WO2016052135A1 - ヘッドマウントディスプレイ及びウェアラブルコンピューター - Google Patents

Abstract

ヘッドマウントディスプレイにおいて眼鏡型のフレームに支持される画像表示ユニット及び他の機器による重量バランスを改善する。ヘッドマウントディスプレイは、装着者の眼前に配置される画像表示部材２を含む画像表示ユニットと、装着者の頭部前側に配置される左フロント部及び左フロント部と、右フロント部の右端に連結される右テンプル部と、左フロント部の左端に連結される左テンプル部とを含み画像表示ユニットを支持するフレームと、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーを搭載した中継回路基板を含み右テンプル部又は左テンプル部に支持された中継ユニットと、中継回路基板に接続された外部接続ケーブルと、中継回路基板と画像表示ユニットとを接続する中間ケーブルと、イヤフォンユニット７０（第２の筐体７１）とを備える。外部接続ケーブル、中継回路基板及び中間ケーブルにより信号・電力の伝送路が形成される。

Description

ヘッドマウントディスプレイ及びウェアラブルコンピューター

　本発明は、ヘッドマウントディスプレイ（head mounted display）及びウェアラブルコンピューター（wearable computer）に関する。

　近年、人体の頭部に装着され、装着者に対してパーソナルに画像を視認させるヘッドマウントディスプレイや、これを利用したウェアラブルコンピューターが開発されている。ヘッドマウントディスプレイをモバイルコンピューターに接続すれば、コンピューターグラフィック画面が虚像としてユーザーの眼前に形成されるので、ディスプレイをユーザーの頭部に装着可能なウェアラブルコンピューターが提供される。
　ヘッドマウントディスプレイの具体的形態としては、特許文献１，３に記載されるように眼鏡型のフレームに機器を支持したものや、特許文献２に記載されるようにヘッドフォンの形態を基本としたものがある。また、特許文献１，２，３に記載されるように画像表示ユニットを片目側に配置した単眼用のヘッドマウントディスプレイの形態や、特許文献１に記載されるように画像表示ユニットを両目のそれぞれに対して配置した両眼用のヘッドマウントディスプレイの形態がある。また、特許文献１，２，３に記載されるようにケーブルを介して電力供給や信号入出力を行うユニットが画像表示ユニットに接続される。
　さらに特許文献１に記載のヘッドマウントディスプレイにあっては、画像表示ユニット（表示部）のほか仰角センサー及び水平角センサーが眼鏡型のフレームのフロント部に支持されており、人体頭部の仰角及び水平角を検知する。
　さらに特許文献３には、画像表示ユニットとカメラユニットとが別体であって、フロント部に回動自在に支持されカメラユニットのケーブルなどの入出力部を、画像表示ユニットの取付位置の左右切り換えに応じて回動させて左右切り換え可能としたヘッドマウントディスプレイが記載されており、この入出力部及び画像表示ユニットをコントロールユニットと接続するために左右のうちの片側に配置した形態が示されている。

特開２００６－１３５８８４号公報 特開２００４－２３３９０８号公報 特開２０１１－６６５４９号公報

　ところで、ヘッドマウントディスプレイとしては、快適な装着感を有し装着状態を維持しやすい良好な装着性などのために最適な重量バランスが求められる。
　しかし、画像表示部は眼前に配置され、さらに単眼用では左右のうちの片側に配置されるから、画像表示ユニットの重量が前側及び左右片側に偏る傾向にある。
　特許文献３に記載のヘッドマウントディスプレイにあっては、カメラユニット及びそのケーブルなどの入出力部が前側に配置され、この入出力部が左右のうち画像表示ユニットと同じ側に配置されるから、前側及び左右片側への重量の偏りが顕著になる。
　特許文献１，３に記載されるようにテンプル及びノーズパッドを有した眼鏡型のフレームに機器を支持してヘッドマウントディスプレイを構成する場合、装着者の頭部前側に配置されるフロント部に画像表示ユニットのほか、装着者の頭部の姿勢角等を検知するセンサー類が配置されると、前側に荷重が集中し、快適な装着感や装着状態の維持の点で装着性が良好でない。さらに特許文献１，３に記載のヘッドマウントディスプレイにあっては、電力供給や信号入出力を行うユニットからのケーブルの荷重、センサーから配線されるケーブルの荷重がフロント部に負荷され、前側の荷重集中を顕著にする。

　本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ヘッドマウントディスプレイにおいて、眼鏡型のフレームに支持される画像表示ユニット及び他の機器による重量バランスを改善することにより、装着性を向上し、ひいては画面の視認性の維持安定を図ることを課題とする。

　以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、装着者の眼前に配置される画像表示部材と、前記画像表示部材に表示される画像を生成するための画像生成部とが筺体に固定され、前記筐体に前記画像表示部材の基端部及び前記画像生成部が収容されてなる画像表示ユニットと、
　装着者の頭部に装着され、装着者の頭部前側に配置される右フロント部及び左フロント部と、前記右フロント部の右端に連結される右テンプル部と、前記左フロント部の左端に連結される左テンプル部とを含み、前記画像表示ユニットを支持するフレームと、
　装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーを搭載した中継回路基板を含み、前記右テンプル部又は前記左テンプル部に支持された中継ユニットと、
　前記中継回路基板に接続された外部接続ケーブルと、
　前記中継回路基板と前記画像表示ユニットとを接続する中間ケーブルと、を備え、
　前記外部接続ケーブルに接続されるユニットと前記画像表示ユニットとの間の信号及び電力の伝送路が、前記外部接続ケーブル、前記中継回路基板及び前記中間ケーブルにより形成され、前記外部接続ケーブルに接続されるユニットと前記センサーとの間の信号及び電力の伝送路が、前記外部接続ケーブル及び前記中継回路基板により形成されるヘッドマウントディスプレイである。

　請求項２記載の発明は、前記中継回路基板に、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載された請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項３記載の発明は、前記画像表示ユニットに、前方の対象物を検知する近接センサーを有する請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項４に記載の発明は、他の機器を内蔵し、前記右テンプル部又は前記左テンプル部に弾性材料からなる取付部材により着脱可能に装着される第２の筐体を備え、
　前記画像表示部材が装着者の右眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記右フロント部に配置され、前記中継ユニットが前記右テンプル部に配置され、かつ、第２の筐体が前記左テンプル部に配置されるか、又は、前記画像表示部材が装着者の左眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記左フロント部に配置され、前記中継ユニットが前記左テンプル部に配置され、かつ、第２の筐体が前記右テンプル部に配置された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイである。
なお、請求項７に記載の発明の特定事項から中継ユニットを除いた発明の特定事項は以下の通りである。
　すなわち、装着者の右眼前又は左眼前に配置される画像表示部材と、前記画像表示部材に表示される画像を生成するための画像生成部とが第１の筺体に固定され、前記第１の筐体に前記画像表示部材の基端部及び前記画像生成部が収容されてなる画像表示ユニットと、
　装着者の頭部に装着され、装着者の頭部前側に配置される右フロント部及び左フロント部と、前記右フロント部の右端に連結される右テンプル部と、前記左フロント部の左端に連結される左テンプル部とを含み、前記画像表示ユニットを支持するフレームと、
　他の機器を内蔵し、前記右テンプル部又は前記左テンプル部に弾性材料からなる取付部材により着脱可能に装着される第２の筐体と、を備え、
　前記画像表示部材が装着者の右眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記右フロント部に配置され、かつ、第２の筐体が前記左テンプル部に配置されるか、又は、前記画像表示部材が装着者の左眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記左フロント部に配置され、かつ、第２の筐体が前記右テンプル部に配置されたヘッドマウントディスプレイである。

　請求項５に記載の発明は、前記弾性材料からなる取付部材は、前記右テンプル部及び前記左テンプル部のうち前記第２の筐体が装着されるテンプル部の内側に突出する請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項６に記載の発明は、前記弾性材料からなる取付部材は、前記第２の筐体に固着されている請求項４又は請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項７に記載の発明は、前記右テンプル部及び前記左テンプル部のうち前記第２の筐体が装着されるテンプル部に取付用開口が形成され、前記弾性材料からなる取付部材が前記取付用開口に内嵌めされる取付構造を有する請求項４、請求項５又は請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項８に記載の発明は、前記弾性材料からなる取付部材は、前記取付用開口に内嵌めされるとき、前記取付用開口の内幅より大きい幅を有した抜け止め端部が前記取付用開口を通過して前記テンプル部の内側に配置される請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項９に記載の発明は、前記他の機器はワイヤレス機器である請求項４から請求項８のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項１０に記載の発明は、前記他の機器はイヤフォンである請求項４から請求項９のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイである。

　請求項１１記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイと、
　当該ヘッドマウントディスプレイの前記外部接続ケーブルに接続されたモバイルコンピューターと
を備えるウェアラブルコンピューターである。

　請求項１２記載の発明は、前記モバイルコンピューターは無線通信デバイスを有する請求項１１に記載のウェアラブルコンピューターである。

　請求項１３記載の発明は、前記フレームが、前記右フロント部及び左フロント部のいずれか一方に前記画像表示ユニットを支持しており、前記中継ユニットは、前記右テンプル部及び左テンプル部のち前記画像表示ユニットが支持される側のテンプル部に支持される請求項１１又は請求項１２に記載のウェアラブルコンピューターである。

　本発明によれば、前側へ偏った荷重や、左右いずれかへ偏った荷重を緩和することができ、これにより装着感を改善することができ、装着時の疲労感を軽減することができる。　重量バランスが良いので、使用に際して装着状態の維持安定性が良く、画像表示ユニットにより表示される画面の視認性の維持安定を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを含んだウェアラブルコンピューターのシステム全体の外観図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの後側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの前側から見た斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの前側から見た斜視図で、イヤフォンユニットが外された状態を示す。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの正面図である。外部接続ケーブルの図示を省略する。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図である。外部接続ケーブルの図示を省略する。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの底面図である。外部接続ケーブルの図示を省略する。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの左面図である。外部接続ケーブルの図示を省略する。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの右面図である。外部接続ケーブルの図示を省略する。 本発明の一実施形態に係るイヤフォンユニットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るイヤフォンユニットの正面図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の正面図で、外カバーを外した状態を示す。中間ケーブル、眼鏡レンズ（アイシールド）の図示を省略した。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の右面図で、外カバーを外した状態を示す。中間ケーブル、眼鏡レンズ（アイシールド）、ノーズパッドの図示を省略した。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の底面図で、外カバーを外した状態を示す。中間ケーブル、眼鏡レンズ（アイシールド）の図示を省略した。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の上面図で、外カバーの上面を開放して描いたものである。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の背面図である。眼鏡レンズ（アイシールド）の図示を省略した。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットを含む部分の底面図である。眼鏡レンズ（アイシールド）の図示を省略した。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットの斜視図で、筐体の半身を取り除いたものである。 本発明の一実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの画像表示ユニットの光軸方向断面図である。 本発明の一実施形態にかかるヘッドマウントディスプレイを含んだウェアラブルコンピューター全体の主要回路のブロック図である。

　以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔実施形態の概要〕
（システム全体）
　図１は、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１を含んだウェアラブルコンピューターのシステム全体を描いた外観図である。
　図１に示すように本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、装着者の頭部に装着される眼鏡型のフレーム２０に、画像表示部材２を含む画像表示ユニット１０と、中継回路基板８１（図１９参照）を含む中継ユニット６０と、イヤフォンユニット７０とを支持した構成を有し、中継ユニット６０から延出した外部接続ケーブル６１によりモバイルコンピューター１００に接続可能なものであり、これらによりウェアラブルコンピューターが構成される。外部接続ケーブル６１の端部には、モバイルコンピューター１００に接続可能なコネクタ６１ａが備わっている。中継ユニット６０と画像表示ユニット１０とは中間ケーブル３８を介して接続されている。
　モバイルコンピューター１００から外部接続ケーブル６１を介して中継ユニット６０に電力が供給され、さらに中継ユニット６０（中継回路基板８１）及び中間ケーブル３８を介して電力が画像表示ユニット１０に供給される。

　また、モバイルコンピューター１００から外部接続ケーブル６１、中継ユニット６０（中継回路基板８１）及び中間ケーブル３８を介して、画像信号が画像表示ユニット１０まで伝送され、モバイルコンピューター１００から出力される画像が画像表示ユニット１０によって装着者に対し表示される。
　また、画像表示ユニット１０は、前方撮影用カメラ４を備えており、中間ケーブル３８、中継ユニット６０（中継回路基板８１）及び外部接続ケーブル６１を介して前方撮影用カメラ４の撮影画像がモバイルコンピューター１００に入力される。
　また、中継ユニット６０は、センサー類を備えており、中継回路基板８１、外部接続ケーブル６１を介してそのセンサー類の検出信号がモバイルコンピューター１００に入力される。
　さらに、画像表示ユニット１０の表示のオン／オフや表示輝度、コントラストなどの表示設定、前方撮影用カメラ４の感度設定等を指示する制御信号がモバイルコンピューター１００から外部接続ケーブル６１、中継ユニット６０（中継回路基板８１）及び中間ケーブル３８を介して画像表示ユニット１０に入力される。
　また、必要な場合には、中継ユニット６０に搭載のセンサー類のオン／オフや感度設定等を指示する制御信号がモバイルコンピューター１００から外部接続ケーブル６１及び中継回路基板を介して中継ユニット６０に搭載のセンサー類に入力される。
　イヤフォンユニット７０は、モバイルコンピューター１００とワイヤレス通信により接続し、モバイルコンピューター１００から出力される音声信号を受信して音声を出力する。

　モバイルコンピューター１００は、バッテリー２００、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ストレージデバイス１０７等を備えて構成されている（図１９参照）。
　また、モバイルコンピューター１００は、イヤフォンユニット７０とのワイヤレス通信を行う無線通信デバイス１０４のほか、インターネットサーバーなどの外部コンピューターとの通信を行い、アプリケーションプログラムやコンテンツのダウンロードを可能とする無線通信デバイス１０５が搭載されている（図１９参照）。したがって、当該アプリケーションプログラムが生成するコンテンツやダウンロードしたコンテンツとしての画像をモバイルコンピューター１００から画像表示ユニット１０に出力して表示させることができ、音声をモバイルコンピューター１００からイヤフォンユニット７０に出力して音声出力させることができる。
　中継ユニット６０に搭載のセンサー類のほかに、画像表示ユニット１０に前方撮影用カメラ４及び近接センサー６が設けられており、これらのセンサー類の検出信号がモバイルコンピューター１００に入力されるため、これらの検出信号を基づく演算を含んだプログラムをモバイルコンピューター１００のＣＰＵ１０１により実行可能である。

　画像表示ユニット１０の有する近接センサー６は、前方（画像表示ユニット１０から見てＹ方向）の近接範囲における検知領域内の対象物の存在や移動を非接触で検知するセンサーである。近接センサー６を介してユーザーの手の存在や動きを検知する検知信号をモバイルコンピューター１００に入力することができ、モバイルコンピューター１００のＣＰＵにより手の形や動き（指先の動きなど）に対応した操作指令を認識するジェスチャー入力機能を構成できる。したがって、装着者は、画像表示ユニット１０が配置された自分の眼の前で自分の手で特定のジェスチャーをすることにより、モバイルコンピューター１００に動作指令を入力して操作することができる。なお、指示を与える対象物はユーザーの手、手指のほか、ユーザーが手に持った指示棒などの物体とされる場合がある。ユーザーの顔面の近くでユーザーの手の位置を確実に把握しながらモバイルコンピューター１００に指示を行えるようにするため、近接範囲は近接センサー６の検知面から２００ｍｍ程度に設定しておくことが好ましい。近接センサー６としては、パッシブ型の近接センサーやアクティブ型の近接センサーなど公知のものを用いることができる。近接センサーは、カメラに比べて、概して小型で安価であり、消費電力も小さい。また、近接センサーは、物体の形状の検出など複雑な検出はできないが、物体の接近や離間を判別することができるので、手を通過させたり手をかざしたりすることで、ＨＭＤの操作を行うことができ、しかも、カメラの撮影画像の解析によるジェスチャー認識に必要とされる複雑な画像処理も不要である。

　ここで、パッシブ型の近接センサーは、物体が近接した際に物体から放射される不可視光や電磁波を検出する検出部を有する。パッシブ型の近接センサーとしては、接近した人体から放射される赤外線などの不可視光を検出する焦電センサーや、接近した人体との間の静電容量変化を検出する静電容量センサーなどがある。アクティブ型の近接センサーは、不可視光や音波の投射部と、物体に反射して戻った不可視光や音波を受ける検出部とを有する。アクティブ型の近接センサーとしては、赤外線を投射して物体で反射された赤外線を受光する赤外線センサーや、レーザ光を投射して物体で反射されたレーザ光を受光するレーザセンサーや、超音波を投射して物体で反射された超音波を受け取る超音波センサーなどがある。尚、パッシブ型の近接センサーは低消費電力性に優れている。また、アクティブ型の近接センサーは検知の確実性を向上させやすく、例えば、ユーザーが手袋をしているような場合でも、検出することができる。複数種類の近接センサーを組み合わせて用いても良い。複数の検知部を並べて配置した近接センサーを用いると、検知領域に対する物体の動きの方向も検知することができる。また、検知部からの出力の強度から検知領域に対する物体の近接や離間の方向も検知することができる。

（ヘッドマウントディスプレイ）
　さらに図２、図３に、異なる方向から見たヘッドマウントディスプレイ１の斜視図を示した。図４は、図３に対しイヤフォンユニットが外された状態を示す。また、ヘッドマウントディスプレイ１の全体の５面図を図５から図９に、イヤフォンユニットの単体図を図１０及び図１１に示した。図１２から図１８に画像表示ユニット及びその支持機構部分の詳細を示した。図中に共通の直交３軸ＸＹＺを示した。装着者の頭部を基準としてＸは左右方向（眼幅方向）を、Ｙは前後方向を、Ｚは上下方向を示す。
　以下これらの図に示した符号を付して説明する。

　本実施形態のヘッドマウントディスプレイ１は、図１２～図１７等に示すように、画像表示部材２、画像生成部３、前方撮影用カメラ４、第１の筐体５、近接センサー６等を有する画像表示ユニット１０と、装着者の頭部に装着されるフレーム２０と、画像表示ユニット１０の支持部材３０と、付勢部材としてのコイルスプリング３１，３２と、回動軸部材３３，３４と、固定リング３５，３６と、外カバー３７と、を備えて構成されている。

　画像表示部材２及び画像生成部３は第１の筺体５に固定されている。第１の筐体５に画像表示部材２の基端部２ａ、画像生成部３及び前方撮影用カメラ４が収容されている。画像表示部材２は、装着者の眼前に配置されるものであり、本実施形態では装着者の右目前に配置されるものを示す。画像生成部３は、画像表示部材２に表示される画像を生成するためのＬＥＤ等の光源、液晶表示素子等の表示素子、集光レンズ等で構成され、生成した画像光を画像表示部材２に入射させる。画像表示部材２に入射した画像光は、画像表示部材２内の傾斜面に設置された光学素子１９で反射されて内側面１７ｂから出射し装着者の瞳に入射する（図１３参照）。画像表示部材２は第１の筐体５から突設され、外界の光を透過させて装着者の瞳に入射させることが可能なシースルー型の表示部材を構成する。カメラ４及び近接センサー６は、画像表示部材２により形成される画面に対して、カメラ４の撮像範囲が適切となるように、また、近接センサー６の検知範囲が適切となるように、予めカメラ４及び近接センサー６の配置位置や向きを決定して画像表示ユニット１０に固定しておく。

　フレーム２０は、眼幅方向（Ｘ方向）に延在する回動軸部材３３，３４及び支持部材３０を介して画像表示ユニット１０の回動を可能にしてこれを支持する。画像表示ユニット１０は支持部材３０に支持されており、支持部材３０の両端部が、各々回動軸部材３３，３４に連結されている。支持部材３０は画像表示ユニット１０と一体に回動軸部材３３，３４を中心にしてフレーム２０に対して回動し（つまり、眼幅方向に延在する回動軸周りに回動し）、これにより画像表示部材２のアオリ角の調整が可能とされている。また、画像表示ユニット１０は、支持部材３０に対して目眼幅方向にスライド可能に支持されており、これにより画像表示部材２の目眼幅方向の位置調整が可能とされている。回動機構及びスライド機構の詳細については後述する。

　図２、図３等に示すようにフレーム２０は、装着者の耳に掛けられる一対のテンプル部（右テンプル部２１Ｒ，左テンプル部２１Ｌ）と、フロント部２４と、右テンプル部２１Ｒとフロント部２４（右フロント部２４Ｒの右端）とを連結する右コーナー連結部２５Ｒと、左テンプル部２１Ｌとフロント部２４（左フロント部２４Ｌの左端）とを連結する左コーナー連結部２５Ｌとを有して構成されている。これにより、本ヘッドマウントディスプレイ１を眼鏡と同様の形態で装着者の頭部に装着することができる。なお、右テンプル部２１Ｒと右コーナー連結部２５Ｒとの連結及び左テンプル部２１Ｌと左コーナー連結部２５Ｌとの連結をヒンジ連結としてフレーム２０を折り畳み可能としてもよし、一体的に結合させ又は一体的に成形してヒンジレスフレームとしてもよい。
　また、フロント部２４には、装着者の鼻に当てられるノーズパッド２２Ｌ，２２Ｒと、眼鏡レンズ又はアイシールド２３Ｌ，２３Ｒとが連結固定される。

　フロント部２４は、装着者の頭部前側に配置される部分である。フロント部２４のうち、右半分が右フロント部２４Ｒ、左半分が左フロント部２４Ｌである。
　本実施形態では、画像表示部材２が装着者の右眼前に配置され、画像表示ユニット１０が右フロント部２４Ｒに配置され、かつ、イヤフォンユニット７０が左テンプル部２１Ｌに配置される。また、中継ユニット６０が右テンプル部２１Ｒに配置される。
　左眼に対して画像を表示する形態として、本実施形態とは左右逆、すなわち、画像表示部材２が装着者の左眼前に配置され、画像表示ユニット１０が左フロント部２４Ｌに配置され、かつ、イヤフォンユニット７０が右テンプル部２１Ｒに配置された形態も同様に実施することができる。この場合、中継ユニット６０は左テンプル部２１Ｌに配置される。

（イヤフォンユニット）
　図１０及び図１１に示すようにイヤフォンユニット７０は、第２の筐体７１を有する。すなわち、本実施形態においては、第２の筐体７１に内蔵される他の機器はワイヤレスイヤフォンである。第２の筐体７１は、基板収容部７１ａと、インナーイヤー部７１ｂとで構成されている。基板収容部７１ａ内には、音声信号を受信する通信回路、受信した音声を増幅しインナーイヤー部７１ｂに構成された振動部を駆動する駆動回路、これらの回路の電源となるバッテリー等が収容されている。
　基板収容部７１ａは、左テンプル部２１Ｌに沿うように長く形成された前方部７１ａ１と、前方部７１ａ１の後端に連続し下方に突出してインナーイヤー部７１ｂを支持する後方部７１ａ２とを有する。図１～図３等に示すように前方部７１ａ１を左テンプル部２１Ｌに沿わせてすっきりと配置するとともに、インナーイヤー部７１ｂを左テンプル部２１Ｌに干渉することなく装着者の耳孔に配置するためである。

　第２の筐体７１は、左テンプル部２１Ｌに弾性材料からなる取付部材７２により着脱可能に装着される。
　取付部材７２を構成する弾性材料としてはエラストマーを適用することが好ましい。取付部材７２は、基板収容部７１ａの前方部７１ａ１の内側面に固着されており、前方部７１ａ１と同様に前後方向（Ｙ方向）に長く形成されている。
　一方、図４に示すように左テンプル部２１Ｌの耳掛け部２１Ｌａより前方の装着者の頭部側面に当てられる前方部２１Ｌｂに取付用開口７３が穿設されている。取付部材７２及び取付用開口７３は、イヤフォンユニット７０を左テンプル部２１Ｌに着脱可能に装着するためのものであり、ともに前後方向（Ｙ方向）に長く形成されている。このように取付部材７２及び取付用開口７３を前後方向（Ｙ方向）に長く形成するのは、取付部材７２を一つとし、これに対応した取付用開口７３を一つとした構成でも、イヤフォンユニット７０を左テンプル部２１Ｌに対しガタツキなく確実に固定するためである。また、取付部材７２を一つとすることで、単体の取付部材７２の第２の筐体７１との接合面積を大きくして、取付部材７２が第２の筐体７１から引き剥がされることを防止することができる。また、後述するように取付部材７２が装着者の頭部側面に当接し、滑り止め及びクッション材としても機能するので、当該機能を効果的に発揮させるためである。

　図１１に示すように取付部材７２は、第２の筐体７１に接合されるベース部７２ａと、
　ベース部７２ａの第２の筐体７１との接合端に対する逆端に形成された抜け止め端部７２ｂとを有する。
　ベース部７２ａの外周と取付用開口７３の内周とはほぼ一致するように対応している。抜け止め端部７２ｂは、取付用開口７３の内周より一回り大きな寸法に形成されている。すなわち、抜け止め端部７２ｂは、Ｙ方向にもＺ方向にも取付用開口７３の内幅より大きい幅を有する。
　抜け止め端部７２ｂを取付用開口７３に合わせて配置し、イヤフォンユニット７０を左テンプル部２１Ｌに押し付けることで、抜け止め端部７２ｂが取付用開口７３を通過して左テンプル部２１Ｌの内側に配置され、取付部材７２が取付用開口７３に内嵌めされる取付構造が実現される。
　かかる取付構造によりイヤフォンユニット７０が左テンプル部２１Ｌに装着され、本ヘッドマウントディスプレイ１が人体頭部に装着されると、取付部材７２の抜け止め端部７２ｂは、左テンプル部２１Ｌの内側に突出しており装着者の頭部側面に当接するので、弾性材料からなる取付部材７２が滑り止め及びクッション材としても機能し、ヘッドマウントディスプレイ１が装着者の頭部からずれたり、ずり落ちたりすることを防止するとともに、装着性を向上することができる。特に装着性としては、ずれにくいという点とともに、取付部材７２が柔軟に人体頭部に当てられるので、長時間の装着において快適な装着性が得られる。

　以上のように弾性材料からなる取付部材７２をテンプル部に係合することで、ネジ止め等の複雑な構成なしで、容易にイヤフォンユニット７０の着脱を実現することができる。
　着脱時に抜け止め端部７２ｂが縮径変形しやすくするために、図１０に示すように取付部材７２には抜け止め端部７２ｂの内側で開口する穴部７２ｃが形成されている。
　装着時に抜け止め端部７２ｂが縮径変形して取付用開口７３を通過しやすくするために、また装着者の頭部に優しく当たるように、図１１に示すように抜け止め端部７２ｂの挿入方向外周角部はラウンド状に形成されている。

　取付部材７２は、第２の筐体５に固着されているので、着脱を含む使用に際してイヤフォンユニット７０に常に付随している。これにより、取付部材７２の紛失が防止されるとともに、第２の筐体７１と取付部材７２との間に着脱機構を構成しないために第２の筐体７１の複雑化が防がれる。
　なお、本実施形態においては、第２の筐体７１に内蔵される他の機器がワイヤレスイヤフォンとされているが、他の例として、カメラや各種センサー類を挙げることができる。

（中継ユニット）
　中継ユニット６０は、イヤフォンユニット７０の基板収容部７１ａとほぼ同一の外形を有し、中継ユニット６０の右テンプル部２１Ｒに対する装着は、イヤフォンユニット７０の左テンプル部２１Ｌに対するそれと同じ着脱機構が採用されている。中継ユニット６０の取付部材６２が図２等に示される。取付部材６２が同様に滑り止め及びクッション材としても機能する。取付部材６２、７２が装着者の頭部に両側から当接するため、装着性が顕著に向上する。

　中継ユニット６０の中継回路基板８１には、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載されている。本実施形態では、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーとしてジャイロ（角速度センサー）８２、電子コンパス（地磁気センサー）８３を備えている（図１９参照）。装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載されていることによって、装着者の頭部の状態をより正確に検出することができる。その他の種類のものとして加速度センサー、気圧センサー（頭部の位置における気圧を検出）を搭載してもよい。主に人体頭部の位置、方向又は運動を検出するためのセンサーが搭載されるが、脳波、赤外線などを人体頭部からの信号を検出する目的等により人体頭部の近位に配置する必要があるセンサーも中継回路基板に搭載することで人体頭部の近位に配置することができ、その場合に頭部前側の荷重を増加させることがない。
　また、中継ユニット６０にはマイク８４が内蔵され、中継回路基板８１に実装されている（図１９参照）。マイク８４は入力されたユーザーの音声に応じた出力信号を生成し、モバイルコンビューター１００のＣＰＵ１０１でユーザーの音声を解析して、ユーザーの意図に合うように各部を制御する。
　中継回路基板８１上の不図示の配線パターンにより、中継ユニット６０内における電力と信号の伝送経路が構成されている。中継回路基板８１上の電力の伝送径路としては、上述した画像表示ユニット１０へ電力を供給する伝送径路が含まれる。また、中継回路基板８１上の信号の伝送径路としては画像表示ユニット１０の前方撮影用カメラ４の撮影画像データや近接センサー６の検出信号の伝送径路が含まれる。

　中継ユニット６０の中継回路基板８１には、外部接続ケーブル６１の端部及び中間ケーブル３８の端部がそれぞれ半田付けなどで接続されている。したがって、中継ユニット６０を取付部材６２の弾性を利用して右テンプル部２１Ｒから取り外しても、外部接続ケーブル６１、中継ユニット６０、中間ケーブル３８、画像表示ユニット１０、フレーム２０が連結された状態である。イヤフォンユニット７０のように中継ユニット６０をフレーム２０から分離して着脱容易にするためには、中間ケーブル３８の端部にコネクタを設ければよいが、そのようなコネクタを設けないことで、ヘッドマウントディスプレイ１の複雑化、大型化、重量増の回避に有利になる。また、中継ユニット６０が、右テンプル部２１Ｒ及び左テンプル部２１Ｌのうち画像表示ユニット１０が支持されるのと同じ側のテンプル部に支持されるので、中間ケーブル３８が長くなるのを防止することができる。

（回路ブロック）
　図１９は、ウェアラブルコンピューターの主要回路のブロック図である。画像表示ユニット１０内に設置される回路基板９０上には、カメラ４、近接センサー６の他に、表示素子１４を駆動するための駆動回路である表示パネルドライバー９１、光源１１を駆動するための回路である光源駆動回路９２、周辺環境の明るさを検知する照度センサー９３、電源回路２０３が設けられている。照度センサー９３からの出力に基づいて、光源駆動回路９２や表示パネルドライバー９１を制御して、画像表示部材２に表示される画像の輝度を調整することで、ユーザーが見やすい画像にすることができる。中継ユニット６０内に設置される中継回路基板８１には、ジャイロ８２、電子コンパス８３、マイク８４に加えて、各種情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ８５及び電源回路２０２が設けられている。電源回路２０２は、中継回路基板８１上の各部への給電を行うとともに、後段の画像表示ユニット１０への電力供給を中継する。モバイルコンピューター１００内に設置される回路基板１１０には、全体の制御を司るＣＰＵ１０１、プログラムや各種情報を記憶するＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、無線通信デバイス１０４、１０５、システム全体の電源のオンオフや各種の指示を行うための操作部１０６、フラッシュメモリなどのストレージデバイス１０７や外部機器との接続を行うためのインターフェース１０８、着脱可能とされたバッテリー２００に接続される電源回路２０１を備えている。制御信号や各種の情報をやり取りするための信号伝送路、及び、電力供給を行うための電力伝送路がコネクタ６１ａを介して、外部接続ケーブル６１に接続されるように構成されている。画像表示ユニット１０の回路基板９０と、中継ユニット６０の中継回路基板８１との間の信号伝送路と電力伝送路は中間ケーブル３８で接続されている。イヤフォンユニット７０には、ワイヤレス型のイヤフォンデバイス１２０とこれに給電する電源としてのサブバッテリー１２１が設けられている。なお、図１９に示すように、本例は、ユーザーが近接センサー６やマイク８４による非接触のユーザーインターフェースを通じて、ウェアラブルコンピューターの操作を行うので、操作によってヘッドマウントディスプレイの装着位置がずれる恐れが少ないものであるが、ヘッドマウントディスプレイ１のフレーム２０や画像表示ユニット１０や中継ユニット６０等に、過度な装着位置ずれが生じない範囲で操作が行えるような操作部を設けてもよい。例えば、タッチセンサを設けてタッチやスワイプで操作を行えるようにしたり、複数の指のうちのいずれかで支えながら別の指で押せるような位置にキーを配置したりすることができる。
　以上説明したように、外部接続ケーブル６１に接続されるユニット（モバイルコンピューター１００）と画像表示ユニット１０との間の信号及び電力の伝送路が、外部接続ケーブル６１、中継ユニット６０内の中継回路基板８１及び中間ケーブル３８により形成され、外部接続ケーブル６１に接続されるユニット（モバイルコンピューター１００）と中継ユニット６０内のセンサーとの間の信号及び電力の伝送路が、外部接続ケーブル６１及び中継回路基板８１により形成される。

（作用効果その他）
　以上のように本実施形態によれば、ヘッドマウントディスプレイ１において、画像表示ユニット１０が前側に配置される一方で、画像表示ユニット１０に対し後方のテンプル部２１（本例では、右テンプル部２１Ｒ）に中継ユニット６０が配置されるので、眼鏡型のフレーム２０に支持される画像表示ユニット１０及び他の機器による重量の前後のバランスを改善することができる。
　すなわち、センサーを搭載して多機能化を図りつつもテンプル部に荷重を分散することで、前側へ偏った荷重を緩和することができ、これにより装着感を改善することができ、装着時の疲労感を軽減することができる。
　外部接続ケーブル６１が中継ユニット６０の後端から後方へ延出するように設けられているので、外部接続ケーブル６１の荷重もフロント部２４に負荷されることが無く、前側へ偏った荷重を緩和することができる。
　重量バランスが良いので、使用に際して装着状態の維持安定性が良く、画像表示ユニット１０により表示される画面の視認性の維持安定を図ることができる。

　また本実施形態によれば、ヘッドマウントディスプレイ１において、画像表示ユニット１０が左右いずれかの前側（本実施形態では右前）に配置される一方で、画像表示ユニット１０に対し遠い側の左テンプル部２１Ｌに他の機器及びその筐体（イヤフォンユニット７０）が配置されるので、眼鏡型のフレーム２０に支持される画像表示ユニット１０及び他の機器による重量の前後及び左右のバランスを改善することができる。
　また、他の機器及びその筐体（イヤフォンユニット７０）と、中継ユニット６０とが相互に左右逆側のテンプル部に配置されるので、左右の重量バランスを改善することができる。
　すなわち、前側へ偏った荷重や、左右いずれかへ偏った荷重を緩和することができ、これにより装着感を改善することができ、装着時の疲労感を軽減することができる。
　重量バランスが良いので、使用に際して装着状態の維持安定性が良く、画像表示ユニット１０により表示される画面の視認性の維持安定を図ることができる。
　また、人体頭部に対するヘッドマウントディスプレイ１の着脱時や、テンプル部２１Ｌに対する第２の筐体７１の着脱時、その他ヘッドマウントディスプレイ１の使用時、取扱い時において、テンプル部２１Ｌに力が加わり変形が生じることがあっても、弾性材料からなる取付部材７２の変形によってこれを吸収し、第２の筐体７１に力学的負荷が加わることを抑えることができる。したがって、テンプル部２１Ｌの変形に起因した第２の筐体７１に内蔵された機器の破損や動作エラー等を発生させることなく、第２の筐体７１をテンプル部２１Ｌに装着しておくことができる。中継ユニット６０に関しても弾性材料からなる取付部材６２の変形によって同様の効果が奏される。
　さらに、第２の筐体７１の着脱機能により、ヘッドマウントディスプレイ１の機能の拡張や機能・性能の変更を行ったり、ヘッドマウントディスプレイ１の外観デザインの変更を行ったりすることができる。例えば、ヘッドマウントディスプレイ１にイヤフォンユニット７０を装着することで機能が拡張されたり、イヤフォンユニット７０をＧＰＳユニットに交換することで機能の変更を行ったり、性能の異なるイヤフォンユニット７０に交換することで性能の変更を行ったり、イヤフォンユニット７０をＧＰＳ機能及びイヤフォン機能を搭載したユニットに交換することで機能・性能の拡張を行ったりすることができる。また、色彩や形状の異なるユニットや、より薄型で軽量なユニットに交換することも可能であり、故障の際に同一のものと交換することも容易である。中継ユニット６０についても、中間ケーブル３８にコネクタを適用することにより、同様に交換可能である。

　本実施形態によれば、モバイルコンピューター１００に無線通信デバイスを備えるので、ヘッドマウントディスプレイ１、すなわち、人体頭部に装着するユニットの重量増を招くことなく無線通信を可能とするシステムを構成できる。
　上述したジャイロや電子コンパスは比較的大きく重量があり、カメラや近接センサーは比較的小さく軽量のものが得られやすい。本実施形態によれば、ジャイロや電子コンパスはテンプル部の中継ユニット６０に搭載され、前方用のカメラや近接センサーはフロント部２４の画像表示ユニット１０に搭載されるので、前側へ偏った荷重を緩和し、前後の重量バランスが良好である。なお、画像表示ユニット１０に搭載する近接センサー６を省略して前方撮影用カメラ４で代用して上述したジェスチャー入力機能を構成することも可能である。

〔その他各部の詳細事項等〕
　以下に各部の詳細等について補足的に説明を記載する。
（回動機構）
　図１２から図１４に示すように右フロント部２４Ｒは、回動軸部材３３の設置部からその半径方向に延設されたフランジ部２４Ｒａ、２４Ｒｂと、回動軸部材３４の設置部からその半径方向に延設されたフランジ部２４Ｒｄ、２４Ｒｅと、第１の筐体５に対して両側のフランジ部２４Ｒｂとフランジ部２４Ｒｅとを繋ぎ第１の筐体５を眼幅方向（Ｘ方向）に横断する横断部２４Ｒｃとを有する。
　一方、支持部材３０は、眼幅方向（Ｘ方向）に延在し、画像表示ユニット１０が搭載される底部３０ａと、底部３０ａの両端からＹＺ平面上に延びる腕部３０ｂ、３０ｃとを有する。
　画像表示ユニット１０の両側それぞれにおいて、回動軸部材３３（３４）が、フランジ部２４Ｒａ（２４Ｒｄ）に設けられた孔、コイルスプリング３１（３２）、および、腕部３０ｂ（３０ｃ）に設けられた孔に挿入され、さらに回動軸部材３３（３４）の先端部が、固定リング３５（３６）に嵌入されて該先端部に固定リング３５（３６）が固定されることで、画像表示ユニット１０を支持した支持部材３０がフレーム２０に回動可能に連結されている。

　以上の構造により、第１の筐体５の眼幅方向（Ｘ方向）の両側面に回動軸部材３３，３４が一対配置されている。
　回動軸部材３３、３４は第１の筐体５の眼幅方向（Ｘ方向）の両側面に対向している。すなわち、回動の中心軸が第１の筐体５を通る位置にある。回動の中心軸が第１の筐体５を通る位置にありながらも、フランジ部２４Ｒｂ、フランジ部２４Ｒｅ及び横断部２４Ｒｃによって第１の筐体５を回避し、一方の回動軸部材３３側と他方の回動軸部材３４側とを連結する。回動の中心軸が第１の筐体５を通る位置にあることで、回動に伴う画像表示ユニット１０（特に第１の筐体５部分）の移動空間をコンパクトにでき、使い勝手やコンパクト性を保持できる。
　また、図１３に示すように画像表示部材２の画像光出射面１７ｂが存在する平面６より装着者側に回動軸部材３３，３４の中心軸が配置されている。これにより、回動軸部材３３，３４の中心軸が、装着者の瞳側に近い位置に存在するため、アオリ角調整における画像表示部材２の移動量の割に、装着者の視線に対するアオリ角の変化が緩やかになり、アオリ角の微調整が容易になる。

　また、以上の構造におけるコイルスプリング３１，３２によって、画像表示ユニット１０の回動における画像表示ユニット１０側とフレーム２０側とを互いに回動軸部材３３，３４の軸方向（Ｘ方向）に付勢することで、該回動に摩擦抵抗を生じさせて該回動の角を保持することができる。つまり、画像表示ユニット１０は、フレーム２０によって任意の角度位置に保持可能に支持されている。
　本実施形態では、付勢部材であるコイルスプリング３１，３２を画像表示ユニット１０の眼幅方向（Ｘ方向）の両側にそれぞれ備え、当該両側に備わるコイルスプリング３１，３２によって画像表示ユニット１０を両側から挟みつけるように（直接的には支持部材３０を）押圧することで、上記摩擦抵抗を生じさせる。
　さらに具体的には、回動軸部材３３（３４）の一端がフレーム２０のフランジ部２４Ｒａ（２４Ｒｂ）に連結され、回動軸部材３３（３４）の他端が支持部材３０の腕部３０ｂ（３０ｃ）に連結され、コイルスプリング３１（３２）が支持部材３０の眼幅方向（Ｘ方向）の側面、すなわち、腕部３０ｂ（３０ｃ）の面を押圧することで、上記摩擦抵抗を生じさせる。
　以上により、画像表示部材のアオリ角を微調整可能とし、調整した角度を安定的に維持することができる。また、眼に近い位置でアオリ調整を行うことで、画像表示部材２の表示画面を実質的に垂直方向に位置調整したのと同様の効果を得ることができる。また、前後方向（奥行き方向）における位置もある程度調整することができる。従って、アオリ調整機構を設けることで上下及び前後への微調整を行うことができる。画像表示部材２の角度調整によってカメラ４及び近接センサー６も同時に回動するので、回動動作によってカメラ４及び近接センサー６と画像表示部材２との位置ずれを生じることがない。

（外カバー）
　図１５に示すように、外カバー３７は支持部材３０に固定されており、画像表示ユニット１０及び支持部材３０とともに一体回動する。外カバー３７は、支持部材３０及び第１の筐体５を覆い、画像表示部材２を露出させる。回動する部分が外カバー３７で覆われるため、異物が侵入してアオリ角調整機能が阻害されることを抑制することができる。

（中間ケーブル）
　中間ケーブル３８は、画像表示ユニット１０を中継ユニット６０に接続するためのものである。
　図１６Ａ，１６Ｂに示すように中間ケーブル３８は、第１の筐体５から延出し、外カバー３７に設けられた孔３７ａに通され、孔３７ａに対して移動自在にされている。本実施形態では孔３７ａに嵌められたブッシュ３９によって、中間ケーブル３８と孔３７ａとの間の隙間が埋められて外カバー３７の防塵性が確保されるとともに、中間ケーブル３８がブッシュ３９に対して摺動するように、それらの材質及び寸法が選定されている。

（スライド機構）
　また図１４及び図１６Ａ，１６Ｂに示すように、支持部材３０は、スライド機構を介して画像表示ユニット１０を眼幅方向（Ｘ方向）に移動可能に支持する。
　そのスライド機構は、そのスライド動作を所定ピッチで保持する係止機構を有するもので、支持部材３０の底部３０ａに設けられたガイド孔３０ａ１，３０ａ１と、ガイド孔３０ａ１，３０ａ１に挿入され先端が第１の筐体５に固定されたガイドピン５ａ，５ａとによりスライドガイド機構を構成し、第１の筐体５の底部３０ａに対向する面に設けられ保持溝帯５ｂと、保持溝帯５ｂに形成された溝に嵌る突起部３０ａ３を有した板バネ３０ａ２とにより上記係止機構を構成する。
　ガイド孔３０ａ１，３０ａ１がＸ方向に長く延在し、第１の筐体５と支持部材３０の腕部３０ｂ，３０ｃとの間に隙間が設けられ、ガイドピン５ａ，５ａがガイド孔３０ａ１，３０ａ１に遊嵌されていることで、図１６Ｂに矢印Ａで示すように画像表示ユニット１０は、支持部材３０や外カバー３７、フレーム２０に対して眼幅方向（Ｘ方向）に移動可能である。
　図１６Ａ，１６Ｂに示すように、保持溝帯５ｂはＹ方向に切られた複数の溝がＸ方向に所定ピッチで連続して形成されており、板バネ３０ａ２は、その突起部３０ａ３を保持溝帯５ｂに押圧するように弾性力を作用させている。これにより、保持溝帯５ｂの一つ一つの溝に突起部３０ａ３が嵌り、画像表示ユニット１０のスライド動作を所定ピッチで保持することができる。

　以上のように、画像表示ユニット１０が外カバー３７に対してスライド動作しても、さらにアオリ角調整によって外カバー３７がフレーム２０に対し動作しても、中間ケーブル３８は、外カバー３７に対して出し入れされるように移動自在であるので、中間ケーブル３８に力学的負荷を掛けることなく、これらの動作を円滑に行うことができる。　

（画像表示ユニットの防塵・防水構造）
　さらに第１の筐体５内の防塵性・防水性は、図１７に示すシール部材４０、さらにはブッシュ４１、キャップ４２により確保される。
　第１の筐体５は半身に分離するので、シール部材４０は、第１の筐体５の分離面において一周に亘り、さらに画像表示部材２の基端部２ａを囲む一周に亘り配設されている。つまり、シール部材４０は、第１の筐体５の２つの半身で挟まれる部位に、画像表示部材２が挿入される環状の部位が連結した構造を有している。第１の筐体５の分離面及び第１の筐体５と画像表示部材２の基端部２ａとの間が封止される。
　ブッシュ４１は、第１の筐体５の中間ケーブル引き出し孔に嵌められており、中間ケーブル３８と第１の筐体５のとの間を封止する。中間ケーブル３８はブッシュ４１に対して移動可能にする必要がないので、ブッシュ４１が中間ケーブル３８をしっかり締め付けるように、それらの材質及び寸法が選定されている。
　なお、ブッシュ４１の反対側に取り付けられたキャップ４２は画像表示ユニット１０の左取付時のケーブル引き出し孔を封止する蓋部材である。これにより、画像表示ユニット１０を右取付にも左取付にも対応させることができる。キャップ４２は、ブッシュ４１の孔を埋めたものに相当する。
　以上により、第１の筐体５内の防塵性・防水性が確保され、第１の筐体５内の画像生成部３、前方撮影用カメラ４等に水などの液体や水蒸気などの気体が浸入することを防止することができる。

（画像表示ユニットの表示機能）
　図１８は、画像表示ユニット１０の概略の構成を示す断面図である。
　画像表示ユニット１０は、光源１１と、一方向拡散板１２と、集光レンズ１３と、表示素子１４と、画像表示部材２を有している。画像表示部材２はシースルー型の表示部材を構成する。

　光源１１は、表示素子１４を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で４６２±１２ｎｍ（Ｂ光）、５２５±１７ｎｍ（Ｇ光）、６３５±１１ｎｍ（Ｒ光）となる３つの波長帯域の光を発するＲＧＢ一体型のＬＥＤで構成されている。このように、光源１１が所定の波長幅の光を出射することにより、表示素子１４を照明して得られる画像光に所定の波長幅を持たせることができ、ホログラム光学素子１９にて画像光を回折させたときに、瞳孔Ｂの位置にて観察画角全域にわたって装着者に画像を観察させることができる。また、光源１１の各色についてのピーク波長は、ホログラム光学素子１９の回折効率のピーク波長の近傍に設定されており、光利用効率の向上が図られている。
　また、光源１１は、ＲＧＢの光を出射するＬＥＤで構成されているので、光源１１を安価に実現することができるとともに、表示素子１４を照明したときに、表示素子１４にてカラー画像を表示することが可能となり、そのカラー画像を装着者に提供することが可能となる。また、ＲＧＢの各ＬＥＤ素子は、発光波長幅が狭いので、そのようなＬＥＤ素子を複数用いることにより、色再現性が高く、明るい画像表示が可能となる。

　表示素子１４は、光源１１からの出射光を画像データに応じて変調して画像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子で構成されている。なお、表示素子１４は、反射型であってもよい。

　接眼プリズム１７は、基端面１７ａを介して入射する表示素子１４からの画像光を、相対する平行な内側面１７ｂと外側面１７ｃとで全反射させ、ホログラム光学素子１９を介して装着者の瞳に導く一方、外光を透過させて装着者の瞳に導くものであり、偏向プリズム１８とともに、例えばアクリル系樹脂で構成されている。
　この接眼プリズム１７と偏向プリズム１８とは、内側面１７ｂ及び外側面１７ｃに対して傾斜した傾斜面１７ｄ，１８ａでホログラム光学素子１９を挟み、接着剤で接合されている。

　偏向プリズム１８は、接眼プリズム１７に接合されて、接眼プリズム１７と一体となって略平行平板となるものである。この偏向プリズム１８を接眼プリズム１７に接合することにより、装着者が画像表示部材２を介して観察する外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
　すなわち、例えば、接眼プリズム１７に偏向プリズム１８を接合させない場合、外光は接眼プリズム１７の傾斜面１７ｄを透過するときに屈折するので、接眼プリズム１７を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム１７に相補的な傾斜面１８ａを有する偏向プリズム１８を接合させて一体的な略平行平板を形成することで、外光が傾斜面１７ｄ，１８ａ（ホログラム光学素子１９）を透過するときの屈折を偏向プリズム１８でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
　なお、画像表示部材２と装着者の瞳の間に矯正眼鏡レンズを装着すると通常眼鏡を使用している装着者でも問題なく画像を観察することが可能である。

　ホログラム光学素子１９は、表示素子１４から出射される画像光（３原色に対応した波長の光）を回折反射して瞳孔Ｂに導き、表示素子１４に表示される画像を拡大して装着者の瞳に虚像として導く体積位相型の反射型ホログラムである。このホログラム光学素子１９は、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で４６５±５ｎｍ（Ｂ光）、５２１±５ｎｍ（Ｇ光）、６３４±５ｎｍ（Ｒ光）の３つの波長域の光を回折（反射）させるように作製されている。ここで、回折効率のピーク波長とは、回折効率がピークとなるときの波長のことであり、回折効率半値の波長幅とは、回折効率が回折効率ピークの半値となるときの波長幅のことである。
　反射型のホログラム光学素子１９は、高い波長選択性を有しており、上記波長域（露光波長近辺）の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子１９を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。

　光源１１から出射された光は、一方向拡散板１２にて拡散され、集光レンズ１３にて集光されて表示素子１４に入射する。表示素子１４に入射した光は、画像データに基づいて画素ごとに変調され、画像光として出射される。つまり、表示素子１４には、カラー画像が表示される。
　表示素子１４からの画像光は、接眼プリズム１７の内部にその基端面１７ａから入射し、内側面１７ｂと外側面１７ｃで複数回全反射されて、ホログラム光学素子１９に入射する。ホログラム光学素子１９に入射した光は、そこで反射され、内側面１７ｂを透過して瞳孔Ｂに達する。瞳孔Ｂの位置では、装着者は、表示素子１４に表示された画像の拡大虚像を観察することができる。
　一方、接眼プリズム１７、偏向プリズム１８およびホログラム光学素子１９は、外光をほとんど全て透過させるので、装着者はこれらを介して外界像を観察することができる。したがって、表示素子１４に表示された画像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。

　以上のようにして、装着者は、ホログラム光学素子１９を介して、表示素子１４から提供される画像と外界像とを同時に観察することができる。
　ところで、ホログラム光学素子１９は、波長選択性を有するホログラムであり、外界を光量低下することなく見ることが出来る。しかし、ホログラムの代わりにハーフミラーを設置しても良い。但し、外界像の光量は半分以下となるのでホログラムのような明るい外界像を見ることは出来ない。
　本実施形態ではホログラム光学素子１９を貼り付ける面は平面に限るものではなく、ホログラム光学素子１９を非球面形状に貼り付けても良い。

　本発明は、装着者への画像の表示に利用することができる。

１ ヘッドマウントディスプレイ
２ 画像表示部材
３ 画像生成部
４ 前方撮影用カメラ
５ 第１の筐体
６ 近接センサー
１０ 画像表示ユニット
２０ フレーム
２１Ｌ 左テンプル部
２１Ｒ 右テンプル部
２２Ｌ，２２Ｒノーズパッド
２４ フロント部
２４Ｌ 左フロント部
２４Ｒ 右フロント部
２５Ｌ 左コーナー連結部
２５Ｒ 右コーナー連結部
３７ 外カバー
３８ 中間ケーブル
６０ 中継ユニット
６１ 外部接続ケーブル
６１ａ コネクタ
６２ 取付部材
７０ イヤフォンユニット
７１ 第２の筐体
７２ 取付部材
７３ 取付用開口
８１ 中継回路基板
１００ モバイルコンピューター

Claims (13)

1. 　装着者の眼前に配置される画像表示部材と、前記画像表示部材に表示される画像を生成するための画像生成部とが筺体に固定され、前記筐体に前記画像表示部材の基端部及び前記画像生成部が収容されてなる画像表示ユニットと、
   　装着者の頭部に装着され、装着者の頭部前側に配置される右フロント部及び左フロント部と、前記右フロント部の右端に連結される右テンプル部と、前記左フロント部の左端に連結される左テンプル部とを含み、前記画像表示ユニットを支持するフレームと、
   　装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーを搭載した中継回路基板を含み、前記右テンプル部又は前記左テンプル部に支持された中継ユニットと、
   　前記回路基板に接続された外部接続ケーブルと、
   　前記回路基板と前記画像表示ユニットとを接続する中間ケーブルと、を備え、
   　前記外部接続ケーブルに接続されるユニットと前記画像表示ユニットとの間の信号及び電力の伝送路が、前記外部接続ケーブル、前記中継回路基板及び前記中間ケーブルにより形成され、前記外部接続ケーブルに接続されるユニットと前記センサーとの間の信号及び電力の伝送路が、前記外部接続ケーブル及び前記中継回路基板により形成されるヘッドマウントディスプレイ。
2. 　前記中継回路基板に、装着者の頭部の状態を検知するためのセンサーが複数種類搭載された請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 　前記画像表示ユニットに、前方の対象物を検知する近接センサーを有する請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 　他の機器を内蔵し、前記右テンプル部又は前記左テンプル部に弾性材料からなる取付部材により着脱可能に装着される第２の筐体を備え、
   　前記画像表示部材が装着者の右眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記右フロント部に配置され、前記中継ユニットが前記右テンプル部に配置され、かつ、第２の筐体が前記左テンプル部に配置されるか、又は、前記画像表示部材が装着者の左眼前に配置され、前記画像表示ユニットが前記左フロント部に配置され、前記中継ユニットが前記左テンプル部に配置され、かつ、第２の筐体が前記右テンプル部に配置された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 　前記弾性材料からなる取付部材は、前記右テンプル部及び前記左テンプル部のうち前記第２の筐体が装着されるテンプル部の内側に突出する請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 　前記弾性材料からなる取付部材は、前記第２の筐体に固着されている請求項４又は請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 　前記右テンプル部及び前記左テンプル部のうち前記第２の筐体が装着されるテンプル部に取付用開口が形成され、前記弾性材料からなる取付部材が前記取付用開口に内嵌めされる取付構造を有する請求項４、請求項５又は請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 　前記弾性材料からなる取付部材は、前記取付用開口に内嵌めされるとき、前記取付用開口の内幅より大きい幅を有した抜け止め端部が前記取付用開口を通過して前記テンプル部の内側に配置される請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 　前記他の機器はワイヤレス機器である請求項４から請求項８のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 　前記他の機器はイヤフォンである請求項４から請求項９のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
11. 　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヘッドマウントディスプレイと、
    　当該ヘッドマウントディスプレイの前記外部接続ケーブルに接続されたモバイルコンピューターと
    を備えるウェアラブルコンピューター。
12. 　前記モバイルコンピューターは無線通信デバイスを有する請求項１１に記載のウェアラブルコンピューター。
13. 　前記フレームは、前記右フロント部及び左フロント部のいずれか一方に前記画像表示ユニットを支持しており、前記中継ユニットは、前記右テンプル部及び左テンプル部のうち前記画像表示ユニットが支持される側のテンプル部に支持される請求項１１又は請求項１２に記載のウェアラブルコンピューター。

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