツマミ
　３４３，４４３　ネジ穴
　３４４，４４４　調節ネジ
　３４５，４４５　ストッパー
　４３３　耳当て

　以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳述する。

　[１．第１実施形態]
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る単眼型画像形成装置の外観構成を示す図である。単眼型画像形成装置１１０において、画像表示ユニット１２０は、画像信号に基づいた画像を形成する画像形成部１２１と、その画像を使用者の目に導くハーフミラー１２２（本発明中の接眼光学部に対応）とで構成される。画像表示ユニット１２０が着脱可能に搭載されるフレーム１３０は、頭部装着時に使用者１００の眼前に位置するフロント部１３１と、フロント部１３１に略直交して後方に伸びる左右のテンプル１３２Ｌ，１３２Ｒとを有する。

　なお、以下においては、前後方向とは、使用者が単眼型画像形成装置を装着した状態において、使用者の視線前後方向を意味する。また、左右方向とは、 水平且つ使用者の視線方向に直交する方向を意味する。上下方向（高さ方向）とは、一対のテンプル部を含む面に略直交する方向、即ち使用者に関して上下方向を意味する。図１においては、Ｙ軸，Ｘ軸，Ｚ軸方向が、それぞれ前後，左右，上下方向に対応する。

　＜画像表示ユニットの説明＞
　画像表示ユニット１２０は、いわゆる網膜走査型ディスプレイである。画像形成部１２１で水平及び垂直方向に走査された微弱なレーザー光は、ハーフミラー１２２で折り返され、使用者の瞳孔に入射することで、使用者の網膜上に直接画像を描画する。ただし、このような光走査によって画像を形成する原理自体はよく知られているので（例えば、特開２００３－０５７５８６、特開２００３－３１５７２６）、ここではこれ以上の説明を省略する。

　図２は、画像表示ユニット１２０をフレーム１３０に搭載する方法を示す。画像形成部１２１には、クリップ１２３が設けられている。このクリップ１２３は可撓性を有しており、先端が外側に向けて若干湾曲した形状を有している。クリップ１２３と画像形成部１２１との間に搭載部１３６Ｌ（後述）を挟み込むことにより、画像表示ユニット１２０はフレーム１３０に搭載される。

　＜フレームの説明＞
　図１に示すように、フロント部１３１において、ブリッジ１３３は鼻当て１３４を備える。鼻当て１３４は、単眼型画像形成装置１１０装着時に使用者１００の鼻に接触することで、フロント部１３１を使用者１００の眼前に位置させる。

　左テンプル１３２Ｌは、画像表示ユニット１２０が着脱可能に搭載される搭載部１３６Ｌ（本発明中の搭載部に対応）及び使用者の耳に掛止される装着部１３７Ｌ（本発明中の装着部に対応）に分割される。搭載部１３６Ｌ及び装着部１３７Ｌは、段差部分１３８Ｌにおいて接続される。ここで、搭載部１３６Ｌは装着部１３７Ｌよりも高い位置にある。右テンプル１３２Ｒも同様に、搭載部１３６Ｒ及び装着部１３７Ｒに分割され、両者は段差部分１３８Ｒにおいて高さ方向に段差を持って接続される。このように画像表示ユニット１２０が搭載される側のテンプル１３２Ｌに高さ方向の段差部分１３８Ｌが設けられていると、画像表示ユニット１２０は段差部分１３８Ｌがない場合に比べて上方向に移動するため、使用者の目に画像光が適正に入射する。即ち、画像表示ユニット１２０は、適正な位置に保たれる。また、テンプル１３２Ｌに段差部分１３８Ｌを設けたというシンプルな構成であるため、錘を追加する場合に比べて重量の増加が抑えられる。

　フレーム１３０は、チタン合金で構成されている。しかし、フレームとしての強度と携帯性を可能にするものであれば、これ以外の素材で構成されても良い。例えば、金属であればチタン，ニッケルクロム合金，洋白，マグネシウム合金，アルミ合金，ステンレス等や、樹脂であればセルロイド，アセテート，オプチル，エポキシ樹脂等が挙げられる。

　＜段差部分１３８の構造説明＞
　図３は、単眼画像形成装置１１０の段差部分１３８の拡大図である。図１では段差部分１３８Ｌ，１３８Ｒが設けられているが、その構造はどちらも同様であるので、代表として左側の段差部分１３８Ｌを、符号Ｌを除いて以下記載する。

　円柱状のガイドピン１４０ａ，１４０ｂは、その長手方向が装着部１３７に対して略直交するように、接着剤を用いて装着部１３７に接着される。これらのガイドピン１４０ａ，１４０ｂは、搭載部１３６に設けられた２つの貫通孔１４６ａ，１４６ｂに係合する。貫通孔１４６ａ，１４６ｂの直径は、ガイドピン１４０ａ，１４０ｂの直径よりもわずかに大きい。そのため、搭載部１３６は、ガイドピン１４０ａ，１４０ｂが貫通孔１４６ａ，１４６ｂに係合した状態で、上下方向にスライド可能である。

　楕円形状の連結板１３９（本発明中の連結部に対応）は、搭載部１３６と装着部１３７とを連結する。連結板１３９は、その長径方向が装着部１３７に対して略直交をなすように、装着部１３７に接着剤で接着される。連結板１３９は、搭載部１３６を係止するための矩形状の挿入孔１４１を備える。挿入孔１４１の長手方向は、連結板１３９の長径方向に略平行である。挿入孔１４１の長手方向に略平行な挿入孔側壁１４４ａには、対向する挿入孔側壁１４４ｂに向かって突出する多数の係止爪１４２が設けられている。各係止爪１４２は、先細の形状に形成される。本実施形態において、挿入孔１４１と多数の係止爪１４２とが、本発明中の段差調節機構に対応する。連結板１３９及び多数の係止爪１４２は、弾性と耐摩耗性に優れた合成樹脂素材（例えば、NCナイロン、ポリアミド等）で構成されるのが望ましい。

　このように、テンプル１３２Ｌは段差部分１３８Ｌを調整可能にする段差調節機構として挿入孔１４１及び多数の係止爪１４２を備えるので、顔の大きさが異なる使用者が利用する場合でも、その都度段差を調節することにより、画像表示ユニット１２０を適正な位置に保つことができる。また、テンプル１３２Ｌが搭載部１３６Ｌと装着部１３７Ｌとに分割され、それらが連結板１３９で繋がれているので、連結板１３９において、搭載部１３６Ｌと装着部１３７Ｌとの間に高さ方向の段差部分１３８Ｌを設けた状態で両者を連結することは容易である。即ち、段差部分１３８Ｌを容易に設けることができる。また、搭載部１３６Ｌは、画像表示ユニット１２０を着脱可能に搭載し、段差調節機構が存在するので、例えば重さの異なる画像表示ユニット１２０に載せ替える場合や、搭載箇所が着脱によって多少変化した場合であっても、画像表示ユニット１２０を常に適正な位置に保つことができる。即ち、画像表示ユニット１２０が着脱可能な構成であれば、段差調節機構の有用性がさらに増す。さらに、装着部１３７Ｌが連結板１３９に固定されているので、装着部１３７Ｌが耳，側頭部又は後頭部に接触した状態を維持したままで、搭載部１３６Ｌは上下移動できる。また、装着部１３７Ｌは耳，側頭部又は後頭部に支えられることから、安定した状態での段差調節が可能になる。

　搭載部１３６は、円柱状の係止用凸部１４７を図３における紙面奥行き方向に備える。係止用凸部１４７は、側壁１４４ｂ、係止爪１４２ａ及びその上部に位置する係止爪１４２ｂによって囲まれた係止位置ＰＳ１に挿入される。図４Ａは、係止用凸部１４７が係止位置ＰＳ１に挿入された状態を示す。ここで、係止用凸部１４７の半径をｒ、係止用爪１４２ａ，１４２ｂの勾配角度をθとする。また、係止用凸部１４７と係止用爪１４２ａとの接点をＴＰ１、係止用凸部１４７と係止用爪１４２ｂとの接点をＴＰ２、係止用凸部１４７と挿入孔側壁１４４ｂとの接点をＴＰ３とする。ＴＰ１及びＴＰ２を通る直線とＴＰ３との距離ＤＳ２（ＴＰ１及びＴＰ２から挿入孔側壁１４４ｂまでの距離に等価）が
ＤＳ２＜ｒ×（１＋ｃｏｓθ）　…　式１
を満たす場合は、係止用凸部１４７が係止位置ＰＳ１に挿入されると、係止爪１４２ａ，１４２ｂが前記したように弾性を有するので、接点ＴＰ１と接点ＴＰ２との間隔は押し広げられる。これによって接点ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３に摩擦力が生じるため、係止用凸部１４７は係止位置ＰＳ１に係止される。この機構が、本発明中の係止部に対応する。

　＜第１実施形態における段差の調節方法＞
　図３及び図４を用いて、係止位置ＰＳ１に挿入されている係止用凸部１４７が、一段上の係止位置ＰＳ２に移動することを考える。係止用凸部１４７が上向きに押されると、力を受けた係止爪１４２ｂが上方向に弾性的に変形するため、係止爪１４２ｂと挿入孔側壁１４４ｂとの間隔ＤＳ１が広がる（図４Ｂの状態）。係止用凸部１４７を上向きに押す力が所定値を超えると、間隔ＤＳ１は係止用凸部１４７の直径よりも広がる。その結果、係止用凸部１４７は、側壁１４４ｂ、係止爪１４２ｂ及びその上方に位置する係止爪１４２ｃによって囲まれる係止位置ＰＳ２に移動する。弾性変形していた係止爪１４２ｂの形状は元に戻り、係止用凸部１４７は係止位置ＰＳ２に係止される。この移動に必要な力は、画像表示ユニット１２０及びフレーム１３０の重量が係止用凸部１４７に及ぼす力よりも十分大きい。即ち、使用者が係止用凸部１４７に上向き（又は下向き）の力を加えない限り、係止用凸部１４７は移動しない。係止用凸部１４７の押し上げ（或いは、押し下げ）を繰り返すことで、搭載部１３６と装着部１３７との段差量は、段階的に調節される。このように段差を手動で調整可能な段差調整機構とすることにより、段差を変化させるための駆動機構（モーター、アクチュエーター等）が不要となり、重量の増加が抑えられる。

　前記した段差調節機構を用いれば、画像表示ユニット１２０を搭載した状態で左右のバランスを保つことが可能になる。以下図５を用いて、フレーム１３０に画像表示ユニット１２０を搭載する際に、その段差調節機構を用いる様子を説明する。

　今、フレーム１３０（図１参照）が画像表示ユニット１２０を非搭載の状態で使用者の頭部に装着されている。この時、左右の段差部分１３８Ｌ，１３８Ｒの段差は、どちらも最小に設定され（図５Ａの状態）、フロント部１３１は、略水平に保たれている。画像表示ユニット１２０が左側の搭載部１３６Ｌに搭載されると、単眼型画像形成装置１１０全体の重心は左側に偏る。その結果、フロント部１３１は使用者の鼻を支点として左に傾き、画像表示ユニット１２０は適正な位置から下方に移動する。

　そこで使用者は、画像表示ユニット１２０（図１参照）を適正な位置に保つために、搭載部１３６Ｌと装着部１３７Ｌとの段差を調節する。まず使用者は、装着部１３７Ｌを左手で押さえ、装着部１３７Ｌが耳に接触した状態から上下に動かないようにする。次に使用者は、搭載部１３６Ｌを画像表示ユニット１２０が適正な位置に来るまで右手で持ち上げる。搭載部１３６Ｌは、最初の係止位置から上に移動し、新たな位置に係止される（図５Ｂの状態）。搭載部１３６Ｌと装着部１３７Ｌとの段差は、使用者が手を離してもこの位置で保持されるので、画像表示ユニット１２０が適正な位置に保たれる。このように、使用者は、搭載部１３６Ｌを上下方向に押すだけで、段差を容易に調節できる。また、一対のテンプル１３２Ｌ，１３２Ｒの左右両側に搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒと装着部１３７Ｌ，１３７Ｒと段差調整機構とを設けることにより、左右両側の段差が調節可能なので、左右のどちらに画像表示ユニット１２０が搭載されても、画像表示ユニット１２０は適正な位置に保たれる。これにより、例えば使用者は利き目に合わせて画像表示ユニット１２０を搭載する側を選択できる。

　[２．第２実施形態]
　本発明の第２の実施形態は、図１に記載されている第１の実施形態と比較して、段差部分１３８Ｌ，１３８Ｒの形状のみが異なる。ここでは、段差部分２３８を側方から見た状態である図６Ａと、段差部分２３８を後方から見た状態である図６Ｂとを参照して、第２の実施形態の要部である段差部分２３８の説明を行う。

　　＜段差部分２３８の構造説明＞
　段差調節用の楕円カム２３９は、楕円柱状の外形を持ち、搭載部２３６と装着部２３７との間に位置する。楕円形状の調節ツマミ２４５は、その回動軸が楕円カム２３９の回動軸に略一致するように、接着剤で楕円カム２３９に接着される。楕円カム２３９の回動軸に平行な面には、搭載部２３６、装着部２３７及びガイドピン２４０ａ，２４０ｂ（後述）に係合する係合溝２４１（本発明中の係合凹部に対応）が設けられる。係合溝２４１は、その表面にラック２４３を備える。ラック２４３は、装着部２３７に設けられた爪２４４と噛み合うことでラチェットを構成する（本発明中の係止部に対応）。そのため、楕円カム２３９は、調節ツマミ２４５が固定されている側から見て時計回りにのみ回動が可能になる。すなわち、使用者は、調節ツマミ２４５を回すという簡単な動作だけで、段差を調節可能になる。

　円柱状のガイドピン２４０ａ，２４０ｂは、その長手方向が装着部２３７に対して略直交するように、接着剤を用いて装着部２３７に接着される。これらのガイドピン２４０ａ，２４０ｂは、搭載部２３６に設けられた２つの貫通孔２４６ａ，２４６ｂに係合する。これらの貫通孔の直径は、ガイドピン２４０ａ，２４０ｂの直径よりもわずかに大きい。そのため、搭載部２３６は、ガイドピン２４０ａ，２４０ｂが貫通孔２４６ａ，２４６ｂに係合した状態で、上下方向にスライド可能である。ガイドピン２４０ａとガイドピン２４０ｂとの間隔は、楕円カム２３９の係合溝２４１における長径よりわずかに広い。

　つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂ（本発明中の弾性部材に対応）は、ガイドピン２４０ａ，２４０ｂに巻装される。つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂの上端は搭載部２３６に、下端は装着部２３７にそれぞれ接着剤で接着される。つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂの自然長は、楕円カム２３９の係合溝２４１における短径よりも短い。そのため、つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂは、常に引っ張られた状態にあり、搭載部２３６と装着部２３７との間に引力をもたらす。この引力は、搭載部２３６及び装着部２３７を、係合溝２４１に係合した状態に保つ。本実施形態において、つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂ及び係合溝２４１が本発明中のカム保持機構に対応し、このカム保持機構と、楕円カム２３９と、調節ツマミ２４５とが本発明中の段差調節機構に対応する。上述した係合溝２４１は、楕円カム２３９に設けられるので、安定した係合状態を保つことが可能になる。また、搭載部２３６と装着部２３７との両方に係合溝２４１が設けられる場合に比べ製造が容易である。

　　＜第２実施形態における段差の調節方法＞
　本実施形態における、搭載部２３６と装着部２３７との段差量を調節する方法を説明する。図７Ａにおいて、楕円カム２３９の短径方向は、上下方向に略平行である。即ち、搭載部２３６と装着部２３７との段差は最小の状態にある。使用者は、調節ツマミ２４５を時計回りに回動させる。楕円カム２３９は、調節ツマミ２４５に連動して時計回りに回動し、搭載部２３６を装着部２３７に対して押し上げる（図７Ｂの状態）。この状態において、つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂから生じる復元力は、楕円カム２３９に反時計回りに回動させるトルクを与える。しかし、互いに噛み合うラック２４３と爪２４４とが楕円カム２３９の反時計回りの回動を防ぐため、楕円カム２３９は図７Ｂの位置で保持される。即ち、使用者は、調節ツマミ２４５を時計回りに回動させるだけで、搭載部２３６と装着部２３７との段差量を調節できる。使用者は、片手で調節ツマミ２４５を用いて楕円カム２３９を変位させることで段差が調節されるので、段差調節が容易である。

　[第３実施形態]
　本発明の第３の実施形態は、図１に記載されている第１の実施形態と比較して、段差部分１３８Ｌ，１３８Ｒの形状のみが異なる。ここでは、段差部分３３８を上方から見た状態である図８Ａと、段差部分３３８を側方から見た状態である図８Ｂとを参照して、第３の実施形態の要部である段差部分３３８の説明を行う。

　円柱状のガイドピン３４０ａ，３４０ｂは、その長手方向が装着部３３７に対して略直交するように、接着剤を用いて装着部３３７に接着される。これらのガイドピン３４０ａ，３４０ｂは、搭載部３３６に設けられた２つの貫通孔３４１ａ，３４１ｂに係合する。貫通孔３４１ａ，３４１ｂの直径は、ガイドピン３４０ａ，３４０ｂの直径よりもわずかに大きい。そのため、搭載部３３６は、ガイドピン３４０ａ，３４０ｂが貫通孔３４１ａ，３４１ｂに係合した状態で、上下方向にスライド可能である。

　つるまきバネ３４２ａ，３４２ｂは、ガイドピン３４０ａ，３４０ｂに巻装される。つるまきバネ３４２ａ，３４２ｂの上端は搭載部３３６に、下端は装着部３３７にそれぞれ接着剤で接着される。つるまきバネ３４２ａ，３４２ｂは、常に引っ張られた状態にあり、搭載部３３６と装着部３３７との間に引力をもたらす。

　調節ネジ３４４は、搭載部３３６を上下方向に貫通するネジ穴３４３に螺合する。搭載部３３６の上面は、ネジ穴３４３の前後にストッパー３４５を備える。ストッパー３４５は、調節ネジ３４４を緩める際に、調節ネジ３４４がネジ穴３４３から脱落するのを防止する。調節ネジ３４４の首下の長さは、ネジ穴３４３の深さよりも長い。そのため、調節ネジ３４４を締めることで、ネジ穴３４３から下方に飛び出た調節ネジ３４４の頭が装着部３３７に接触する。この状態から調節ネジ３４４をさらに締めることで、装着部３３７は搭載部３３６に対して下方に移動する。即ち、調節ネジ３４４を締める量を調節することで、段差量が調節される。

　[第４実施形態]
　図９に、本発明の第４の実施形態を示す。なお、図９Ａはテンプル４３２を上方から見た状態を、図９Ｂはテンプル４３２を側方から見た状態をそれぞれ示す。本実施形態では、テンプル４３２は分割されず、その下方に使用者の耳に接触する耳当て４３３を備え、この耳当て４３３が装着部に相当する。この耳当て４３３とテンプル４３２との間隔は、後述するように可変である。

　円柱状のガイドピン４４０ａ，４４０ｂは、その長手方向が上下方向に略平行になるように、接着剤を用いて耳当て４３３に接着される。これらのガイドピン４４０ａ，４４０ｂは、テンプル４３２に設けられた２つの貫通孔４４１ａ，４４１ｂに係合する。貫通孔４４１ａ，４４１ｂの直径は、ガイドピン４４０ａ，４４０ｂの直径よりもわずかに大きい。そのため、テンプル４３２は、ガイドピン４４０ａ，４４０ｂが貫通孔４４１ａ，４４１ｂに係合した状態で、上下方向にスライド可能である。

　つるまきバネ４４２ａ，４４２ｂは、ガイドピン４４０ａ，４４０ｂに巻装される。つるまきバネ４４２ａ，４４２ｂの上端はテンプル４３２に、下端は耳当て４３３にそれぞれ接着剤で接着される。つるまきバネ４４２ａ，４４２ｂは、常に引っ張られた状態にあり、テンプル４３２と耳当て４３３との間に引力をもたらす。

　調節ネジ４４４は、テンプル４３２を上下方向に貫通するネジ穴４４３に螺合する。テンプル４３２の上面は、ネジ穴４４３の前後にストッパー４４５を備える。ストッパー４４５は、調節ネジ４４４が緩まりすぎてネジ穴４４３から脱落するのを防止する。調節ネジ４４４の首下の長さは、ネジ穴４４３の深さよりも長い。そのため、調節ネジ４４４を締めることで、ネジ穴４４３から下方に飛び出た調節ネジ４４４の頭が耳当て４３３に接触する。この状態から調節ネジ４４４をさらに締めることで、耳当て４３３はテンプル４３２に対して下方に移動する。即ち、耳当て４３３とテンプル４３２との間隔は、調節ネジ４４４を締める量に応じて変化する。

　[変形例]
　本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。以下にその変形の一例を述べる。

　　＜第１実施形態の変形例＞
　第１の実施形態では、連結板１３９を装着部１３７に固定するために接着剤を用いている。しかし、これ以外の方法（例えば、ネジ止め，リベット止め等）で、連結板１３９が固定されても良い（これは、接着剤を用いて接着されている全ての箇所に当てはまる）。あるいは、もしフレーム１３０が合成樹脂素材で構成されているならば、連結板１３９は装着部１３７と一体に成形されてもよい。また、連結板１３９が搭載部１３６に固定され、係止用凸部１４７が装着部１３７に設けられても良い。他には、搭載部１３６及び装着部１３７に係止用凸部が設けられ、両者が連結板１３９に係止されても良い。

　多数の係止爪１４２は、その形状を限定しない。例えば、半円弧状，鋸歯状等、係止用凸部１４７を係止可能な形状であれば何でもよい。また、多数の係止爪１４２は、挿入孔１４１の挿入孔側壁１４４ａ，１４４ｂの両方に設けられても良い。あるいは、挿入孔１４１が多数の係止爪１４２を全く備えない変形例もありえる。その場合、挿入孔１４１の短手方向の幅が係止用凸部１４７の直径より狭ければ、挿入孔１４１に挿入された係止用凸部１４７とそれに接する挿入孔側壁１４４ａ，１４４ｂとの間に摩擦力が働く。この摩擦力が、画像表示ユニット１２０及びフレーム１３０の重量が係止用凸部１４７に及ぼす力よりも十分大きければ、係止用凸部１４７は係止される。この場合、係止用凸部１４７は挿入孔１４１において任意の高さで係止可能であるので、段差量は連続的に調節可能である。

　　＜第２実施形態の変形例＞
　第２の実施形態においては、例えば楕円カム２３９は、回動中心を有する他の形状（卵型等）の板カムに置き換え可能である。あるいは、回動中心を有しないカム（例えば、直動カム等）への置き換えも可能である。

　楕円カム２３９を段差調節後の位置で保持するために、ラチェット以外の方法が用いられても良い。例えば、楕円カム２３９は、楕円カム２３９と搭載部２３６及び装着部２３７との接触箇所に働く摩擦力によって係止されても良い。この場合、接触箇所の摩擦係数を大きくするための加工（表面粗さを大きくする等）が行われるのが望ましい。楕円カム２３９が摩擦を利用して係止される構成であれば、楕円カム２３９は時計回りと反時計回りの両方向に回動が可能となる。

　楕円カム２３９に設けられた係合溝２４１は、搭載部２３６及び装着部２３７に設けられても良い。この場合、搭載部２３６及び装着部２３７の楕円カム２３９に接する箇所に凹状の溝が設けられ、この溝に楕円カム２３９が係合される。

　つるまきバネ２４２ａ，２４２ｂは、例えば楕円カム２３９と搭載部２３６とを繋ぐバネと、楕円カム２３９と装着部２３７とを繋ぐバネとの、２つのバネに置き換えることも可能である。

　　＜第３実施形態の変形例＞
　第３の実施形態においては、ネジ穴３４３は、装着部３３７に設けられても良い。その場合、ストッパー３４５は装着部３３７の下面に設けられ、装着部３３７のネジ穴に螺合する調節ネジが、搭載部３３６を押し上げる。

　　＜その他変形例＞
　第２～４の実施形態では、つるまきバネを用いて、搭載部と装着部（第４の実施形態ではテンプルと耳当て）との間に引力を働かせる。つるまきバネの代替物として、同様の効果を持つ弾性部材（例えば、各種バネ（板バネ，皿バネ等），ゴム等）が利用されても良い。

　第１～４の実施形態で用いられるガイドピンは、搭載部の移動方向を高さ方向にのみ制限することで段差調節を容易にする。しかし、ガイドピンはあくまで補助的な構成であり、仮に存在しなくとも、本発明の目的を達成するのに何ら不都合は無い。

　第１～３の実施形態では、搭載部と装着部との段差を調節するために、連結板１３９，楕円カム２３９，調節ネジ３４４が用いられた。これらの替わりに、磁石（例えば、フェライト磁石，ネオジウム磁石等の永久磁石）を用いた段差調節も可能である。例えば、磁石が搭載部と装着部とにそれぞれ接着され、その磁石は、前後又は左右方向に対向する面を互いに有する。この対向する面の磁極が異なるように磁石が配置されれば、磁石の異なる極の間に働く引力を利用して、搭載部と装着部とを繋ぐことが可能になる。この場合、搭載部と装着部は連結されず、磁石同士の接触箇所だけで繋がれることから、連結部は不要となる。さらに、対向する面同士の接触位置を変えることで、搭載部と装着部との間の段差量が調節される。

　段差を調節するための動力は手動に限らず、モーターやアクチュエーター等の電動機構を用いても良い。

　テンプルに画像表示ユニットが搭載されると、テンプルは画像表示ユニットの重量によって下方に移動する。前記した実施例においては、画像表示ユニット搭載側のテンプルを持ち上げることで、画像表示ユニットが適正な位置に保たれる。しかし、画像表示ユニット非搭載側に設けられた段差を調節することで、画像表示ユニットが適正な位置に保たれる構成でも良い。

　画像表示ユニット１２０は、フロント部に搭載されても良い。本発明の実施形態では、例えば図１にあるように、画像表示ユニット１２０は、テンプル１３２Ｌ，１３２Ｒの一部である搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒに搭載される。しかし、例えば特開２００２－２７７８１５にあるように、フロント部１３１の左右端部（搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒに隣接する位置）に画像表示ユニット１２０が搭載される構成であっても良い。また、ハーフミラー１２２が使用者の眼前に来るようにフロント部１３１に固定され、画像形成部１２１のみが搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒ（又はフロント部１３１）に着脱可能に搭載されてもよい。画像表示ユニット１２０（或いは、画像形成部１２１）の搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒ（又はフロント部１３１）への搭載方法は、クリップ１２３を用いる方法に限定されず、例えば特開２０００－２４９９７２の図２７にあるように、ネジを用いる方法であってもかまわない。さらに、画像表示ユニット１２０（又は画像形成部１２１）は、着脱可能な構成に限定されず、搭載部１３６Ｌ，１３６Ｒ（又はフロント部１３１）に固定される構成でも、本発明の趣旨からは全く逸脱しない。

　画像表示ユニット１２０は、使用者の目に画像を投影できる構成であれば、網膜走査ディスプレイでなくてもよい。例えば、特許文献１にあるように、液晶パネルに表示された画像を使用者の目に導く構成であってもよい。また、画像形成部１２１からの光を使用者の目に導く方法も、ハーフミラー１２２に限定されない。例えば特許文献３の光学系のように、内部に反射面を形成した透明レンズに置き換えることもできる。

Claims (14)

1. 使用者の眼前に位置して使用者の鼻で支えられるフロント部と、このフロント部の左右両端に接続される一対のテンプル部と、を有するフレーム体と、
   画像信号に基づいた画像を形成する画像形成部と、この画像形成部で形成された画像を使用者の目に導く接眼光学部と、を有する画像表示ユニットとを備え、
   前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、
   前記フロント部に隣接する搭載部と、この搭載部の後方において使用者の耳，側頭部又は後頭部で支えられる装着部とを有し、
   前記搭載部と前記装着部との間には、前記一対のテンプル部を含む面に略直交する方向である高さ方向の段差が設けられ、
   前記画像表示ユニットは、
   前記搭載部又は前記搭載部に隣接する前記フロント部に搭載される、
   ことを特徴とする単眼型画像表示装置。
2. 前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、
   前記段差を調節可能にする段差調節機構を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の単眼型画像表示装置。
3. 前記段差調節機構は、
   前記段差を手動で調節可能である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の単眼型画像表示装置。
4. 前記段差調節機構は、前記高さ方向の異なる位置に配置された複数の係止部を備え、
   前記係止部は、
   前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を係止する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の単眼型画像表示装置。
5. 前記一対のテンプル部の少なくとも一方は、
   別体に分割された前記搭載部及び前記装着部と、前記搭載部及び前記装着部とを連結する連結部と、から構成される、
   ことを特徴する請求項４に記載の単眼型画像表示装置。
6. 前記段差調節機構は、前記連結部に設けられ、
   前記搭載部又は前記装着部のいずれか一方は、前記連結部に固定され、
   他方は、任意の前記係止部に係止される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の単眼型画像表示装置。
7. 前記装着部は、前記連結部に固定され、
   前記搭載部は、任意の前記係止部に係止される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の単眼型画像表示装置。
8. 前記段差調節機構は、
   前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を挿入するために、前記連結部に形成された前記高さ方向に長い挿入孔と、
   前記挿入孔の長手方向に延びる一対の側壁の少なくとも一方に設けられ、弾性を有する複数の係止爪とで構成され、
   前記係止部は、
   互いに隣接する任意の２つの前記係止爪により、前記搭載部又は前記装着部の少なくとも一方を保持する構成である、
   ことを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の単眼型画像表示装置。
9. 前記段差調節機構は、
   前記搭載部と前記装着部との間に位置する調節カムと、
   前記調節カムに設けられたカム調節ツマミと、
   前記調節カムを、前記搭載部及び前記装着部に係合した状態で保持するカム保持機構と、を備えることを特徴とする請求項２～８のいずれか１項に記載の単眼型画像表示装置。
10. 前記調節カムは、
    回動中心を有し、
    前記調節ツマミの回動に連動して回動する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の単眼型画像表示装置。
11. 前記カム保持機構は、
    前記調節カムが前記搭載部及び前記装着部に係合するために、前記搭載部及び前記装着部と前記調節カムとのいずれか一方に設けられた係合凹部と、
    前記調節カムが前記搭載部及び前記装着部に係合した状態を維持する弾性部材とで構成される、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の単眼型画像表示装置。
12. 前記係合凹部は、前記調節カムに設けられ、
    前記弾性部材は、前記搭載部と前記装着部との間に設けられる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の単眼型画像表示装置。
13. 前記一対のテンプル部の左右両側に、
    前記搭載部と、
    前記装着部と、
    前記段差調節機構とを設ける、
    ことを特徴とする請求項２～１２のいずれか１項に記載の単眼型画像表示装置。
14. 前記画像表示ユニット又は前記画像形成部は、
    前記搭載部又は前記搭載部に隣接する前記フロント部に着脱可能に搭載される、
    ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の単眼型画像表示装置。

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