JP4828181B2 - 頭部搭載型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用者が着装するヘルメット等の帽体に支持部の一端が固定された画像表示ユニットにより使用者に映像情報を提供する頭部搭載型画像表示装置に関するものである。

例えば、工場や作業現場等で使用される機器や装置を、作業者が設置あるいは保守点検する場合に、その機器あるいは装置の仕様書、設置要領書、サービスマニュアル、あるいは、過去の点検記録等の技術情報を参照しながら作業を実施しなければならない場合がある。そのような場合には、作業者の両手を必要としないでそれらの技術情報を画像データとして眼前に表示できる頭部搭載型の画像表示装置であるヘッドマウントディスプレイ装置を利用することで、作業者は、技術情報を参照しながら自由に両手で作業できる。

従来の頭部搭載型の画像表示装置を頭部に装着する方法としては、まず基本的な条件として、個人差を有する使用者の目の位置に対応させて、その画像表示ユニット（ディスプレイ部）の配置を調整できるようにして装着できなければならない。そのために、例えば、ヘッドホン式に頭頂部上側から下部の耳の近傍までを帯状に巻いて覆うように頭部を挟持するヘッドバンド状部材（支持部）を用いて、その耳の近傍に設けられた側面回動支軸から眼球の方に延伸される支持手段に画像表示ユニット（表示部）を取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この画像表示装置では、画像表示ユニットを使用しない時には、その支持手段を側面回動支軸で回動させて画像表示ユニットを眼球の上部側に跳ね上げることで、画像表示ユニットを眼球の正面側から眼球の上部側に移動させ、正面向きの視線上から離脱させることができた。

また、別の例として、めがねフレーム式に頭部の前面側から後側の耳の上までを帯状に巻いて覆うように頭部を挟持するヘッドバンド状部材（支持部）を用いて、その部材の眼球の上側の近傍に突出部等を設け、そこに画像表示ユニットを直接に取り付けた表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この表示装置では、画像表示ユニットを使用しない時には、そのヘッドバンド状部材から画像表示ユニットを取り外すか、ヘッドバンド状部材ごと頭部から外すようにしている。従って、この画像表示装置では、画像表示ユニットを使用しない時には、その画像表示ユニットを眼球の正面（正面向きの視線上）から無くすことができた。

特開平１１−３２７４６０号公報（第７頁、図１） 特開２００１−７５４９５号公報（第４頁、図１及び図２）

しかしながら、上記の特許文献１に示したような従来の頭部搭載型画像表示装置では、画像表示ユニットを使用しない時には、その画像表示ユニットを眼球の正面側から眼球の上部側に移動させることで正面向きの視線上から離脱させることはできたが、視線は上下左右方向に移動し、視界は正面向きのみではないため、眼球の上部の画像表示ユニットは、上側視界を大きく妨げてしまうという問題があった。

また、特許文献２に示したような従来の頭部搭載型画像表示装置では、画像表示ユニットを使用しない時には、一旦、ヘッドバンド状部材から画像表示ユニットを取り外すか、ヘッドバンド状部材ごと画像表示ユニットを頭部から外す必要があるので、例えば、画像表示ユニットの一時的な不使用状態ですぐに再使用する場合や、使用状態と不使用状態を短時間内に繰り返す場合には、処理が多くなり時間がかかるという問題がある。具体的には、ヘッドバンド状部材の取り付け部に画像表示ユニットを取り付ける処理や、使用者の頭部に画像表示ユニットをヘッドバンド状部材ごと位置合わせして装着する処理を、再使用する度に行わなければならない。従って、使用後に短時間だけ不使用にして再使用する時に画像表示ユニットを視線上の適切な位置に配置させるためには、上記した取り付ける処理や位置合わせして装着する処理等の準備処理及び準備期間が必要になり、操作性が悪化するという問題があった。

本発明の頭部搭載型画像表示装置は、上述のような課題を解決するためになされたもので、画像表示ユニットを使用後に短時間だけ不使用にして再使用する場合の操作性が良く、不使用時に使用者の視界を妨げることが無い頭部搭載型画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の頭部搭載型画像表示装置は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、画像表示ユニットを使用者の眼球の近傍に配置させるために、前記使用者の頭部に着装される帽体に一端が固定される支持部を備える頭部搭載型画像表示装置であって、前記支持部は、第一アームと第二アームの２部分に分割され、前記第一アームと前記帽体の間は第一連結部により連結され、前記第一アームと前記第二アームとの間は第二連結部により連結され、前記第二アームと前記画像表示ユニットとの間は第三連結部により連結され、前記第三連結部は、箱形状を成す前記画像表示ユニットにおいて、表示窓の裏面側に設けられ、前記第一連結部は、略水平方向を軸線とする回転１自由度の回動支軸であり、前記第二連結部、及び、第三連結部の回動手段が、回転３自由度の自在ジョイントであり、前記支持部は、前記第一アームの長辺の長さ寸法をＬ１とし、前記第二アームの長辺の長さ寸法をＬ２とし、前記画像表示ユニットの高さ方向の長さ寸法をＬ３としたとき、Ｌ１≒Ｌ２＋Ｌ３の関係に構成され、前記第一アームを前記第一連結部において前記帽体の外面に最大限に近づくように回動させ、前記第二アームを前記第二連結部において、前記第一アームの、前記帽体とは反対の側に最大限に近づくように回動させ、前記画像表示ユニットの表示窓を下方に向けた際に、前記画像表示ユニットが前記帽体の下縁部から突出しないように構成したものである。

本発明の頭部搭載型画像表示装置は、個人差を有する使用者の目の位置に対応させて、その画像表示ユニットの配置を調整できるのみでなく、一時的に画像表示ユニットを使用しない時には、視界を妨げることがなく、その後の再使用時に画像表示ユニットを視線上の適切な位置に容易に配置させることができる頭部搭載型画像表示装置を提供できる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置を帽体に固定して使用する場合の全体の概観を示した斜視図である。
図１において、帽体１００は、画像表示ユニットを支持可能な強度を有して、使用者９９が頭部に被るように装着する帽体を示し、例えば、ヘルメットである。画像表示ユニット１は、例えば、略箱形状であり、使用者９９の側の面には、眼球５１に向けて画像を投写する表示窓１０９を有する。支持部５００は、その一端に設けられたベース１０１により帽体１００の下縁部近傍に固定され、画像表示ユニット１を垂下させ、使用者９９の眼球５１の近傍である眼前に配置させる。ベース１０１を帽体１００の下縁部近傍に固定する方法は、画像表示ユニット１及び支持部５００の重量を使用者の頭部９９が動作状態でも良好に支持できるという条件を満足すれば、例えば、接着剤、両面テープ、ネジ止め等の任意の固定方法を用いることができる。

次に支持部５００について、さらに詳細に説明する。第一アーム２１は、その上側の一端に設けられた第一連結部１１により、ベース１０１に連結される。その下側端部には第二連結部１２が設けられる。第二アーム２２は、その上側端部が第二連結部１２により第一アーム２１の下側端部と連結されると共に、その下側端部が第三連結部１３により画像表示ユニット１と連結される。

第一連結部１１は、帽体１００に対して第一アーム２１を回動させることができる回動手段を備えている。その回動手段は、図中矢印Ｇで示したように略水平方向を軸線とする１つの回転方向に１自由度（回転１自由度）を有する、例えば回動支軸であり、第一アーム２１をその回転方向へ所定角度範囲内で自由に回動（跳ね上げ又は垂下）させることができる。

第二連結部１２は、第一アーム２１に対して第二アーム２２を回動させることができる回動手段を備えている。その回動手段は、各々直交する３つの方向を軸線として図中矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示したように３つの回転方向に３自由度（回転３自由度）を有する、例えばボールジョイントであり、それらの各自由度を任意に組み合わせた回転方向へ第二アーム２２を所定角度範囲内で自由に回動させることができる。

前記第三連結部１３は、第二アーム２２に対して画像表示ユニット１を回動させることができる回動手段を備えている。その回動手段は、第二連結部１２と同様に、各々直交する３つの方向を軸線として図中矢印Ｄ、Ｅ、Ｆで示したように３つの回転方向に３自由度（回転３自由度）を有する、例えばボールジョイントであり、それらの各自由度を任意に組み合わせた回転方向へ画像表示ユニット１を所定角度範囲内で自由に回動させることができる。

ここで第一連結部１１の構成について、さらに詳細に説明する。
図２は、図１の頭部搭載型画像表示装置における第一連結部を第一アームの一部と共に分解して示した斜視図である。
図２において、ベース１０１は、断面が略コの字形状に形成されたブロック部材であり、略コの字形状（断面）の対向する２辺に対応する２面には、貫通孔であるネジ穴１０１ｂと、内周面にネジ溝が形成されたネジ穴１０１ａが、同心となるように設けられている。
シャフト２０１は、大径部２００１と、小径部２００２、及び、ネジ部２０１ａにより構成される。

ネジ穴１０１ｂは、シャフト２０１の大径部２００１を回動可能に収納できるように、大径部２００１よりもわずかに大きい直径で形成される凹部と、小径部２００２を貫通させるように、小径部２００２よりもわずかに大きい直径で形成される貫通孔部とで構成される。さらに、ネジ穴１０１ｂの凹部には、その内周側面部からベース１０１の外側に向かって貫通するネジ孔が、大径部２００１を収納した後にその大径部２００１固定するために形成され、そのネジ孔には、セットスクリュー２０４が挿入されて螺合される。

第一連結部１１を組み立てる場合には、まず、シャフト２０１が、ネジ部２０１ａ側からベース１０１に設けられたネジ穴１０１ｂに挿入され、さらに波ワッシャ３０２、第一アーム２１の取り付け穴部、波ワッシャ３０１が挿通され、最終的にネジ部２０１ａがネジ穴１０１ａへ螺設される。その際に、シャフト２０１の大径部２００１のクビ下部の面２０１ｂにより、まず波ワッシャ３０２が圧縮され、さらに第一アーム２１の取り付け穴部を介して波ワッシャ３０１が圧縮される。それらの押圧力により、第一連結部１１の回動支軸には、上記した自由度の方向への回転を静止させようとするブレーキトルクが発生する。

シャフト２０１は、上記したブレーキトルクが適度に設定されるように、ネジ部２０１ａがネジ穴１０１ａへ螺挿される。シャフト２０１の大径部２００１は、上記したようにブレーキトルクが設定された後に、セットスクリュー２０４が螺挿されることで、ネジ穴１０１ｂの凹部内での緩み（余裕部分）が無くなり固定される。

次に第二連結部１２及び第三連結部１３の構成について、さらに詳細に説明する。
図３は、図１の頭部搭載型画像表示装置における第二連結部を第一アームの一部と共に分解して示した斜視図である。
尚、第三連結部１３の構成は、第二連結部１２と同様な、例えばボールジョイントからなる構成であるので、第二連結部１２についての下記説明中の各部材を示す符号を読み替えることで、第三連結部１３の構成についての詳細な説明は省略する。

図３において、第一アーム２１の第二連結部１２側の構成部であるアームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１には、各々第二連結部１２側の端部に、ボールジョイントのボール部の球面と同じ曲率のボール接触面を備える押え板２５２及び押え板２５３が、ボール部２５１を挟持できるように各々固定（又は固着）されている。ボール部２５１は、ボールジョイントのボール部であり、押え板２５２と押え板２５３がボール部２５１の直径方向に対向して配置され、その押え板２５２と押え板２５３によりボール部２５１が挟持される。ボール部２５１の接続部２５１ａには、第二アーム２２の一端部が固定される。

アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１は、それらの一端部側で各々押え板２５２及び押え板２５３を支持及び固定する一方で、他端部側では波ワッシャ３１１を挟持している。なお、この場合の波ワッシャ３１１は、押圧手段として機能する。位置決めピン３１２は、アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１の間で波ワッシャ３１１を位置決めするためのピンであり、その一端部部側が波ワッシャ３１１の中央孔に挿通される。さらに、その両端が、アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１に各々設けられた穴部に挿入される。また、アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１において、押え板２５２及び押え板２５３と、波ワッシャ３１１との間には、このアームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１を互いに近接させることができる閉め込み量調整ネジ３１３が配置される。

ここで、アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１における閉め込み量調整ネジ３１３の配置としては、図３に示したように、押え板２５２及び押え板２５３と、ネジ３１３の距離をＱとし、波ワッシャ３１１とネジ３１３との距離をＶとした場合、Ｖ＞Ｑを満足するように配置される。これは、てこの原理でボールジョイントのボール部の球面へのブレーキ力を増大させるためである。ネジ３１３を所定量だけ締めこむと、波ワッシャ３１１がその締め込み量に応じて所定量だけ圧縮され、その押圧力により、使用者が第二アーム２２を回動させようとする力に対してブレーキ力を発生させる。

第二連結部１２は、上記した構造により、第一アーム２１（アームブロック（Ａ）２２２及びアームブロック（Ｂ）２２１）に対して、ボール部２５１の接続部２５１ａに固定された第二アーム２２を、図中の直交する３つの方向Ｘ、Ｙ、Ｚを軸線として図中矢印θｘ、θｙ、θｚで示した３つの回転方向の何れの方向へも、また、それらを組み合わせた方向へも、３自由度（回転３自由度）を有して回動させることができると共に、ブレーキ力もその全ての回動方向に作用させることができる。

第三連結部１３の構成は、例えば、上記した第二連結部１２の構成等の説明において、第一アーム２１を第二アーム２２に読み替え、ボール部２５１の接続部２５１ａには画像表示ユニット１が固定されるように読み替えることで、他の説明は同様となるため、重複する説明を省略する。

次に、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置で、使用時に画像表示ユニット１を位置調整する場合と収納する場合の、支持部５００の各動作について説明する。

（使用時の位置調整動作の必要性）
図１の全体の概観図に示したように、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置を使用する場合には、画像表示ユニット１の表示窓１０９を、眼球５１の直前に配置させる必要がある。ところが、人間の頭部９９における眼球５１の位置には個人差があり、ヘルメット１００の下縁部に装着されたベース１１と眼球５１の相対的な位置は、個人によってばらつきがある。頭部搭載型画像表示装置は、一般的に、標準的な体形、標準的な顔のサイズを基準として、その体形や顔サイズの場合に最適になるように設計される。しかし、実際の使用時には、使用者の体形や顔サイズが標準体型や標準的な顔サイズからばらついているため、使用者は、画像表示ユニット１の画像表示位置を適切な位置に調整しなければ、鮮明な画像を得ることができないことになる。

（Ｘ方向の位置調整動作）
図４（ａ）、（ｂ）は、図１の画像表示ユニット１を、眼球（顔）からの距離（離れる方向：Ｘ方向）に位置調整する場合の動作前後の状態を示した側面図である。
以下に図４（ａ）、（ｂ）を用いて、画像表示ユニット１の眼球からの距離を調節、つまり、図中矢印Ｘ方向に位置調整する場合の支持部５００の動作について説明する。

本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、使用者が図４（ａ）の状態で、例えば、画像表示ユニット１を手で持ち、図中矢印Ｘ方向に移動させた場合には、第一アーム２１はベース１０１に対してθｙ（＋）方向へ回動し、第二アーム２２は第一アーム２１に対してθｙ（＋）方向へ回動し、画像表示ユニット１は第二アーム２２に対して、θｙ（−）方向へ回動する。

従って本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、支持部５００の各部を上記のように動作させることにより、図４（ｂ）に示したように、画像表示ユニット１を眼球５１に対して正対させた姿勢を変化させることなく、Ｘ方向にのみ平行移動させることができる。

（Ｙ方向の位置調整動作）
図５は、図１の画像表示ユニット１を、顔の左右方向（Ｙ方向）に位置調節する場合の動作前後の状態を示した側面図である。
以下に図５（ａ）、（ｂ）を用いて、画像表示ユニット１を顔の左右方向の位置調節、つまり、図中矢印Ｙ方向に位置調節する場合の支持部５００の動作について説明する。

本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、使用者が図５（ａ）の状態で、例えば、画像表示ユニット１を手で持ち、図中矢印Ｙ方向に移動させた場合には、第二アーム２２は第一アーム２１に対してθｘ（＋）方向へ回動し、画像表示ユニット１は第二アーム２２に対してθｘ（−）方向へ回動する。

従って本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、支持部５００の各部を上記のように動作させることにより、図５（ｂ）に示したように、画像表示ユニット１を眼球５１に対して正対させた姿勢を変化させることなく、Ｙ方向にのみ平行移動させることができる。なお、この動作の途中においては、画像表示ユニット１は高さ（Ｚ）方向にも変化するが、その高さ方向の変化は、第一アーム２１が上昇することによって吸収できる。従って、画像表示ユニット１は、高さを変化させずにＹ方向にのみ平行移動することができる。

また、この画像表示ユニット１をＹ方向に平行移動させる場合には、本実施の形態１の第一アーム２１の第一連結部１１は左右方向への回動を許容していないため、第一アーム２１が左右に角度を変えて調整動作を不安定にさせることがなく、安定した調整を実現することができる。

（Ｚ方向の位置調整動作）
図６は、図１の画像表示ユニット１を、顔の上下方向（Ｚ方向）に位置調節する場合の動作前後の状態を示した側面図である。
以下に図６（ａ）、（ｂ）を用いて、画像表示ユニット１を顔の上下方向に位置調節、つまり、図中矢印Ｚ方向に位置調節する場合の支持部５００の動作について説明する。

本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、使用者が図６（ａ）の状態で、例えば、画像表示ユニット１を手で持ち、図中矢印Ｚ方向に移動させた場合には、第一アーム２１はベース１０１に対してθｙ（＋）方向へ回動し、第二アーム２２は第一アーム２１に対してθｙ（−）方向へ回動し、画像表示ユニット１は第二アーム２２に対してθｙ（＋）方向へ回動する。

従って、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、支持部５００の各部を上記のように動作させることにより、図６（ｂ）に示したように、画像表示ユニット１を眼球５１に対して正対させた姿勢を変化させることなく、Ｚ方向にのみ平行移動させることができる。

（視線に対する角度調整動作）
図７は、図１の画像表示ユニット１を、視線方向に対して角度調節する場合の概観を示した斜視図である。また、図８は、図１の画像表示ユニット１を、視線方向に対して一致させた場合の概観を示した上面図である。
以下に図７及び図８を用いて、画像表示ユニット１を視線方向に対して角度調節する場合の支持部５００の動作について説明する。

図７及び図８の状態の本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、画像表示ユニット１は、ボールジョイントで構成される第三連結部１３により、第二アーム２２に連結されている。従って、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、図中矢印θｘ、θｙ、θｚ何れの方向へも回動することができるので、画像表示ユニット１がいかなる位置に配置されても、その表示窓１０９を使用者の頭部９９の眼球５１と正対させることができる。つまり、画像表示ユニット１がいかなる位置に配置されても、図８に示したように、画像表示ユニット１の表示窓１０９を視線方向と一致させることができる。

（収納動作）
図９は、図１の画像表示ユニット１を、収納させた状態の概観を示した正面図である。
以下に図９を用いて、帽体１００の下縁部近傍に固定されたベース１０１の近傍に、画像表示ユニット１を収納する場合の支持部５００の動作について説明する。

図９の状態の本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、第一アーム２１は、第一連結部１１により、図４あるいは図６に示されるθｙ（＋）方向へ最大限に回動されて帽体１００の外面に沿って略平行状態に近づく。これにより、画像表示ユニット１は、ベース１０１の近傍まで跳ね上げられる。その際に、第二アーム２２は、第二連結部１２により、図４あるいは図６に示されるθｙ（−）方向へ最大限に回動されて第一アーム２１に沿って略平行状態に近づくように垂下される。そして、画像表示ユニット１は、第三連結部により、図４あるいは図６に示されるθｙ（＋）方向に回動されて、例えば、画像表示ユニット１の表示窓１０９が下側、つまり地面側に向くようにして、第一アーム２１に沿って略平行状態に近づくように折りたたまれる。

本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、支持部５００は、第一アーム２１の長辺の長さ寸法をＬ１とし、第二アーム２２の長辺の長さ寸法をＬ２とし、画像表示ユニットの高さ方向の長さ寸法をＬ３としたとき、Ｌ１≒Ｌ２＋Ｌ３の関係に構成されている。従って、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、収納した状態の画像表示ユニット１は、図９に示したように帽体１００の下縁部から突出することがなく、視野の妨げになることがない。

また、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、第一連結部１１の回動角度は、第一アーム２１が帽体１００の外面に沿って略平行状態に近づくように設定され、第二連結部１２の回動角度は、第一アーム２１と第二アーム２２が、互いに沿って略並行状態に近づくように設定され、第三連結部の回動角度は、画像表示ユニット１が第一アーム２１に沿って略平行状態に近づくように設定される。従って、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、第一アーム２１、第二アーム２２、及び、画像表示ユニット１は、帽体１００（ヘルメット）の外表面から外側に向けての突出量が最小限になるように、外表面に沿って収納される。従って、図９に示したように収納された状態の本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置は、帽体１００の外表面からの突出量が最小限であるので、使用者が作業する時に、頭部の周囲の物や装置に接触する等の不具合を生じる可能性を減少させることができる。

また、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置では、第一連結部１１の回動方向は、第一アーム２１を跳ね上げ又は垂下させる回動方向にのみ回動を許容する回転１自由度の回動支軸である。従って、本実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置は、図９に示した収納状態にするために使用者が画像表示ユニット１を手に保持して押し上げる場合に、第一アーム２１が左右方向に不必要に回動してふらつくことがないので、画像表示ユニットを使用者の目（視線上）の適切な位置に配置させる動作や、収納させる動作が安定する。

また、本実施の形態では、第一連結部を回転１自由度とし、第二連結部及び第三連結部を回転３自由度とした場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の場合でも、上記したように「画像表示ユニットを使用しない時に視界を妨げることがない」、「再使用時に画像表示ユニットを視線上の適切な位置に容易に配置させることができる」、あるいは、「アームが不必要にふらつくことがないので画像表示ユニットを使用者の目（視線上）の適切な位置に配置させる動作や、収納させる動作が安定する。」という本発明の効果を得ることができる。

例えば、第一連結部及び第三連結部を回転３自由度とし、第二連結部を回転１自由度とした場合、第一連結部及び第三連結部は、任意の方向への回転させようとする動作を許容するが、第二連結部は、第二アームを第一アームに対して左右方向等（図１の軸Ｂあるいは軸Ｃを中心とする回転方向）に回転させようとする動作を許容しないことになる。すると、第二アームは、第一アームに対して図１の軸Ａを中心とする回転方向以外は角度を変えることがないので、第一アームと第二アームが一体となって左右方向に位置調整され、不必要に第二連結部で折れ曲がること（ふらつくこと）がなくなり、位置調整の動作や収納させる動作が安定する。なお、その場合の高さ方向の位置変化については、第二連結部が角度を変えることで吸収して対応することになる。

さらなる例として、第一連結部及び第二連結部を回転３自由度とし、第三連結部を回転１自由度とした場合には、第一連結部及び第二連結部は、任意の方向への回転させようとする動作を許容するが、第三連結部は、画像表示ユニットを第二アームに対して左右方向等（図１の軸Ｅあるいは軸Ｆを中心とする回転方向）に回転させようとする動作を許容しないことになる。すると、画像表示ユニットは、第二アームに対して図１の軸Ｄを中心とする回転方向以外は角度を変えることがないので、画像表示ユニットと第二アームが一体となって左右方向に位置調整され、不必要に第三連結部で折れ曲がること（ふらつくこと）がなくなり、位置調整の動作や収納させる動作が安定する。なお、その場合のＸ方向の位置変化については、第三連結部が角度を変えることで吸収して対応することになる。

なお、上記した実施の形態に示した第一連結部を回転１自由度とした場合は、上記した第二連結部や第三連結部を回転１自由度とした場合に比べて、第一アームが左右に倒れる方向への位置変化を許容しないため、画像表示ユニットの表示窓を視線上で正対させる際に、帽体（ヘルメット）に対して傾きが発生しにくく、即ち、視線方向に対して傾きが発生しにくいという利点を有している。

このように、本実施の形態の頭部搭載型画像表示装置では、個人差を有する使用者の目の位置に対応させて、その画像表示ユニットの配置を調整できるのみでなく、一時的に画像表示ユニットを使用しない時には、視界を妨げることがなく、その後の再使用時に画像表示ユニットを視線上の適切な位置に容易に配置させることができる。

なお、本実施の形態では、画像表示ユニット１の表示窓１０９を下側向きにして、第一アーム２１に沿って収納させたが、例えば、画像表示ユニット１が薄型である場合には、視野の妨げになることをさらに減少させるために、第三連結部により、画像表示ユニット１の表示窓１０９を下側から、さらに回動させて表示窓１０９が前面側に向くようにして、第二アーム２２に沿って平行状態に近づくように折りたたまれるようにして収容しても良い。

本発明は、例えば、作業者が機器や装置の設置あるいは保守点検する場合に、技術情報を参照しながら自由に両手で作業する場合に用いられるヘッドマウントディスプレイ装置に適用することができる。

本発明の実施の形態１の頭部搭載型画像表示装置を帽体に固定して使用する場合の全体の概観を示した斜視図である。 図１の第一連結部を第一アームの一部と共に分解して示した斜視図である。 図１の第二連結部を第一アームの一部と共に分解して示した斜視図である。 図１の画像表示ユニット１を眼球（顔）からの距離（離れる方向：Ｘ方向）に位置調整する場合の動作前後の状態を示した側面図である。 図１の画像表示ユニット１を顔の左右方向（Ｙ方向）に位置調節する場合の動作前後の状態を示した側面図である。 図１の画像表示ユニット１を顔の上下方向（Ｚ方向）に位置調節する場合の動作前後の状態を示した側面図である。 図１の画像表示ユニット１を視線方向に対して角度調節する場合の概観を示した斜視図である。 図１の画像表示ユニット１を視線方向に対して一致させた場合の概観を示した上面図である。 図１の画像表示ユニット１を収納させた状態の概観を示した正面図である。

符号の説明

１ 画像表示ユニット、 １１ 第一連結部、 １２ 第二連結部、 １３ 第三連結部、 ２１ 第一アーム、 ２２ 第二アーム、 ５１ （使用者の）眼球、 ９９ （使用者の）頭部、 １００ 帽体（ヘルメット）、 １０１ ベース、 １０１ａ ネジ穴、 １０１ｂ ネジ穴、 ２０１ シャフト、 ２０１ａ ネジ部、 ２０４ セットスクリュー、 ２２１ アームブロック（Ｂ）、 ２２２ アームブロック（Ａ）、 ２５１ ボール部、 ２５１ａ 接続部、 ２５２ 押え板、 ２５３ 押え板、 ３０１ 波ワッシャ、 ３０２ 波ワッシャ、 ３１１ 波ワッシャ、 ３１２ 位置決めピン、 ３１３ 閉め込み量調整ネジ、 １０９ 表示窓、 ５００ 支持部、 ２００１ 大径部、 ２００２ 小径部。

Claims (1)

1. 画像表示ユニットを使用者の眼球の近傍に配置させるために、前記使用者の頭部に着装される帽体に一端が固定される支持部を備える頭部搭載型画像表示装置であって、
   前記支持部は、第一アームと第二アームの２部分に分割され、
   前記第一アームと前記帽体の間は第一連結部により連結され、
   前記第一アームと前記第二アームとの間は第二連結部により連結され、
   前記第二アームと前記画像表示ユニットとの間は第三連結部により連結され、
   前記第三連結部は、箱形状を成す前記画像表示ユニットにおいて、表示窓の裏面側に設けられ、
   前記第一連結部は、略水平方向を軸線とする回転１自由度の回動支軸であり、
   前記第二連結部、及び、第三連結部の回動手段が、回転３自由度の自在ジョイントであり、
   前記支持部は、前記第一アームの長辺の長さ寸法をＬ１とし、前記第二アームの長辺の長さ寸法をＬ２とし、前記画像表示ユニットの高さ方向の長さ寸法をＬ３としたとき、Ｌ１≒Ｌ２＋Ｌ３の関係に構成され、
   前記第一アームを前記第一連結部において前記帽体の外面に最大限に近づくように回動させ、前記第二アームを前記第二連結部において、前記第一アームの、前記帽体とは反対の側に最大限に近づくように回動させ、前記画像表示ユニットの表示窓を下方に向けた際に、前記画像表示ユニットが前記帽体の下縁部から突出しないこと
   を特徴とする頭部搭載型画像表示装置。

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