JP2019132900A - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】機器の大型化及び重量増加を招くことなく両眼視野闘争を効果的に抑制して、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイを提供する。【解決手段】単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイは、頭部に装着された状態で、装着者の片眼ＥＹに対して、視覚情報を含んだ情報映像を表示すると同時に外界の透過視界を視認可能とするディスプレイ本体２と、ディスプレイ本体２を頭部に装着するための装着具と、ディスプレイ本体２の位置を左眼の前と右眼の前とで切り替え可能とするように構成された装着眼切替機構と、を有する。ディスプレイ本体２が左右どちらの眼前に位置する場合でも、装着者の正面視野中心Ｘ０の方向に対して画面中心Ｘ１の方向が外側を向くように装着眼切替機構が構成されており、ディスプレイ本体２が、情報映像を表示する画面において、ディスプレイ本体２と同じ向きの外側に位置する周辺視野領域ＳＬに視覚刺激映像を表示する。【選択図】図１０

Description

本発明はヘッドマウントディスプレイに関するものであり、例えば、液晶表示素子の２次元映像をコンバイナーで観察者の片眼に投影表示する単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイに関するものである。

シースルー型のヘッドマウントディスプレイには、表示映像と外界の透過視界との同時観察により、ハンズフリーで情報を得ながら現実世界の作業を実行できる、という利点がある。その利点を活かした用途として、物流，製造，保守等の業務支援用途が挙げられる。業務支援用のヘッドマウントディスプレイには、就業時間にわたって装着者が疲労無く使用できることが強く望まれる。このため、軽さに特長のある単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイが注目されてきている。

しかし、単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイにおいては、映像の呈示が装着眼のみとなるため、両眼視野闘争による疲労が懸念される。両眼視野闘争とは、左右の眼に各々異なる視覚情報が呈示されたとき、右眼と左眼の視覚情報が交互かつ時間的ランダムに知覚される現象であり、懸念されるのは眼や脳の疲労である。この両眼視野闘争による疲労を軽減するために、従来より様々なタイプのヘッドマウントディスプレイが提案されている。

例えば、特許文献１に記載のヘッドマウントディスプレイでは、映像を観察しない方の眼に対して可視光透過率を７０パーセント以下に規制するバイザーを設けて外界光入射を減らすことにより、両眼視野闘争の抑制を可能としている。特許文献２に記載のヘッドマウントディスプレイでは、映像を呈示しない方の眼に対して覆っている状態と覆っていない状態との切り替えを行うことにより、両眼視野闘争の抑制とともに、必要時の安全確保を可能としている。特許文献３に記載のヘッドマウントディスプレイでは、輝度の明暗からなる運動錯視を起こす静止画パターンを生成し、表示装置において認識させる情報の周囲に静止画パターンを表示させることにより、処理の負荷と消費電力の削減とともに、両眼視野闘争の軽減を可能としている。

特開平１０−１２３４５２号公報 特開２００４−２３３７７７号公報 特開２０１６−１２２１４４号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載のヘッドマウントディスプレイでは、両眼視野闘争による疲労を軽減する効果が十分なものとは言えず、機器の大型化や重量増加を招くといった問題もある。例えば、特許文献１に記載のヘッドマウントディスプレイは、装着眼でも外界を視認できるシースルータイプではなく、また、外界視界が暗くなるため、安全性の点から暗所での使用に向いていない。また、バイザーが追加されるため、重量が増加するという問題もある。

特許文献２に記載のヘッドマウントディスプレイでは、映像を観測していない方の眼を遮光手段で覆っている状態のとき、外界の視野が奪われて安全性が損なわれる。このため、歩行開始等の際には遮光手段を視野外に退避させる手間が必要である。また、遮光手段の追加により、重量が増加するという問題もある。

特許文献３に記載のヘッドマウントディスプレイでは、片眼へのパターン呈示では運動錯視による運動印象が低いという実験結果を含む研究発表があるため、単眼型のヘッドマウントディスプレイに適用しても十分な効果が得られない可能性がある。また、運動錯視を生じさせるパターンは面積を要するため、どちらの眼に装着しても両眼視野闘争の抑制に有効な表示を行おうとすれば広大な画面が必要になる。結果として、機器の大型化及び重量増加を招くことになる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、機器の大型化及び重量増加を招くことなく両眼視野闘争を効果的に抑制して、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のヘッドマウントディスプレイは、単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイであって、
頭部に装着された状態で、装着者の片眼に対して、視覚情報を含んだ情報映像を表示すると同時に外界の透過視界を視認可能とするディスプレイ本体と、
前記ディスプレイ本体を頭部に装着するための装着具と、
前記ディスプレイ本体の位置を左眼の前と右眼の前とで切り替え可能とするように構成された装着眼切替機構と、を有し、
前記ディスプレイ本体が左右どちらの眼前に位置する場合でも、装着者の正面視野中心の方向に対して画面中心の方向が外側を向くように前記装着眼切替機構が構成されており、
前記ディスプレイ本体が、前記情報映像を表示する画面において、前記ディスプレイ本体と同じ向きの外側に位置する周辺視野領域に視覚刺激映像を表示することを特徴とする。

第２の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第１の発明において、前記ディスプレイ本体が装着者の左右どちらの眼に装着されているかを検出する装着眼検出機構を更に有し、前記装着眼検出機構の検出結果に応じて前記ディスプレイ本体が前記視覚刺激映像の表示位置を変更することを特徴とする。

第３の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第１又は第２の発明において、前記装着具が左右対称型のフレームからなり、前記ディスプレイ本体の頭部装着時に装着者の額前方に位置するフレームのフロント部分に、前記ディスプレイ本体の位置の切り替えのために前記ディスプレイ本体の移動をガイドする係合溝が前記装着眼切替機構として設けられており、前記係合溝と係合する係合突起が前記装着眼切替機構として前記ディスプレイ本体に設けられており、前記係合溝が中央で屈曲して左右に所定角度を持った対称形状を有しており、前記ディスプレイ本体が前記係合溝の中央に対して右側にあるときと左側にあるときとで向きが異なり、かつ、各々外側を向くように構成されていることを特徴とする。

第４の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第１又は第２の発明において、前記装着具が左右対称型のフレームからなり、前記ディスプレイ本体の頭部装着時に装着者の額前方に位置するフレームのフロント中央部分から所定距離離れた位置に、前記ディスプレイ本体を回転可能に支持するジョイント部材が前記装着眼切替機構として設けられており、前記ディスプレイ本体の向きが外側を向くように、前記ジョイント部材の回転軸がフレームの対称面に対して所定の角度をなして構成されていることを特徴とする。

第５の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記周辺視野領域が、装着者の正面視野中心に対して２０°以上外側の範囲に位置することを特徴とする。

第６の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５の発明において、水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°以上外側の範囲には、有意な情報を含まない前記視覚刺激映像のみが表示されることを特徴とする。

第７の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５又は第６の発明において、水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°未満内側の範囲に前記情報映像が表示され、前記情報映像の上下方向の略中央に前記視覚刺激映像が表示されることを特徴とする。

第８の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第７のいずれか１つの発明において、水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°未満内側の範囲に前記情報映像が表示され、前記情報映像に含まれる最高輝度部の１．５倍以上の輝度で前記視覚刺激映像が表示されることを特徴とする。

第９の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第８のいずれか１つの発明において、前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の形が変化し続けることを特徴とする。

第１０の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第９のいずれか１つの発明において、前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の色が変化し続けることを特徴とする。

第１１の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第１０のいずれか１つの発明において、前記視覚刺激映像が、１〜５Ｈｚ、ｄｕｔｙ比５０％で点滅することを特徴とする。

第１２の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第１１のいずれか１つの発明において、前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の位置が前記周辺視野領域の範囲内で変化し続けることを特徴とする。

第１３の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第１２のいずれか１つの発明において、前記視覚刺激映像と同時に表示されている前記情報映像が作業を支援する視覚情報を含んでおり、前記視覚情報の情報量に比例した時間経過後に前記視覚刺激映像が表示されなくなることを特徴とする。

第１４の発明のヘッドマウントディスプレイは、上記第５〜第１３のいずれか１つの発明において、装着者の歩行を検出する歩行検出部を更に有し、前記歩行が検出されている間は前記視覚刺激映像が表示されないことを特徴とする。

本発明によれば、ディスプレイ本体が左右どちらの眼前に位置する場合でも所定の向きに配置されて画面の周辺視野領域に視覚刺激映像を表示する構成になっているため、機器の大型化及び重量増加を招くことなく両眼視野闘争を効果的に抑制して、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイを実現することが可能である。

ヘッドマウントディスプレイの実施の形態を作業者が装着した状態を示す図。 図１のヘッドマウントディスプレイの概略構成を示すブロック図。 図１のヘッドマウントディスプレイを構成するコントローラーの具体例を示す斜視図。 ヘッドマウントディスプレイの第１の実施の形態を構成するディスプレイ本体及びフレームを示す斜視図。 第１の実施の形態を構成するディスプレイ本体の概略構成を示す模式図。 第１の実施の形態においてディスプレイ本体及びフレームに搭載されている装着眼切替機構を示す図。 装着眼切替機構を構成する係合突起と係合溝との関係を示す図。 第１の実施の形態を構成するフレームを示す上面図。 係合溝に対する係合突起の相対的な位置の変化でディスプレイ本体の移動を示す図。 左眼の前方に装着されたディスプレイ本体の配置を示す平面図。 表示画面における視覚刺激呈示領域の具体例を示す図。 視覚刺激映像の第１〜第４の具体例が表示される周辺視野領域と有意情報領域を示す図。 視覚刺激映像の第２〜第４の具体例を示す図。 視覚刺激映像の第５の具体例が表示される周辺視野領域と有意情報領域を示す図。 視覚刺激映像の第６の具体例が表示される周辺視野領域と有意情報領域を示す図。 ヘッドマウントディスプレイの第２の実施の形態を構成するディスプレイ本体及びフレームを示す斜視図。 第２の実施の形態においてディスプレイ本体とフレームとを結合するジョイント部材を示す外観図。 第２の実施の形態を構成するフレームを示す斜視図。 第２の実施の形態を構成するフレームの要部外観を示す拡大図。 第２の実施の形態を構成するフレームの内部構造を示す図。 第２の実施の形態におけるフレームとジョイント部材との位置関係を示す図。 第２の実施の形態を構成するディスプレイ本体を説明するための図。 第２の実施の形態におけるディスプレイ本体とジョイント部材との位置関係を示す図。 第２の実施の形態におけるディスプレイ本体に対するジョイント部材の第１の配置を説明するための図。 第２の実施の形態におけるディスプレイ本体に対するジョイント部材の第２の配置を説明するための図。 装着眼切替前のディスプレイ本体の左眼装着状態を示す斜視図。 装着眼切替のためのフレーム分解状態を示す外観図。 図２７（Ｂ）中の矢印ｍ１方向からディスプレイ本体を見た状態を示す側面図。 図２８（Ｂ）の状態にあるディスプレイ本体を示す斜視図。 図２８（Ｂ）の状態からのディスプレイ本体の動きを説明するための図。 図３０におけるディスプレイ本体の第３ポジションＰＯＳ３を示す斜視図。 図３１中の矢印ｍ１方向からディスプレイ本体を見た状態を示す側面図。 装着眼切替のためのフレーム組立状態を示す斜視図。 装着眼切替前後のディスプレイ本体の装着状態を示す外観図。 第２の実施の形態において装着眼の検出に用いるフォトリフレクターと反射板を説明するための図。

以下、本発明の実施の形態に係るヘッドマウントディスプレイの構成，動作等を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態，具体例等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１に、作業者５が単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイ１を装着した状態を示す。ヘッドマウントディスプレイ１は、作業者（装着者）５の片眼の前で映像表示を行うために頭部５Ｈに装着されるディスプレイ本体２と、ヘッドマウントディスプレイ１全体の制御や作業者５による操作等を行うためのコントローラー４と、これらを接続するケーブル３と、を備えている。ケーブル３はディスプレイ本体２に固定されており、その先端のコネクター３ａをコントローラー４に接続すると、ヘッドマウントディスプレイ１は使用可能な状態となる。ディスプレイ本体２は、ケーブル３によりコントローラー４から電源供給を受けるとともに、ケーブル３を介してコントローラー４に対する電気信号の授受を行う。

図２に、ヘッドマウントディスプレイ１の概略構成をブロック図で示す。ディスプレイ本体２は、表示部２１（例えば、照明光を変調して映像を表示する反射型又は透過型の液晶表示素子等），歩行検出部２２（例えば、加速度センサー等），装着眼検出部２３等を有しており、コントローラー４は、情報処理部４２を含む制御部４１，記憶部４３，手動操作部４４，通信部４５，電源部４６等を有している。歩行検出部２２では作業者５が歩行しているか否か（歩行動作）が検出され、装着眼検出部２３ではディスプレイ本体２が作業者５の左右どちらの眼に装着されているか（装着眼）が検出される。また制御部４１では、表示部２１での画像表示の制御だけでなく、ヘッドマウントディスプレイ１全体の制御が行われる。

ディスプレイ本体２の表示部２１で表示する画像は、情報処理部４２によって映像信号に変換され、電源部４６からの電源電力とともに表示部２１に供給される。逆に、歩行検出部２２や装着眼検出部２３からケーブル３を介して送られてきた信号は、情報処理部４２で処理されることにより、作業者５の歩行動作や装着眼を表す情報となる。なお、作業手順等の情報は、コントローラー４の記憶部４３にあらかじめ記憶させておいてもよいし、外部の作業情報配信・収集装置（不図示）からヘッドマウントディスプレイ１に随時送信するようにしてもよい。

図３に、コントローラー４の外観を示す。コントローラー４の外面には、インターフェイス，手動操作部４４（図２）等が設けられている。例えば、ケーブル３先端のコネクター３ａ（図１）でディスプレイ本体２と接続するケーブル接続部４ａが設けられており、スピーカー前面開口４ｂ，マイク／イヤホン接続部４ｃ，外部電源接続部（μＵＳＢ）４ｄ，汎用インターフェイス（ＵＳＢ）４ｅ，操作釦４ｆ（９個），電源ボタン４ｇ，電池保持部４ｈ，電池蓋４ｉ等も設けられている。

図４に、第１の実施の形態に係るヘッドマウントディスプレイ１の構成要素として、ディスプレイ本体２とそれを支持するためのフレーム７の具体例を示し、そのディスプレイ本体２の概略構成を図５に示す。図５（Ａ），（Ｂ）はディスプレイ本体２の側面図であり、図５（Ｃ）はディスプレイ本体２の上面図である。そして、図５（Ａ）はディスプレイ本体２が有するシースルー性を映像光Ｌａ及び外界光Ｌｂの光路で示しており、図５（Ｂ），（Ｃ）はディスプレイ本体２が呈示する虚像の大きさを光路で示している。ディスプレイ本体２は、図５（Ａ）に示すように、筐体２ａ，プリズム２ｂ，コンバイナー２ｃ，係合突起２ｄ等で構成されている。筐体２ａの外部には係合突起２ｄ等が設けられており、筐体２ａの内部には、表示部２１，歩行検出部２２，装着眼検出部２３等が設けられている（図２）。

ディスプレイ本体２を、図５（Ａ）に示すように眼ＥＹの前に位置させると、筐体２ａ内の表示部２１（図２）で生成された映像光Ｌａが、プリズム２ｂでの導光後、コンバイナー２ｃで反射されて眼ＥＹに入射し、２次元映像が虚像として眼ＥＹに投影表示される。それと同時に、プリズム２ｂとコンバイナー２ｃを透過した外界光Ｌｂも眼ＥＹに入射するので、外界視界も観測される。つまり、ディスプレイ本体２は、フレーム７（図４）で頭部５Ｈ（図１）に装着された状態で、装着者５の片眼ＥＹに対して、視覚情報を含んだ情報映像を表示すると同時に外界の透過視界を視認可能とする構成になっている。このように、ヘッドマウントディスプレイ１はシースルー型であるため（図５（Ａ））、表示映像と外界の透過視界との同時観察により、ハンズフリーで情報を得ながら現実世界の作業を実行することができる。例えば、組立作業等を行う作業者５が、ディスプレイ本体２に表示される作業手順を参照しながら作業を進めることができる。

ディスプレイ本体２が呈示する虚像の大きさは、表示部２１，プリズム２ｂ，コンバイナー２ｃ等により決定される。ただし、ここで想定しているディスプレイ本体２（図５（Ａ））では、対角画角３５°の虚像を装着眼ＥＹに呈示することが可能になっている。例えば、虚像中心（つまり画面中心）Ｘ１が、プリズム２ｂの中心を通り、かつ、プリズム２ｂの表面に対して垂直な軸の上にあるとすると、虚像の大きさは、鉛直方向が約±８．７５°（図５（Ｂ））、水平方向が±１５．５°（図５（Ｃ））の視角に相当する。

図６に、ディスプレイ本体２に設けられている係合突起２ｄと、フレーム７に設けられている係合溝７ａと、を備えることにより、ディスプレイ本体２の位置を左眼の前と右眼の前とで切り替え可能とするように構成された装着眼切替機構を示す。図６（Ａ）はディスプレイ本体２の斜視図、図６（Ｂ）はフレーム７の正面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のＡ−Ａ’線断面図、図６（Ｄ）はフレーム７の下面図、図６（Ｅ）は図６（Ｄ）のＢ−Ｂ’線断面の端面図、図６（Ｆ）は図６（Ｄ）のＣ−Ｃ’線断面の端面図である。

ディスプレイ本体２の筐体２ａには、前述したように２つの係合突起２ｄが装着眼切替機構として形成されている（図５（Ａ）〜（Ｃ），図６（Ａ））。その係合突起２ｄは、ディスプレイ本体２を頭部５Ｈ（図１）に装着するための各種装着具に対して係合可能に構成されている。その装着具の一例が、左右対称型のフレーム７（図４；図６（Ｂ），（Ｃ））である。係合突起２ｄは、その先端が球面からなっており、筐体２ａから突出するようにピン状に形成されており、フレーム７に設けられている係合溝７ａと係合するように設けられている。

また、係合突起２ｄは導電性材料で形成されており、筐体２ａの内部で電気回路に接続されている。ここで想定している係合突起２ｄに関するサイズは、各係合突起２ｄの球面の直径φＤ２（図５（Ｂ），図７）が７ｍｍであり、２つの係合突起２ｄの球面の中心間距離Ｌ１（図６（Ａ））が２３ｍｍである。

フレーム７は、全体が左右対称形状（ＸＳ：対称面）を有するメガネ型装着具であり（図６（Ｂ））、フレーム７のフロント部分の下面には、係合突起２ｄの球面を案内する係合溝７ａがフロント部分の形状に沿って形成されている（図６（Ｄ））。つまり、ディスプレイ本体２の頭部５Ｈ装着時に装着者５の額前方に位置するフレーム７のフロント部分に、ディスプレイ本体２の位置の切り替えのためにディスプレイ本体２の移動をガイドする係合溝７ａが装着眼切替機構として設けられている。その係合溝７ａは、円筒面形状と開口側にかけて広くなる断面Ｖ字形状とが連結したレール形状を有している。

また、フレーム７は非導電性材料で構成されているが、係合溝７ａの内面には導電性材料７ｂが部分的に形成されている（図６（Ｄ），（Ｅ））。つまり、係合溝７ａの内面のうち対称面ＸＳを挟んで片側の範囲Ｌ２（図６（Ｄ））にのみ、導電性材料７ｂが形成されている。

図７に、係合突起２ｄを係合溝７ａに係合させるときの動作及び位置関係を示す。係合突起２ｄは、フレーム７よりも弾性変形し易い材料からなっている。そのため、係合突起２ｄを係合溝７ａに対して開口側から押圧すると、係合突起２ｄの球面が変形した後、係合溝７ａ内に入って係合状態となる。

２つの係合突起２ｄは、対称面ＸＳを挟んだ導電性材料７ｂからなる範囲Ｌ２とそれ以外の範囲（非導電性材料からなる範囲）との間を（図６（Ｄ））、係合溝７ａに案内されて移動可能となっている。ただし、係合溝７ａの円筒面部分の直径φＤ１は（図７）、係合突起２ｄの球面の直径φＤ２よりも僅かに小さく形成されているので、係合突起２ｄが係合溝７ａに係合した状態では摩擦により相対的な位置が維持される。したがって、ディスプレイ本体２の内部の電気回路によって、２つの係合突起２ｄが短絡状態にあるか否かを判別することができる。つまり、ディスプレイ本体２がどちらの範囲にあるか（作業者５の左右どちらの眼ＥＹの側にあるか）を、装着眼検出部２３で検出することができる。装着眼検出機構を構成する装着眼検出部２３の検出結果に応じて、後述する視覚刺激映像の表示位置の変更がディスプレイ本体２の制御部４１により行われる。

ここで、装着眼切替機構による装着眼の左右切り替え方法を説明する。図８はフレーム７の上面図である。前述したようにフレーム７は全体が左右対称形状を有しているので、係合溝７ａも左右対称に形成されている。係合溝７ａは、対称面ＸＳ付近の中心部分を挟んで右側部分ＬＲと左側部分ＬＬとが各々直線状で同じ長さに形成されている。ここで想定している直線部分ＬＬ，ＬＲ（右側直線部分ＬＲと左側直線部分ＬＬ）の長さは、いずれも３４ｍｍとなっている。

フレーム７を頭部５Ｈ（図１）に装着すると、係合溝７ａの左側直線部分ＬＬは装着者５の左眼ＥＬ前方に位置し、係合溝７ａの右側直線部分ＬＲは装着者５の右眼ＥＲ前方に位置することになる。ただし、係合溝７ａは中央で屈曲して左右に所定角度を持った対称形状を有しているため、ディスプレイ本体２は係合溝７ａの中央に対して右側にあるときと左側にあるときとで向きが異なり、かつ、各々外側（つまり、対称面ＸＳから離れる側）を向くことになる。ここでは、対称面ＸＳ付近の中心部分の屈曲によって、右側直線部分ＬＲと左側直線部分ＬＬとが対称面ＸＳに対してそれぞれ角度８０°を成す構成を想定している。

図９に、係合溝７ａに対する係合突起２ｄの相対的な位置の変化で、ディスプレイ本体２（図４等）の移動を示す。図９に示す第０ポジションＰＯＳ０は、係合溝７ａの左側直線部分ＬＬ（図８）に係合突起２ｄの球面を係合させた状態を示している。この第０ポジションＰＯＳ０の状態における虚像中心Ｘ１の方向は、正面（つまり対称面ＸＳ）に対して１０°外側を向いている。

フレーム７に対するディスプレイ本体２の相対的な位置は、係合突起２ｄと係合溝７ａとの摩擦によっって維持されているため、その摩擦に抗した力を装着者５がディスプレイ本体２に加えることにより、ディスプレイ本体２の位置を係合溝７ａに沿って変えることができる。また、係合溝７ａの直線部分ＬＬ，ＬＲは、２つの係合突起２ｄの球面の中心間距離Ｌ１（図６（Ａ））よりも長くなっているため、２つの係合突起２ｄが共に同一の直線部分ＬＬ，ＬＲにあるときには、虚像中心Ｘ１の方向を変えずにディスプレイ本体２を移動させることができる。したがって、第０ポジションＰＯＳ０では、装着者５の眼幅（瞳孔間距離）に合わせたディスプレイ本体２の位置調整を、眼福調整範囲Ｍ０で行うことができる。

図９中の第１ポジションＰＯＳ１から第３ポジションＰＯＳ３は、ディスプレイ本体２（図４等）を更に大きく動かした状態を示している。第１ポジションＰＯＳ１から移動したディスプレイ本体２は、第２ポジションＰＯＳ２で係合溝７ａの中心部分（対称面ＸＳ付近）を通過し、反対側の直線部分である右側直線部分ＬＲに進入して第３ポジションＰＯＳ３に到達することが可能である。第３ポジションＰＯＳ３では、第１ポジションＰＯＳ１と同様に、２つの係合突起２ｄの球面が係合溝７ａの右側直線部分ＬＲにあるとき、虚像中心Ｘ１の方向は正面（つまり対称面ＸＳ）に対して（反対側に）１０°外側を向いている。

第３ポジションＰＯＳ３での右側直線部分ＬＲにも、眼幅調整余裕が設けられているため、その範囲で装着者５は自身の眼幅に合わせてディスプレイ本体２の位置を調整することができる。また、係合溝７ａの右側直線部分ＬＲの内面には、導電性材料７ｂ（図６（Ｄ）中の範囲Ｌ２）が形成されているため、ディスプレイ本体２が係合溝７ａの右側直線部分ＬＲにあるとき、係合溝７ａ内面の導電性によって２つの係合突起２ｄが電気的に接続される。つまり、ディスプレイ本体２内部の電気回路（装着眼検出部２３等），直線部分ＬＬ，ＬＲ，２つの係合突起２ｄ等からなる装着眼検出機構により、ディスプレイ本体２が装着者５の左右どちらの眼ＥＬ，ＥＲに装着されているかを検出することが可能となっている。

第１の実施形態では、上記のように、装着具が左右対称型のフレーム７からなり、ディスプレイ本体２の頭部装着時に装着者５の額前方に位置するフレーム７のフロント部分に、ディスプレイ本体２の位置の切り替えのためにディスプレイ本体２の移動をガイドする係合溝７ａが装着眼切替機構として設けられており、係合溝７ａと係合する係合突起２ｄが装着眼切替機構としてディスプレイ本体２に設けられている。そして、係合溝７ａが中央で屈曲して左右に所定角度を持った対称形状を有しており、ディスプレイ本体２が係合溝７ａの中央に対して右側にあるときと左側にあるときとで向きが異なり、かつ、各々外側を向くように構成されている。この構成によれば、ディスプレイ本体２が左右どちらの眼ＥＬ，ＥＲの前に位置する場合でも、所定の向きに配置されて画面の周辺視野での映像表示が可能であるため、画面サイズを大型化する必要が無い。したがって、機器の大型化及び重量増加を招くがことなく、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイ１を実現することが可能である。

図１０に、左眼ＥＬの前方に装着されたディスプレイ本体２の配置を上方から見た使用状態として示し、装着者５の正面視野中心Ｘ０に対する虚像呈示領域（つまり、ディスプレイ本体２の表示画面）ＳＡの関係を説明する。前述のとおり、ディスプレイ本体２が左右どちらの眼ＥＬ，ＥＲの前に位置する場合でも、装着眼切替機構は、装着者５の正面視野中心Ｘ０の方向に対して画面中心（虚像中心）Ｘ１の方向が外側（つまり、フレーム７の対称面ＸＳから離れる側）を向くように構成されている。つまり、ディスプレイ本体２は１０°外側を向いているため、虚像中心Ｘ１も同じく１０°外側を向くことになる。これにより、後述する視覚刺激映像を表示するための周辺視野領域ＳＬが確保される。

虚像呈示の水平視角は±１５．５°の範囲（図５（Ｃ））であることから、虚像の外側端は正面視野中心Ｘ０から２５．５°のところになる。ディスプレイ本体２は、視覚情報を含んだ情報映像を表示する画面において、ディスプレイ本体２と同じ向きの外側に位置する周辺視野領域ＳＬに視覚刺激映像を表示する構成になっている。そして、その周辺視野領域ＳＬは、後述する観点から、装着者５の正面視野中心Ｘ０に対して２０°以上外側の範囲に位置することが、両眼視野闘争を抑制するための視覚刺激映像を呈示するのに適した領域といえる。したがって、この実施の形態では周辺視野領域ＳＬが視角５．５°の広さを有することが好ましい。

両眼視野闘争では、正面視野中心Ｘ０に対して２０°以上偏向した方向からの視覚刺激がある場合、その偏向側の眼ＥＹの像が知覚される時間的比率が大きくなることが知られている（参考文献：Manfred Fahle:Naso-temporal asymmetry of binocular 参照。）。例えば、映像のある方位（角度）に対して、左眼優位の時間に対する右眼優位の時間の比率（Ｒ／Ｌ）を調べると、視覚刺激が２０°以上右側にあると右眼が優位になり、視覚刺激が２０°以上左側にあると左眼が優位になることが実験的に知られている。この実施の形態で用いる視覚刺激映像は、作業支援のために必要な情報を含んでいないので、作業情報としての意味を持たない。つまり、視覚刺激の呈示のみを目的とした映像であることから、その視覚刺激の大きさは、楽に読める１文字分程度の視角があればよい。したがって、この視覚刺激呈示領域（周辺視野領域）は視角１°以上あればよく、虚像呈示領域ＳＡの外側端は正面視野中心Ｘ０に対して２０°以上外側にあればよい。

業務支援用のヘッドマウントディスプレイでは、導入にかかる投資の観点から、各作業者専用ではなく、複数の作業者で共用可能であることが好まれる。また、単眼型ヘッドマウントディスプレイでは、どちらの眼に装着することを好むかが作業者によって異なるため、選択的に左右どちらの眼にも装着可能であることが望まれる。しかしながら、ディスプレイ本体を右眼正面と左眼正面との間で単に平行移動させただけでは、両眼視野闘争の抑制に有効な２０°以上の外側に周辺視野領域を確保しようとすると、水平方向に４０°を超える大きな画面サイズが必要となる。その結果、機器全体が大型化するとともに重量も増え、装着者の身体的疲労が増大するとともに、安定して装着するために頭部への締め付けや圧迫を強くする必要が生じ、装着感の悪化、長時間使用による皮膚等への生理的影響が懸念される。

この実施の形態によれば、ディスプレイ本体２が左右どちらの眼ＥＬ，ＥＲの前に位置する場合でも、所定の向きに配置されて画面の周辺視野領域に視覚刺激映像を表示する構成になっているため、画面サイズを大型化する必要は無い。したがって、機器の大型化及び重量増加を招くことなく両眼視野闘争を効果的に抑制して、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイ１を実現することが可能である。前述した両眼視野闘争の抑制を効果的に行うために、周辺視野領域は、装着者の正面視野中心に対して２０°以上外側の範囲に位置することが好ましく、水平方向について、装着者５の正面視野中心Ｘ０に対して２０°以上外側の範囲には、有意な情報を含まない視覚刺激映像のみが表示されることが好ましい。

図１１に、ディスプレイ本体２の表示画面（つまり、虚像呈示領域）ＳＡにおける周辺視野領域（視覚刺激呈示領域）の具体例を示す。両眼視野闘争を抑制するための周辺視野領域は、左眼ＥＬ装着時の視覚刺激呈示領域ＳＬと右眼ＥＲ装着時の視覚刺激呈示領域ＳＲとからなっており、視覚刺激呈示領域ＳＬ，ＳＲを左右両端付近にそれぞれ含む虚像呈示領域ＳＡは、全体として水平方向に長い１６：９のアスペクト比を有している。左右どちらの周辺視野領域ＳＬ，ＳＲで視覚刺激呈示を行うかは、装着眼ＥＬ，ＥＲによって決まる。つまり、装着眼検出部２３の検出結果（２つの係合突起２ｄが導通か非導通か）に基づいて、情報処理部４２（図２）が視覚刺激を呈示する領域の選択を行う。

この実施の形態では、周辺視野領域ＳＬ，ＳＲに表示する視覚刺激を、両眼視野闘争抑制効果を高める複数の表示特性で呈示することができる。図１２に、視覚刺激映像の第１〜第４の具体例が表示される周辺視野領域ＳＲと有意情報領域ＳＣを示す。ディスプレイ本体２の表示画面には、図１２に示すように、有意情報映像Ｉ０が有意情報領域ＳＣ（有意情報が表示されている範囲）に表示され、星印の視覚刺激映像Ｉ１が周辺視野領域ＳＲに表示される。

第１の具体例では、視覚刺激映像Ｉ１の輝度を有意情報映像Ｉ０の輝度より高めた表示が行われる。視覚刺激映像Ｉ１の輝度は、有意情報映像Ｉ０の輝度の１．５倍以上であることが好ましく、ここでは星印の視覚刺激映像Ｉ１の輝度として、有意情報映像Ｉ０の輝度の２倍を想定している。この観点から、水平方向について、装着者５の正面視野中心Ｘ０に対して２０°未満内側の範囲に有意情報映像Ｉ０が表示され、その有意情報映像Ｉ０に含まれる最高輝度部の１．５倍以上の輝度で視覚刺激映像Ｉ１が表示されることが、両眼視野闘争抑制効果を高めるうえで好ましい。

また第１の具体例では、視覚刺激映像Ｉ１が画面上下方向において有意情報領域ＳＣの略中央（言い換えれば、略同じ位置）に配置されている。動眼筋の構造から、水平方向の眼球運動は鉛直方向の眼球運動と比べて疲労が少ないとされる。そのため、視覚刺激映像Ｉ１につられて有意情報映像Ｉ０と視覚刺激映像Ｉ１との間で視線の移動が生じても、その視線移動が水平方向の眼球運動によるものであることから、動眼筋の疲労を少なくすることができる。この観点から、水平方向について、装着者５の正面視野中心Ｘ０に対して２０°未満内側の範囲に有意情報映像Ｉ０が表示され、その有意情報映像Ｉ０の上下方向の略中央に視覚刺激映像Ｉ１が表示されることが、両眼視野闘争抑制効果を高めるうえで好ましい。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）に、視覚刺激映像Ｉ１の第２〜第４の具体例を示す。第２の具体例では、図１３（Ａ）に示すように、視覚刺激映像Ｉ１が表示されている間、その視覚刺激映像Ｉ１の形が変化し続ける構成になっている。ここでは、視覚刺激映像Ｉ１の形状（星形，丸形，四角形，変形途中形状等）を常に変化させて表示しており、その形状変化の周期を２Ｈｚとしている。

第３の具体例では、図１３（Ｂ）に示すように、視覚刺激映像Ｉ１が表示されている間、その視覚刺激映像Ｉ１の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が変化し続ける構成になっている。ここでは、補色関係にある２色の３つの組み合わせから、ランダムに１組を選び、例えば、Ｒ⇔Ｃにその周期が２Ｈｚになるような表示としている。

第４の具体例では、図１３（Ｃ）に示すように、視覚刺激映像Ｉ１を点滅表示させる構成になっている。点滅特性には点滅周波数とＯＮ／ＯＦＦｄｕｔｙ比があるが、ここでは、周辺視野領域ＳＬ，ＳＲで注意を喚起するのに適した１〜５Ｈｚ、ｄｕｔｙ比５０％を採用している。

図１４に、視覚刺激映像の第５の具体例が表示される周辺視野領域ＳＲと有意情報領域ＳＣを示す。第５の具体例では、図１４に示すように、視覚刺激映像Ｉ１が表示されている間、その視覚刺激映像Ｉ１の位置が周辺視野領域ＳＲの範囲内で変化し続ける構成になっている。ここでは、視覚刺激映像Ｉ１が有意情報領域ＳＣの外側の周辺視野領域ＳＲで上下に移動するように表示が行われる。また、本来必要な有意情報映像Ｉ０と上下方向で略同じ位置に視覚刺激映像の表示が行われる。このようにすれば、第１の具体例と同様、視覚刺激映像Ｉ１につられて眼球運動が引き起こされても、それは水平方向の運動であるため、動眼筋の疲労を軽減することができる。

図１５に、視覚刺激映像の第６の具体例が表示される周辺視野領域ＳＲと有意情報領域ＳＣを示す。図１５（Ａ）では有意情報映像Ｉ０の有意情報が５文字の場合、図１５（Ｂ）では有意情報映像Ｉ０の有意情報が４０文字の場合、をそれぞれ想定している。そして、文字数に比例した時間（文字数×１秒）だけ視覚刺激映像Ｉ１を呈示し、時間経過後は視覚刺激映像Ｉ１が消えるようになっている。

上記のように第６の具体例では、視覚刺激映像Ｉ１と同時に表示されている有意情報映像Ｉ０が作業を支援する視覚情報を含んでおり、その視覚情報の情報量に比例した時間経過後に視覚刺激映像Ｉ１が表示されなくなる構成になっている。つまり、有意情報映像Ｉ０の情報量に比例した時間の経過後、視覚刺激映像Ｉ１を表示しないように、制御部４１（図２）で表示部２１が制御される。有意情報の内容を作業者５が認識した後は、左右の視野の知覚比率が１：１程度に戻るため、非装着眼側の外界の様子も同等に認識されるようになり、安全性に寄与することができる。

また、第６の具体例では、歩行検出部２２（図２）で装着者５の歩行を検出し、その歩行が検出されている間は視覚刺激映像Ｉ１が表示されない構成になっている。つまり、情報処理部４２で装着者５が歩行中であると判断したときは、視覚刺激映像Ｉ１の呈示を停止させる。これにより、移動中に非装着眼側の外界の視野認識が極端に抑制されるのを防止し、安全性に寄与することができる。例えば、必要な情報を読み取った後に歩行を開始するときの安全性を確保することができる。

次に、ヘッドマウントディスプレイの第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態の特徴は装着眼切替機構及び装着眼検出機構にあり、それ以外の部分は第１の実施の形態と同様に構成されており、その効果も同様である。例えば、ケーブル３やコントローラー４（図１〜図３）は第１の実施の形態と同じであり、ディスプレイ本体２内の表示部２１，検出部２２，２３（図２）；表示部２１で形成される画面（図１０〜図１５）等も第１の実施の形態と同様である。また、装着具は第１の実施の形態と同じメガネ型であるが、装着眼を切り替えるための装着眼切替機構や装着眼検出機構が異なり、これらの部分を主に説明する。

図１６に、第２の実施の形態に係るヘッドマウントディスプレイ１の構成要素として、ディスプレイ本体２とそれを支持するためのフレーム８の具体例を示す。図１６（Ａ）はディスプレイ本体２とフレーム８との結合状態を斜め前方から見た外観で示しており、図１６（Ｂ）はディスプレイ本体２とフレーム８との結合状態を斜め後方から見た外観で示している。図１６（Ｃ）は、ディスプレイ本体２とフレーム８との分離状態を斜め後方から見た外観で示している。図１６（Ｃ）から分かるように、ディスプレイ本体２とフレーム８とはジョイント部材９で接続されている。

図１７に、ジョイント部材９の外観を示す。図１７（Ａ）はジョイント部材９の斜視図であり、図１７（Ｂ），（Ｃ）は投影図である。ジョイント部材９は、フレーム８と係合する円筒部９ａと、ディスプレイ本体２と係合する球部９ｃと、これらを接続する軸状の接続部９ｂと、からなっている。円筒部９ａの直径はφＡ３、円筒部９ａの長さはＡ１であり、接続部９ｂはその断面が一片の長さＡ２の正方形の角柱である。また、球部９ｃの直径はφＡ４である。

図１８に、フレーム８の外観を示す。フレーム８は、フロント部８ｃと、右側のつる部８ａと、左側のつる部８ｂと、からなっており、これらは分離・結合が可能である。つる部８ａ，８ｂとフロント部８ｃは、いわゆる印籠継であり、圧入により摩擦結合する。継手部分は左右同一の略長方形断面を有しており、右側のつる部８ａと左側のつる部８ｂとは入れ替えることができる。フロント部８ｃは中央が折れ曲がった左右対称形状を有しており、その片側に、ジョイント部材９を取り付けることの可能なジョイント取付け部１０が形成されている。図１８に示すように、フロント部８ｃを反転させて、左右のつる部８ａ，８ｂを取り換えることで、ジョイント取付け部１０の配置を一方の側から他方の側へと、左右に切り替えることができる。

次に、フレーム８とジョイント部材９との結合を説明する。図１９にフレーム８のジョイント取付け部１０を拡大斜視図として示し、図２０にフレーム８の内部構造を示し、図２１にフレーム８とジョイント部材９との位置関係を示す。ジョイント取付け部１０は、図１９に示すように、ジョイント部材９の円筒部９ａ（図１７）を収容する円筒部受容部１０ａを有しており、その上下方向は開放されているとともに、その中央部は切欠き部１０ｂにより切り欠かれている。

図２０（Ａ）はジョイント取付け部１０の断面図であり、図２０（Ｂ）はフレーム８の上面図である。円筒部受容部１０ａはジョイント部材９（図１７）の円筒部９ａが収容される内円筒面により形成されており、その内円筒面はフロント部８ｃに沿って形成され、内円筒面の母線は対称面ＸＳに対して８０°の角度を成している。円筒部受容部１０ａの内円筒長さＢ１（図２０（Ｂ））は、ジョイント部材９の円筒部９ａの長さＡ１（図１７（Ｂ））より長く形成されており、切欠き部１０ｂの幅Ｂ２（図２０（Ｂ））は、ジョイント部材９の接続部９ｂの断面の１辺の寸法Ａ２（図１７（Ｂ））より広く形成されている。また、円筒部受容部１０ａの内円筒面の直径φＢ３（図２０（Ａ））は、円筒部９ａの直径φＡ３（図１７（Ｃ））より小さく形成されている。

図２１（Ａ）はフレーム８にジョイント部材９を組み合わせた状態の外観を示す斜視図であり、図２１（Ｂ），（Ｃ）はジョイント取付け部１０の拡大図であり、図２１（Ｄ）は図２１（Ｃ）の縦断面図である。ジョイント部材９の円筒部９ａは、図２１（Ｂ）に示すように、円筒部受容部１０ａの内円筒面に案内されて移動可能である。そして、図２１（Ｃ）に示すように、ジョイント部材９の接続部９ｂが切欠き部１０ｂと一致する位置にあるときには、図２１（Ｄ）に示すように、ジョイント部材９は円筒部９ａを中心に回転可能となっている。

円筒部受容部１０ａの内円筒面の直径φＢ３（図２０（Ａ））は、円筒部９ａの直径φＡ３（図１７（Ｃ））より小さく形成されているので、ジョイント部材９の円筒部９ａが円筒部受容部１０ａに収容されると、摩擦によりその位置と角度が維持される。摩擦を利用するためφＢ３＜φＡ３となっているが、ジョイント部材９は、フレーム８よりも弾性変形し易い材料からなっているので、円筒部９ａを円筒部受容部１０ａに対して開口側から押圧すると、円筒部９ａが変形した後、円筒部受容部１０ａ内に入って係合状態となる。

次に、ディスプレイ本体２とジョイント部材９との結合を説明する。図２２にディスプレイ本体２の外観及び内部構造を示し、図２３にディスプレイ本体２とジョイント部材９との位置関係を示し、図２４にディスプレイ本体２に対するジョイント部材９の第１の配置を示し、図２５にディスプレイ本体２に対するジョイント部材９の第２の配置を示す。

図２２（Ａ）はディスプレイ本体２の投影図であり、図２２（Ｂ）はディスプレイ本体２を斜め後方から見た外観で示す斜視図であり、図２２（Ｃ）は図２２（Ａ）のＥ−Ｅ’線断面図である。ディスプレイ本体２は、筐体２ｅ，プリズム２ｂ等で構成されており（コンバイナーは図示省略している。）、筐体２ｅの内部には、表示部２１，歩行検出部２２，装着眼検出部２３等が設けられている（図２）。

ディスプレイ本体２は、その内部にジョイント部材９の球部９ｃを受容する球部受容部２ｈを有している。球部受容部２ｈは内球面として形成されており、その直径はφＣ４（図２２（Ｃ））である。また、ディスプレイ本体２の上面から後面にかけての角部には、幅Ｃ２の切欠き２ｆ（図２２（Ａ））が設けられている。さらに、ディスプレイ本体２の後面からは、直径φＣ２’の穴２ｇが球部受容部２ｈと切欠き２ｆに連通している。

切欠き２ｆの幅Ｃ２は、ジョイント部材９の接続部９ｂの断面の１辺の寸法Ａ２（図１７（Ｂ））よりわずかに大きく形成されており、穴２ｇの直径φＣ２’は接続部９ｂの寸法Ａ２の√２倍よりわずかに大きく形成されている。また、球部９ｃの直径φＡ４（図１７（Ｃ））は穴２ｇの直径φＣ２’よりも大きいが、ジョイント部材９は、筐体２ｅよりも弾性変形し易い材料からなっているので、球部９ｃを穴２ｇに対して開口側から押圧すると、球部９ｃが変形した後、球部受容部２ｈ内に入って係合状態となる。

図２３は、ディスプレイ本体２とジョイント部材９とが結合された状態を示している。図２３（Ａ）はディスプレイ本体２とジョイント部材９との結合状態を斜め後方から見た外観で示す斜視図であり、図２３（Ｂ）はディスプレイ本体２とジョイント部材９との結合状態を図２２（Ｃ）と同じ断面で示す断面図である。ジョイント部材９は、図２３（Ｂ）に示すように、その球部９ｃがディスプレイ本体２の球部受容部２ｈに収容された状態で、球部９ｃを中心に切欠き２ｆに沿って回転が可能である。

図２４（Ａ）はディスプレイ本体２とジョイント部材９との結合状態（第１の配置状態）を示す断面図であり、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）のＦ−Ｆ’線断面図である。図２５（Ａ）はディスプレイ本体２とジョイント部材９との結合状態（第２の配置状態）を示す断面図であり、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）のＧ−Ｇ’線断面図であり、図２５（Ｃ）はジョイント部材９の回転状態を図２５（Ｂ）と同様に示すＧ−Ｇ’線断面図である。

図２４に示すように、ジョイント部材９が第１の配置状態になっている場合、ジョイント部材９の接続部９ｂが切欠き２ｆに案内されている間は、ジョイント部材９がその接続部９ｂの略正方形断面と切欠き２ｆの幅が規制となって回転が規制される。しかし、図２５に示すように、ジョイント部材９が第２の配置状態になっている場合、接続部９ｂが穴２ｇの位置にあるため、接続部９ｂの回転軸ＸＲまわりに回転が許容される。なお、球部受容部２ｈの直径φＣ４（図２２（Ｃ））は、球部９ｃの直径φＡ４（図１７（Ｃ））よりも僅かに小さく形成されているので、球部９ｃが球部受容部２ｈに係合した状態では摩擦によりディスプレイ本体２とジョイント部材９との相対的な位置が維持される。

次に、ディスプレイ本体２とジョイント部材９とフレーム８とが組み合わされた状態で、ディスプレイ本体２の装着眼を左右に切替える方法を説明する。図２６に、装着眼切替前のディスプレイ本体２の配置、つまり装着眼が左眼のときの状態を示す。この状態にあるフレーム８において、図２７に示すように、つる部８ａ，８ｂをフロント部８ｃから分離する。図２７は、装着眼切替のためのフレーム８の分解状態を示しており、図２７（Ａ）は上面図であり、図２７（Ｂ）は斜め前方から見た外観を示す斜視図である。

次に、各部に打ち勝つだけの外力を加えて、ディスプレイ本体２を回転させる。その回転前後の状態を図２８に示す。図２８は、図２７（Ｂ）中の矢印ｍ１方向からディスプレイ本体２を見た状態を示しており、図２８（Ａ）はディスプレイ本体２の回転前の状態を示す側面図であり、図２８（Ｂ）はディスプレイ本体２の回転後の状態を示す側面図である。図２９に、回転後の状態（図２８（Ｂ））にあるディスプレイ本体２を斜め前方から見た外観で示す。前述したように、ジョイント部材９の接続部９ｂがディスプレイ本体２の穴２ｇ（図２５）にあるこの位置では、ジョイント部材９とディスプレイ本体２は接続部９ｂの回転軸ＸＲまわりに回転が可能である。

図３０に、図２８（Ｂ）及び図２９の状態からのディスプレイ本体２の動きを示す。図３０において、第１ポジションＰＯＳ１は図２８（Ｂ）及び図２９の状態を示す上面図であり、第２ポジションＰＯＳ２及び第３ポジションＰＯＳ３はディスプレイ本体２の画面中心Ｘ１の方向から見た投影図及び側面図である。ジョイント部材９の接続部９ｂの回転軸ＸＲは、フロント部８ｃの対称面ＸＳ（言い換えれば、装着者５の正面視野中心Ｘ０）に対して１０°外側を向いている。この回転軸ＸＲを中心にディスプレイ本体２を１８０°回転させると、ディスプレイ本体２は第３ポジションＰＯＳ３の状態となる。図３１は、第３ポジションＰＯＳ３の状態にあるディスプレイ本体２を示す斜視図である。

次に、前述した図２８中の回転とは逆の動き方でディスプレイ本体２を回転させる。その回転前後の状態を図３２に示す。図３２は、図３１中の矢印ｍ１方向からディスプレイ本体２を見た状態を示しており、図３２（Ａ）はディスプレイ本体２の回転前の状態を示す側面図であり、図３２（Ｂ）はディスプレイ本体２の回転後の状態を示す側面図である。

図３２（Ｂ）の状態にあるフレーム８において、図３３（Ａ）に示すように、つる部８ａ，８ｂをフロント部８ｃから分離し、図３３（Ｂ）に示すように、つる部８ａ，８ｂを左右入れ替えてフロント部８ｃに差し込んで固定する。図３３は、装着眼切替のためのフレーム８の組立状態を示しており、図３３（Ａ）はつる部８ａ，８ｂの分離を斜め前方から見た外観で示す斜視図であり、図３３（Ｂ）はつる部８ａ，８ｂの差し込みを斜め前方から見た外観で示す斜視図である。

上記手順により、ディスプレイ本体２の装着眼が左眼であった状態から、装着眼が右眼の状態に変更することができる。図３４は装着眼切替前後のディスプレイ本体２の装着状態を示しており、図３４（Ａ）は装着眼が左眼のときの状態、図３４（Ｂ）装着眼が右眼のときの状態を示している。図３４（Ｃ）に示すように、この第２の実施形態においても、装着眼が左右のどちらであっても、ディスプレイ本体２が形成する画面の中心Ｘ１は、装着者５の正面視野中心Ｘ０（フレーム８の対称面ＸＳ上に位置する。）の方向に対して１０°外側を向くことになる。

第２の実施形態では、上記のように、装着具が左右対称型のフレーム８からなり、ディスプレイ本体２の頭部装着時に装着者５の額前方に位置するフレーム８のフロント中央部分から所定距離離れた位置に、ディスプレイ本体２を回転可能に支持するジョイント部材９が装着眼切替機構として設けられている。そして、ディスプレイ本体２の向きが外側を向くように、ジョイント部材９の回転軸ＸＲがフレーム８の対称面ＸＳに対して所定の角度をなして構成されている。この構成によれば、第１の実施の形態と同様、ディスプレイ本体２が左右どちらの眼ＥＬ，ＥＲの前に位置する場合でも、所定の向きに配置されて画面の周辺視野での映像表示が可能であるため、画面サイズを大型化する必要が無い。したがって、機器の大型化及び重量増加を招くがことなく、長時間使用しても疲労が少なく安全なヘッドマウントディスプレイ１を実現することが可能である。

次に、第２の実施の形態において装着眼の検出に用いる装着眼検出機構を説明する。図３５に、装着眼検出機構としてフォトリフレクター１１と反射板１２を備えたディスプレイ本体２，フレーム８等を示す。図３５（Ａ）は、ディスプレイ本体２を斜め後方から見た外観で示しており、図３５（Ｂ）は、フレーム８のフロント部８ｃのジョイント取付け部１０近傍を示している。図３５（Ｃ）は右眼装着時の状態を上方から見た外観で示しており、図３５（Ｄ）は左眼装着時の状態を上方から見た外観で示している。前述した装着眼切替を行うことにより、図３５（Ｃ），（Ｄ）の装着状態を選択的にとることができる。

図３５（Ａ）に示すように、ディスプレイ本体２の後方であってフレーム８のフロント部８ｃの前面と対向する面において、ディスプレイ本体２の幅方向中央からオフセットした位置にはフォトリフレクター１１が搭載されている。フォトリフレクター１１は、ディスプレイ本体２内部の回路（装着眼検出部２３等）と接続されており、赤外線を投射するとともに、フォトリフレクター１１の正面の反射物からの反射光の有無又は強弱を検出することができる。一方、図３５（Ｂ）に示すように、フレーム８のフロント部８ｃの前面において、ジョイント取付け部１０の切欠き部１０ｂに対してフロント部８ｃの対称面ＸＳの側には反射板１２が設けられている。

図３５（Ｃ）に示す右眼装着時の状態では、ディスプレイ本体２のフォトリフレクター１１とフロント部８ｃの反射板１２とが対向しない状態にあるため、フォトリフレクター１１は反射板１２からの反射光を検出しない。図３５（Ｄ）に示す左眼装着時の状態では、ディスプレイ本体２のフォトリフレクター１１とフロント部８ｃの反射板１２とが対向する位置関係になっているため、フォトリフレクター１１は反射板１２からの反射光を検出する。したがって、フォトリフレクター１１による反射光検出の有無で、右眼装着時の状態と左眼装着時の状態との判別を行うことが可能である。

１ ヘッドマウントディスプレイ
２ ディスプレイ本体
２ａ 筐体
２ｂ プリズム
２ｃ コンバイナー
２ｄ 係合突起（装着眼切替機構，装着眼検出機構）
２ｅ 筐体
２ｆ 切欠き
２ｇ 穴
２ｈ 球部受容部
３ ケーブル
４ コントローラー
５ 作業者（装着者）
５Ｈ 頭部
７ フレーム
７ａ 係合溝（装着眼切替機構）
７ｂ 導電性材料
８ フレーム
８ａ，８ｂ つる部
８ｃ フロント部
９ ジョイント部材（装着眼切替機構）
９ａ 円筒部
９ｂ 接続部
９ｃ 球部
１０ ジョイント取付け部（装着眼切替機構）
１０ａ 円筒部受容部
１０ｂ 切欠き部
１１ フォトリフレクター
１２ 反射板
２１ 表示部
２２ 歩行検出部
２３ 装着眼検出部（装着眼検出機構）
４１ 制御部
４２ 情報処理部
４３ 記憶部
４４ 手動操作部
４５ 通信部
４６ 電源部
Ｉ０ 有意情報映像
Ｉ１ 視覚刺激映像
ＳＡ 虚像呈示領域（表示画面）
ＳＣ 有意情報領域
ＳＬ 周辺視野領域（左眼装着時の視覚刺激呈示領域）
ＳＲ 周辺視野領域（右眼装着時の視覚刺激呈示領域）
Ｌａ 映像光
Ｌｂ 外界光
ＬＬ 係合溝の左側直線部分（装着眼検出機構）
ＬＲ 係合溝の右側直線部分（装着眼検出機構）
ＸＳ 対称面
Ｘ０ 正面視野中心
Ｘ１ 画面中心（虚像中心）
ＸＲ 回転軸
Ｍ０ 眼福調整範囲
ＥＹ 眼
ＥＬ 左眼
ＥＲ 右眼

Claims (14)

1. 単眼・シースルー型のヘッドマウントディスプレイであって、
   頭部に装着された状態で、装着者の片眼に対して、視覚情報を含んだ情報映像を表示すると同時に外界の透過視界を視認可能とするディスプレイ本体と、
   前記ディスプレイ本体を頭部に装着するための装着具と、
   前記ディスプレイ本体の位置を左眼の前と右眼の前とで切り替え可能とするように構成された装着眼切替機構と、を有し、
   前記ディスプレイ本体が左右どちらの眼前に位置する場合でも、装着者の正面視野中心の方向に対して画面中心の方向が外側を向くように前記装着眼切替機構が構成されており、
   前記ディスプレイ本体が、前記情報映像を表示する画面において、前記ディスプレイ本体と同じ向きの外側に位置する周辺視野領域に視覚刺激映像を表示することを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記ディスプレイ本体が装着者の左右どちらの眼に装着されているかを検出する装着眼検出機構を更に有し、前記装着眼検出機構の検出結果に応じて前記ディスプレイ本体が前記視覚刺激映像の表示位置を変更することを特徴とする請求項１記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記装着具が左右対称型のフレームからなり、前記ディスプレイ本体の頭部装着時に装着者の額前方に位置するフレームのフロント部分に、前記ディスプレイ本体の位置の切り替えのために前記ディスプレイ本体の移動をガイドする係合溝が前記装着眼切替機構として設けられており、前記係合溝と係合する係合突起が前記装着眼切替機構として前記ディスプレイ本体に設けられており、前記係合溝が中央で屈曲して左右に所定角度を持った対称形状を有しており、前記ディスプレイ本体が前記係合溝の中央に対して右側にあるときと左側にあるときとで向きが異なり、かつ、各々外側を向くように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記装着具が左右対称型のフレームからなり、前記ディスプレイ本体の頭部装着時に装着者の額前方に位置するフレームのフロント中央部分から所定距離離れた位置に、前記ディスプレイ本体を回転可能に支持するジョイント部材が前記装着眼切替機構として設けられており、前記ディスプレイ本体の向きが外側を向くように、前記ジョイント部材の回転軸がフレームの対称面に対して所定の角度をなして構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記周辺視野領域が、装着者の正面視野中心に対して２０°以上外側の範囲に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°以上外側の範囲には、有意な情報を含まない前記視覚刺激映像のみが表示されることを特徴とする請求項５記載のヘッドマウントディスプレイ。
7. 水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°未満内側の範囲に前記情報映像が表示され、前記情報映像の上下方向の略中央に前記視覚刺激映像が表示されることを特徴とする請求項５又は６記載のヘッドマウントディスプレイ。
8. 水平方向について、装着者の正面視野中心に対して２０°未満内側の範囲に前記情報映像が表示され、前記情報映像に含まれる最高輝度部の１．５倍以上の輝度で前記視覚刺激映像が表示されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
9. 前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の形が変化し続けることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
10. 前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の色が変化し続けることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
11. 前記視覚刺激映像が、１〜５Ｈｚ、ｄｕｔｙ比５０％で点滅することを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
12. 前記視覚刺激映像が表示されている間、その視覚刺激映像の位置が前記周辺視野領域の範囲内で変化し続けることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
13. 前記視覚刺激映像と同時に表示されている前記情報映像が作業を支援する視覚情報を含んでおり、前記視覚情報の情報量に比例した時間経過後に前記視覚刺激映像が表示されなくなることを特徴とする請求項５〜１２のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
14. 装着者の歩行を検出する歩行検出部を更に有し、前記歩行が検出されている間は前記視覚刺激映像が表示されないことを特徴とする請求項５〜１３のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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