JP5727085B1 - コンパクトに収納できる接眼型の映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【解決課題】 非使用状態において観察者の視界を広く確保できる接眼型の映像表示装置を提供する。【解決手段】 本発明に係る映像表示装置は，映像を表示する表示光学系１０と，表示光学系１０から射出された映像光を観察者の瞳に導く接眼光学系２０と，表示光学系１０を収納した第１収納室３０と，接眼光学系２０を収納した第２収納室４０と，第２収納室３０を第１収納室４０に対して回動可能に固定するための回動手段５０とを備える。第２収納室４０を回動可能に構成することで，非使用状態において，接眼光学系２０を観察者の視界の外に移動させることができるようになるため，観察者の視界を広く確保できる。【選択図】図２

Description

本発明は，ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）などに搭載される接眼型の映像表示装置に関するものである。具体的に説明すると，本発明の映像表示装置は，観察者の眼前に設置される光学装置であり，液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などから射出された映像光を観察者の瞳へと導くことで，その映像を観察者に視認させるものである。

近年，例えば頭部に装着して使用するＨＭＤのように，使用者の身体に取り付けて使用することのできるウェアラブルデバイスへの需要が高まりつつある。また，例えば，コンピュータや，各種センサ機器，ＬＣＤなどの映像表示装置も，ウェアラブルデバイスに搭載可能な程度に小型化されており，これらの機器を搭載したウェアラブルデバイスの開発が急速に進行している。

例えば，特許文献１〜３には，従来の眼鏡型のＨＭＤが開示されている。特許文献１〜３に開示された眼鏡型ＨＭＤは，いずれも，表示素子から射出された映像光をプリズム内で観察者の眼幅方向（水平方向）に伝播して瞳に導く構成とされている。

また，特許文献４及び５には，ＬＣＤによって表示された映像を観察者の片眼に投影する接眼型のＨＭＤが開示されている。この接眼型ＨＭＤは，観察者の視界を遮らずに自然に映像を表示することができるように，その構造が小型化されている。

特開２００４−３１７７９８号公報 特開２００８−１６５０６３号公報 特開２０１０−１２２４７８号公報 特許第５４２０７９３号公報 特許第５５９３４２９号公報

しかしながら，従来のＨＭＤを装着すると，観察者の眼前には常に表示素子等を搭載した映像表示装置が存在することとなっていた。このため，従来のＨＭＤは，観察者に対して明らかな装着感を与えることとなる。すなわち，従来のＨＭＤでは，観察者の視界に映像表示装置が入り込むこととなるため，観察者は，常にＨＭＤの存在を意識しなければならないという不具合があった。

また，ＨＭＤを装着している観察者であっても，常時，ＨＭＤから提供される映像を視認することを必要としているわけではなく，ＨＭＤによる映像表示は，観察者が必要としているときにのみ行われれば十分である。このため，観察者がＨＭＤを装着している状態においても，ＨＭＤによって映像が表示されない時間が多く存在する。また，ＨＭＤによって映像が表示されている状態であっても，観察者が不要であると考えているときには，その観察者はＨＭＤから提供される映像を視認していない。しかし，従来のＨＭＤは，観察者が必要としていないときであっても，観察者の眼前に映像表示装置が常に存在しており，観察者の視野を狭くする障害になるという問題があった。

また，特に特許文献４及び５に示された接眼型ＨＭＤは，小型のプリズム等が観察者の眼前に配置されている。このため，観察者の視界を遮らずに自然に映像を表示することができるとされている。しかし，このような小型のプリズムが観察者の眼前に固定されていると，何らかのアクシデントによって観察者やＨＭＤに衝撃が加わったときに，誤って小型のプリズムが観察者の眼球に接触して，眼球を傷つけてしまうというおそれがあった。

従って，現在では，観察者がＨＭＤによって表示される映像を視認することを求めていないときには，その観察者の視界を映像表示装置によって遮ることなく，観察者の視界を広く確保することのできる技術が求められている。併せて，アクシデントが発生した場合であっても，観察者の眼球を保護することのできる技術が求められている。

そこで，本発明の発明者は，従来発明の問題点を解決する手段について鋭意検討した結果，使用状態と非使用状態を自在に切り換えることができ，しかも，アクシデントが発生したときに観察者の眼球を保護することのできる接眼型の映像表示装置の構成を発案した。具体的には，本発明者は，ＬＣＤなどを含む表示光学系とプリズムなどを含む接眼光学系とを別々の収納室に格納し，接眼光学系の収納室を，表示光学系の収納室に対して，回動自在に取り付けることとした。これにより，観察者が映像表示装置を使用していない状態（非使用状態）においては，接眼光学系の収納室を観察者の視界の外に移動させることができるようになり，観察者の視界を広く確保できるようになる。また，非使用状態において，映像表示装置をコンパクトに収納することが可能となる。さらに，着用者の眼球が接眼光学系に触れた場合であっても，この接眼光学系の収納室が回動するため，眼球に対して大きな衝撃が加わることを回避できるため，ＨＭＤの安全性が向上する。そして，本発明者は，このような知見に基づけば，従来技術の課題を解決できることに想到し，本発明を完成させた。具体的に説明すると，本発明は以下の構成を有する。

本発明は，映像表示装置に関する。
本発明の映像表示装置は，表示光学系１０と，接眼光学系２０と，第１収納室３０と，第２収納室４０と，回動手段５０と，を備える。
表示光学系１０は，映像を表示する。接眼光学系２０は，表示光学系１０から射出された映像光を観察者の瞳に導く。第１収納室３０は，表示光学系１０を収納している。第２収納室４０は，接眼光学系２０を収納している。そして，回動手段５０は，第２収納室４０を第１収納室３０に対して回動可能に固定している。

上記構成のように，本発明では，表示光学系１０と接眼光学系２０とがそれぞれ別々の第１収納室３０と第２収納室４０に格納されており，この第２収納室４０が第１収納室３０に対して回動自在に固定されている。これにより，観察者が映像表示装置を使用していない状態（非使用状態）においては，第２収納室４０を観察者の視界の外に移動させることで，観察者の視界を広く確保することができる。さらに，着用者の眼球が接眼光学系２０を収納した第２収納室４０に触れた場合であっても，この第２収納室４０が自在に回動するため，眼球に対して大きな衝撃が加わることを回避できる。

本発明の映像表示装置において，第２収納室４０は，観察者の瞳から離れる方向に向かって回動するように，回動手段５０によって第１収納室３０に対して回動可能に固定されていることが好ましい。

上記構成のように，第２収納室４０が観察者の瞳から離れる方向に回動することが保証されていることにより，ＨＭＤの安全性を高めることができる。

本発明の映像表示装置において，第１収納室３０に収納された表示光学系１０は，光源１１と，この光源１１からの入射光を画像データに応じて変調することにより映像を表示する表示素子１３と，を有することが好ましい。また，第２収納室４０に収納された接眼光学系２０は，表示素子１３から射出された映像光を観察者の瞳に導くプリズム２１を有することが好ましい。

上記構成では，電源線や信号線に接続される光源１１や表示素子１３と，電源線などに接続する必要のないプリズム２１とを，それぞれ別々の収納室３０，４０に収納し，プリズム２１が収納された第２収納室４０を回動させるように構成する。これに対して，例えば，光源１１，表示素子１３，及びプリズム２１を一つの収納室に収納して，このような収納室を他の部材に対して回動させるという構成も考えられる。しかしながら，電源線や信号線に接続される光源１１や表示素子１３を回動させることとすると，これらの電源線等が回動運動に対する抵抗となり，収納室を回転させにくくなる。そうすると，例えば，何らかのアクシデントによって観察者の眼球が収納室に接触した際に，この収納室を回動させるのに必要な力が大きくなり，観察者の眼球に対して大きな負荷がかかることとなる。従って，観察者の眼球を適切に保護することができなくなる。これに対し，本発明の好ましい形態のように，光源１１及び表示素子１３を第１収納室３０に収納し，これとは別に，プリズム２１を第２収納室４０に格納し，この第２収納室４０を第１収納室３０に対して回動させることで，第２収納室４０を非常に小さな慣性モーメントで回動させることが可能となる。これにより，観察者の眼球が第２収納室４０に接触した場合であっても，小さな力で第２収納室４０が回動するため，観察者の眼球に対する負荷が低減される。従って，観察者の眼球を適切に保護することができる。

本発明の映像表示装置において，回動手段５０は，第２収納室４０の上面４１に固定された上側連結部５１と，第２収納室４０の下面４２に固定された下側連結部５２と，を有することが好ましい。さらに，回動手段５０は，上側連結部５１を第１収納室３０の上面３１に回動可能に固定する固定ピン５３と，下側連結部５２を第１収納室３０の上面３１に回動可能に固定する固定ピン５３の両方又はいずれか一方を有している。

上記構成のように，上下の連結部５１，５２と固定ピン５３によって，第１収納室３０と第２収納室４０を上下の連結部５１，５２を回動可能に連結することで，両者の連結状態が安定するとともに，第２収納室４０を回動させやすくなる。

本発明の映像表示装置において，上側連結部５１と下側連結部５２は，第１収納室３０の上面３１と第１収納室３０の下面３２との間に隙間が設けられている

上記構成のように，上側連結部５１と下側連結部５２とを，第１収納室３０の上面３１と下面３２に対して隙間を設けて固定することで，各部材同士の間に摩擦抵抗が生じることを回避できるため，第２収納室４０を回動させやすくなる。

本発明の映像表示装置において，回動手段５０は，第２収納室４０の回動範囲を制限するためのストッパ５５を，さらに備えることが好ましい。

上記構成のように，ストッパ５５を設けることで，第２収納室４０の回動範囲を適切にコントロールすることができ，映像表示装置が故障する原因を未然に防ぐことができる。

本発明の別の側面は，上述した第１の側面にかかる映像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイである。

本発明によれば，非使用状態において観察者の視界を広く確保することのできる映像表示装置を提供することができる。また，何らかのアクシデントが発生した場合であっても，観察者の眼球を適切に保護することのできる映像表示装置を提供することができる。

図１は，映像表示装置に備えられた光学系の例を示したブロック図である。 図２は，図２（ａ）は，映像表示装置の正面図であり，図２（ｂ）は，映像表示装置の平面図である。 図３は，映像表示装置における第２収納室の動作例を示している。 図４は，他の実施形態にかかる映像表示装置の正面図である。 図５は，映像表示装置を備えたＨＭＤのデザインの一例を示す斜視図である。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
なお，本願の図においては，装置の立体方向をわかりやすく示すために，Ｘ軸，Ｙ軸，及びＺ軸の直交座標系を設定した。本願明細書では，便宜的に，Ｘ軸方向を横方向とし，Ｙ軸を上下方向とし，Ｚ軸方向を奥行き方向としている。
また，本願明細書において，「Ａ〜Ｂ」とは，基本的に「Ａ以上Ｂ以下」であることを意味する。

本発明は，ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などに搭載される接眼型の映像表示装置１００に関するものである。まず，図１を参照して，映像表示装置１００が備える光学系について説明する。図１は，映像表示装置１００の内部を平面（ＸＺ面）から描画したものである。図１に示されるとおり，映像表示装置１００は，映像を表示する表示光学系１０と，この表示光学系１０から射出された映像光を観察者の瞳Ｅに導く接眼光学系２０と，を備える。図１に示されるように，表示光学系１０は，第１収納室３０内に収納され，接眼光学系２０は，第２収納室４０内に収納されている。

図１に示されるように，本実施形態において，表示光学系１０は，光源１１と，集光レンズ１２と，表示素子１３を有する。光源１１は，Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の光を出射可能なものであることが好ましい。例えば，光源１１は，例えば，ＲＧＢ一体型のＬＥＤパネルによって構成することができる。なお，光源１１は，単色光や白色光を出射するものであってもよい。光源１１が発光するためには電力が必要になるため，この光源１１は，電源線を介してバッテリー（図示省略）に接続されている。また，集光レンズ１２は，光源１１からの光を集光して表示素子１３に供給する。また，表示素子１３は，入射光を画像データに応じて変調することにより，映像を表示するものである。表示素子１３は，例えば，光が透過する領域となる各画素がマトリクス状に配置された透過型の液晶表示素子で構成されていることが好ましい。表示光学系１０の例は，液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）である。表示素子１３は制御装置（図示省略）によって光の変調状態が制御されるため，この表示素子１３は，信号線を介してこの制御装置に接続されている。また，表示素子１３は電源線を介してバッテリーにも接続されている。

次に，接眼光学系２０は，上記表示素子１３からの映像光を観察者の瞳Ｅに導く光学系である。本実施形態において，接眼光学系２０は，プリズム２１を有している。また，接眼光学系２０は，接眼レンズ２２，２３の両方又はいずれか一方を有している。プリズム２１は，表示素子１３からの映像光を内部で導光する部材である。プリズム２１は，例えば，映像光の入射面２１ａと，反射面２１ｂと，射出面２１ｃを有する形状となっている。なお，プリズム２１は，単一のプリズムで構成されてもよいし，複数のプリズムを組み合わせて構成されてもよい。また，接眼レンズ２２は，正のパワーを持ち，反射面２１ｂで反射した映像光を瞳面Ｅに集光する。接眼レンズ２２は，プリズム２１の射出面２１ｃに接合されてプリズム２１と一体化されていてもよい。接眼レンズ２３は，プリズム２１の入射面２１ａに接合されてプリズム２１と一体化されていてもよい。

ここで，プリズム２１の構成について，具体的に説明する。プリズム２１の入射面２１ａは，横方向（Ｘ軸方向）に進行する映像光の光軸と垂直に交差する奥行き方向（Ｚ方向）に設けられている。また，射出面２１ｃは，観察者の瞳Ｅと対向するように設けられている。反射面２１ｂは，例えば矩形形状（長方形形状）であり，映像光の光路を直角に折り曲げる手段として機能している。具体的には，反射面２１ｂは，入射面２１ａを介してプリズム内部に入射してＸ方向に進行する映像光を，Ｚ方向に反射させる。

上記の構成によれば，まず，表示光学系１０によって映像光が生成される。すなわち，光源１１から射出された光は，集光レンズ１２で集光されて表示素子１３に入射する。光は表示素子１３によって変調されて映像光となる。次に，表示素子１３（表示光学系１０）から射出された映像光は，接眼光学系２０に入射する。接眼光学系２０では，映像光が，接眼レンズ２３及び入射面２１ａを介してプリズム２１の内部に入射する。その後，映像光は，プリズム２１の内部を横方向（Ｘ軸方向）に沿って進行し，反射面２１ｂで光路が折り曲げられ奥行き方向（Ｙ軸方向）に向きを変えて進行する。これにより，映像光は，プリズム２１の射出面２１ｃを介して，観察者の瞳Ｅに導かれる。なお，射出面２１ｃに取り付けられた接眼レンズ２２は省略することもできる。このようにして，観察者は，瞳Ｅの位置で，表示素子１３にて表示された映像の拡大虚像を観察することができる。なお，図１に示した光学系は，本発明の一実施形態に過ぎない。本発明は，図１に示した光学系以外にも，その他公知のものを適宜採用することができる。

続いて，図２及び図３を参照して，上述した光学系（表示光学系１０と接眼光学系２０）を収容する映像表示装置１００の筐体構造について具体的に説明する。図２（ａ）は，映像表示装置１００を正面（ＸＹ面）からみた正面図を示しており，図２（ｂ）は，映像表示装置１００を平面（ＸＺ面）からみた平面図を示している。また，図３は，映像表示装置１００の動作例を示している。

図２に示されるように，映像表示装置１００は，表示光学系１０を収納するための第１収納室３０を備えている。第１収納室３０は，互いに対面する上面３１と下面３２とを有し，さらに，この上面３１と下面３２とを繋ぐように上下方向（Ｙ軸方向）に立設した側壁３３が形成されている。このように，第１収納室３０は，上面３１，下面３２，及び側壁３３によって囲われた小部屋となる。第１収納室３０には，映像を表示するための映像素子などを有する表示光学系１０が収納される。また，図１に示されるように，第１収納室３０の側壁３３には，表示光学系１０から射出される映像光が透過する射出窓３３ａが形成されている。また，例えば，第１収納室３０に隣接して，表示光学系１０に対して電力や制御信号を供給するための駆動回路６０が配置される。このため，第１収納室３０の側壁３３には，駆動回路６０と表示光学系１０とを接続する各種のケーブルが差し込まれる差込窓（図示省略）が形成されている。つまり，表示光学系１０には，差込窓を介して，表示光学系１０の動作を制御するための制御ケーブル（図示省略）や，表示光学系１０に電力を供給するための電力ケーブル（図示省略）を接続することができる。

また，図２に示されるように，映像表示装置１００は，接眼光学系２０を収納するための第２収納室４０を備えている。第２収納室４０は，互いに対面する上面４１と下面４２とを有し，さらに，この上面４１と下面４２とを繋ぐように上下方向（Ｙ軸方向）に立設した側壁４３が形成されている。このように，第２収納室４０は，上面４１，下面４２，及び側壁４３によって囲われた小部屋となる。第２収納室４０には，表示光学系１０から射出された映像光を観察者の瞳に導くプリズムなどの接眼光学系２０が収納される。また，図１に示されるように，第２収納室４０の側壁４３には，表示光学系１０から射出される映像光が入射する入射窓４３ａや，接眼光学系２０から射出された映像光が透過する接眼窓４３ｂが形成されている。ここにいう入射窓４３ａや接眼窓４３ｂは，側壁に形成された部分的な穴であってもよいし，壁がなく全面的に開放された状態の開口面であってもよい。

図１及び図２に示されるように，第１収納室３０と第２収納室４０の間には，空間が存在する。このため，表示光学系１０から射出された映像光は，第１収納室３０の射出窓３３ａを経て，この空間に至る。そして，射出窓３３ａを通過した映像光は，この空間を経由して，接眼光学系２０に入力される。その後，映像光は，接眼光学系２０によって，観察者の瞳へと導かれる。

図２（ａ）に示されるように，第１収納室３０と第２収納室４０とでは，上下方向（Ｙ軸方向）の高さが異なっていることが好ましい。すなわち，第２収納室４０の高さＨ_２は，第１収納室３０の高さＨ_１よりも低い（Ｈ_２＜Ｈ_１）。例えば，第１収納室３０の高さＨ_２を１００％としたときに，第２収納室４０の高さＨ_２は，８０％以下，６０％以下，又は４０％以下であることが好ましい。具体的には，第２収納室４０の高さＨ_２は，第１収納室３０の高さＨ_１に対し，１０％〜８０％，２０％〜６０％，又は３０％〜５０％程度であることが好ましい。第２収納室４０は，観察者の眼前に存在するものであるため，第１収納室３０と比較してより小型なものとすることが好ましい。ただし，本発明は，第２収納室４０の高さが第１収納室３０の高さよりも低くなっている構造に限定されず，第２収納室４０の高さが第１収納室３０の高さよりも高くなっていてもよい。

図２に示されるように，本発明の映像表示装置１００は，さらに，回動手段５０を備えている。この回動手段５０は，第２収納室４０を第１収納室３０に対して回動可能に固定するための構成を備える。具体的に説明すると，回動手段５０は，上側連結部５１と，下側連結部５２と，上下の固定ピン５３を含んで構成されている。

上側連結部５１は，第２収納室４０の上面４１に対して不動状態で固定されており，第２収納室４０から第１収納室３０に向かって延びている。本実施形態において，上側連結部５１は，第２収納室４０の上面４１と一体となっている。また，上側連結部５１は，厚みが薄く奥行きのある板状に形成されている。なお，ここにいう「板状」とは，厚みの値よりも，奥行きの値が３倍以上大きい形状を意味する。同様に，下側連結部５２は，第２収納室４０の下面４２に対して不動状態で固定されており，第２収納室４０から第１収納室３０に向かって延びている。本実施形態において，下側連結部５２は，第２収納室４０の下面４２と一体となっている。また，下側連結部５２は，厚みが薄く奥行きのある板状に形成されている。このように，上側連結部５１と下側連結部５２は，接眼光学系２０を収納した第２収納室４０を，表示光学系１０を収納した第１収納室３０に連結するための支持部分として機能する。上側連結部５１と下側連結部５２は，表示光学系１０から射出された映像光の光路上において，接眼光学系２０を支持することができる。

さらに，図２に示されるように，上側連結部５１と下側連結部５２の間の少なくとも一部には，観察者の視線が透過する開口５４が形成されていることが好ましい。より詳しく説明すると，この開口５４は，観察者の瞳が接眼窓４３ｂと対面する位置にあるときに，その観察者の視線が通過するものである。つまり，開口５４は，図２に示されるように，上側連結部５１と下側連結部５２の間に，上下方向（Ｙ軸方向）に立設する側壁が形成されていない部分を意味する。このように，２枚の支持板（上側連結部５１と下側連結部５２）によって，表示光学系１０から射出された映像光の光路上に接眼光学系２０を支持すると共に，この２枚の支持板の間に，接眼光学系２０を覗きこむ観察者の視線が透過する開口５４を形成することで，映像表示装置１００の構造自体を小型化でき，かつ，観察者の視界を極力遮らないようにすることができる。

板状の上側連結部５１と下側連結部５２の厚さＴ（最大値）は，３ｍｍ以下であることが好ましい。具体的には，上側連結部５１と下側連結部５２の厚さＴは，０．１ｍｍ〜３ｍｍであることが好ましく，特に０．３ｍｍ〜３ｍｍ，又は０．５ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。本実施形態では，２つの上側連結部５１と下側連結部５２によって接眼光学系２０を支持することとしている。このため，各連結部５１，５２の厚さを比較的薄くしても，接眼光学系２０を十分強固に支持することができる。また，連結部５１の厚さを薄くすることで，連結部５１が観察者によって視認されにくくなる。これにより，観察者の自然な視界を実現することができる。また，上側連結部５１と下側連結部５２の奥行きＤ（最大値）は，５ｍｍ以上であることが好ましい。具体的には，上側連結部５１と下側連結部５２の奥行きは，５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく，特に７ｍｍ〜１８ｍｍ，又は１０ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましい。本発明では，上側連結部５１と下側連結部５２の間を映像光が通過することとなるが，この上側連結部５１と下側連結部５２の奥行き値を大きくすることで，この各連結部５１，５２が外光を遮る庇（ひさし）の役割を果たす。これにより，観察者に対して鮮明な映像を提供することができる。

また，上側連結部５１と下側連結部５２は，高さの異なる第１収納室３０と第２収納室４０とを連結している。一般的には，第２収納室４０の高さが第１収納室３０の高さよりも低くなっている。この場合に，上側連結部５１と下側連結部５２は，第１収納室３０の高さから第２収納室４０の高さに合わせるために，傾斜部分５１ａ，５２ａが存在している。すなわち，この傾斜部分５１ａ，５２ａは，上側連結部５１と下側連結部５２が，第１収納室３０側から第２収納室４０側に向うにつれて，互いの間隔が徐々に近くなるように傾斜した部分である。特に，図２に示されるように，この傾斜部分５１ａ，５２ａは，開口５４が形成された部分に形成されたものであることが好ましい。このように，観察者の視線が通過する部分（開口５４）において，上側連結部５１と下側連結部５２を傾斜させることで，観察者が各連結部５１，５２を視認しにくくなることが判明している。つまり，観察者にとって，直線的に延びる連結部５１，５２よりも，斜めに傾斜して延びる連結部５１，５２の方が，感覚的に視認しにくいものとなる。従って，上側連結部５１と下側連結部５２に傾斜部分５１ａ，５２ａを形成することで，観察者の視界をさらに良好なものとすることができる。また，連結部５１，５２が，映像表示装置１００の横方向（Ｘ軸方向）に延びる映像光の光軸に対して傾く角度θは，例えば，５度〜６０度，１０度〜４５度，又は１５〜３０度とすればよい。

本実施形態において，上記の上側連結部５１と下側連結部５２は，それぞれ，固定ピン５３によって，第１収納室３０の上面３１と下面３２に対して回動可能に固定されている。図２（ａ）に示されるように，上側連結部５１は，上側の固定ピン５３によって第１収納室３０の上面３１に連結され，下側連結部５２は，下側の固定ピン５３によって第１収納室３０の下面３２に連結される。このとき，上下の固定ピン５３の中心軸は，互いに一致している。従って，第２収納室４０，上側連結部５１，及び下側連結部５２は，第１収納室３０に対して，奥行方向（Ｚ方向）に回動することができる。なお，図示は省略するが，固定ピン５３は，上側連結部５１と下側連結部５２の少なくともいずれか一方を，第１収納室３０の上面３１又は下面３２に対して固定したものであってもよい。

図３には，第２収納室４０が回動する動作の様子が示されている。図３に示されるように，第２収納室４０は，観察者の瞳から離れる方向（符号：Ａ）と，観察者の瞳に近づく方向（符号Ｂ）の両方に回動可能であることが好ましい。第２収納室４０が方向Ａに向かって回動することで，例えば，観察者の眼球と第２収納室４０が接触するようなアクシデントが発生した場合であっても，第２収納室４０が方向Ａに向かって回動するため，観察者の眼球を傷つけてしまうといった事故を防止できる。他方，第２収納室４０が方向Ｂに向かって回動することで，例えば，映像表示装置１００を使用しない状況において，この映像表示装置１００をコンパクトに収納することが可能となる。また，映像表示装置１００の使用を開始するときには，第２収納室４０を回動させて，第２収納室４０に収納されている接眼光学系２０が，第１収納室３０に収納されている表示光学系１０の光路上に位置するように，第２収納室４０の位置を調整すればよい。これにより，映像表示装置１００の使用状態と非使用状態とを簡単に切り換えることができる。

また，回動手段５０は，第２収納室４０の回動範囲を制限するためのストッパ５５を備えていてもよい。例えば，図３に示されるように，第２収納室４０を方向Ｂに向かって回動させると，第２収納室４０若しくは各連結部５１，５２が駆動回路６０に接触するような場合がある。このような接触が生じると，第２収納室４０や駆動回路６０が故障するおそれがある。そこで，例えば，図２及び図３に示されるように，第１収納室３０の上面３１（又は下面３２）に，突起状のストッパ５５を設けることが好ましい。上側連結部５１（又は下側連結部５２）が一定角度以上回動すると，上側連結部５１（又は下側連結部５２）がこのストッパ５５に当接するようになっている。これにより，ストッパ５５によって，上側連結部５１（又は下側連結部５２）の回動範囲を制限することができる。

ただし，図３に示されるように，映像表示装置１００には，第２収納室４０が観察者の瞳から離れる方向（方向Ａ）への回動運動を阻害するためのストッパは設けられていないことが好ましい。例えば，このようなストッパが設けられていないことで，第２収納室４０は，第１収納室３０の光路上から，観察者の瞳から離れる方向（方向Ａ）に向かって９０℃を超えて回動可能となっている好ましい。これにより，何らかのアクシデントが発生した場合であっても，十分に観察者の眼球を保護することができる。

このように，本発明では，着用者の眼球が接眼光学系２０を収納した第２収納室４０に触れた場合であっても，この第２収納室４０が自在に回動するため，眼球に対して大きな衝撃が加わることを回避できる。特に，本実施形態では，電源線や信号線に接続される光源１１及び表示素子１３を第１収納室３０に収納し，これとは別に，プリズム２１を第２収納室４０に格納し，この第２収納室４０を第１収納室３０に対して回動させることで，第２収納室４０を非常に小さな慣性モーメントで回動させることが可能となる。これにより，観察者の眼球が第２収納室４０に接触した場合であっても，小さな力で第２収納室４０が回動するため，観察者の眼球に対する負荷が低減される。従って，観察者の眼球をより適切に保護することができる。

図４は，図２に示した実施形態の変形例を示している。図２に示された実施形態では，上側連結部５１が第１収納室３０の上面３１に面接触し，下側連結部５２が第１収納室３０の下面３２に面接触している。これに対して，図４に示された実施形態では，上側連結部５１が第１収納室３０の上面３１に接触しないように固定ピン５３によって固定され，同様に，下側連結部５２が第１収納室３０の下面３２に接触しないように固定ピン５３によって固定されている。つまり，上側連結部５１と下側連結部５２は，それぞれ，第２収納室４０の上面４１と下面４２との間に隙間が設けられている。これにより，第２収納室４０，上側連結部５１，及び下側連結部５２を，固定ピン５３を回転軸として，スムーズに回動させることができる。本発明にかかる映像表示装置１００は，図４に示されるような改良を加えたものであってもよい。

図５は，映像表示装置１００を備えたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）２００のデザインの一例を示している。図５に示されるように，映像表示装置１００は，極めて小型化して，ＨＭＤ２００の接眼部分に搭載することができる。このように，本発明の映像表示装置１００によれば，従来の眼鏡型のＨＭＤとは異なるスタイリッシュなデザインのＨＭＤを実現することが可能である。

本発明は，ＨＭＤなどに搭載される接眼型の映像表示装置に関するものである。このため，本発明はウェアラブルデバイスの製造産業において好適に利用することができる。

１０…表示光学系 １１…光源 １２…集光レンズ
１３…表示素子 ２０…接眼光学系 ２１…プリズム
２１ａ…入射面 ２１ｂ…反射面 ２１ｃ…射出面
２２…接眼レンズ ２３…接眼レンズ ３０…第１収納室
３１…上面 ３２…下面 ３３…側壁
３３ａ…射出窓 ４０…第２収納室 ４１…上面
４２…下面 ４３…側壁 ４３ａ…入射窓
４３ｂ…接眼窓 ５０…回動手段 ５１…上側連結部
５１ａ…傾斜部分 ５２…下側連結部 ５２ａ…傾斜部分
５３…固定ピン ５４…開口 ５５…ストッパ
６０…駆動回路 １００…映像表示装置 ２００…ＨＭＤ

Claims (6)

1. 映像を表示する表示光学系（１０）と，
   前記表示光学系（１０）から射出された映像光を観察者の瞳に導く接眼光学系（２０）と，
   前記表示光学系（１０）を収納した第１収納室（３０）と，
   前記接眼光学系（２０）を収納した第２収納室（４０）と，
   前記第２収納室（４０）を前記第１収納室（３０）に対して回動可能に固定するための回動手段（５０）と，備え，
   前記回動手段（５０）は，
   前記第２収納室（４０）の上面（４１）に固定された上側連結部（５１）と，前記第２収納室（４０）の下面（４２）に固定された下側連結部（５２）の両方又はいずれか一方を有し，
   さらに，前記上側連結部（５１）を前記第１収納室（３０）の上面（３１）に回動可能に固定する固定ピン（５３）と，前記下側連結部（５２）を前記第１収納室（３０）の上面（３２）に回動可能に固定する固定ピン（５３）の両方又はいずれか一方を有する
   映像表示装置。
2. 前記第２収納室（４０）は，前記観察者の瞳から離れる方向に向かって回動するように，前記回動手段（５０）によって前記第１収納室（３０）に対して回動可能に固定されている
   請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記第１収納室（３０）に収納された前記表示光学系（１０）は，
   光源（１１）と，
   前記光源（１１）からの入射光を画像データに応じて変調することにより映像を表示する表示素子（１３）と，を有し，
   前記第２収納室（４０）に収納された前記接眼光学系（２０）は，
   前記表示素子（１３）から射出された映像光を観察者の瞳に導くプリズム（２１）を有する
   請求項１又は請求項２に記載の映像表示装置。
4. 前記上側連結部（５１）と前記下側連結部（５２）は，前記第１収納室（３０）の上面（３１）と前記第１収納室（３０）の下面（３２）との間に隙間が設けられている
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の映像表示装置。
5. 前記回動手段（５０）は，前記第２収納室（４０）の回動範囲を制限するためのストッパ（５５）を，さらに備える
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の映像表示装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の映像表示装置を備えた
   ヘッドマウントディスプレイ。

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