JP6702247B2 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。

従来、使用者の頭部に装着して、使用者が各種表示を視認できるように画像を表示するヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、ＨＭＤ）が知られている。特許文献１は、表示ユニットと、表示ユニットを使用者の頭部に保持するための頭部保持用ホルダとを備えたヘッドマウントディスプレイを開示する。頭部保持用ホルダは、布等のフレキシブルな帯状材によるベルトで形成されており、頭部保持用ホルダが使用者の頭部に巻回して締結されることで、表示ユニットが使用者の眼前に配置される。

特開２００８−２５８７８４号公報

表示ユニットの位置調整のために、頭部保持用ホルダに対して回転可能なボールジョイント等による位置調整部が、表示ユニット等に設けられることがある。表示ユニットの位置調整時に位置調整部に対して力が加わることで、使用者の頭部に対する頭部保持用ホルダの取付位置がずれてしまい、表示ユニットの位置調整がしづらいという問題がある。

本発明は、回転可能な調整部が操作されても取付位置がずれることを効果的に防止できるヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドマウントディスプレイは、使用者の帽体の外周に巻回する締結部材に装着される装着部と、画像を表示する表示部と、前記装着部に対して前記表示部を回転可能に連結する調整部とを備え、前記装着部は、前記帽体の縁部に係合可能な係合部と、前記装着部における前記係合部が設けられる側の端部である第一端部とは反対側の第二端部において前記締結部材を保持可能な保持部と、前記第一端部と前記第二端部との間であって、前記保持部よりも前記係合部に近接する位置において前記調整部と連結する連結部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）は、装着部及び締結部材によって帽体に対して固定され、使用者の眼前に表示部を配置する。装着部の第一端部は、係合部によって帽体の縁部に係合される。調整部と連結する連結部は、第一端部と第二端部との間の位置であって、保持部よりも係合部に近接する位置に設けられる。ＨＭＤが帽体に装着された状態で、調整部を用いて表示部の位置調整が行われる場合、連結部に力が加わることで、係合部が帽体の縁部に係合する位置を中心として回転モーメントが装着部に作用しうる。装着部は、係合部が設けられる第一端部とは反対側の第二端部に保持部を備えるので、装着部の第二端部は、締結部材によって帽体に締結される。装着部の第二端部側が帽体に対して締結される力による回転モーメントは、連結部に作用する回転モーメントを打ち消す方向に作用しうる。また、連結部が保持部よりも係合部に近接する位置に設けられているので、調整部を用いた表示部の位置調整時に連結部に力が加わっても、保持部において帽体に締結された装着部は回転し難い。したがって、本発明に係るＨＭＤは、回転可能な調整部が操作されても取付位置がずれることを効果的に防止できる。

前記保持部は、前記締結部材に対して摺動可能に設けられる溝部を有してもよい。

この場合、使用者は、保持部の溝部を締結部材に対して摺動させることで、装着部を保持部に沿って動かし、装着部の位置を調整できる。したがって、ＨＭＤは、帽体に対するＨＭＤの取付位置の調整を、使用者に容易に行わせることができる。

前記ヘッドマウントディスプレイは、前記表示部に接続し、前記調整部を介して前記装着部に連結するアームを備えてもよい。

この場合、ＨＭＤは、アームの長さに応じて表示部の位置の調整範囲を広げることができる。

前記係合部は、前記第一端部から前記第二端部側に向けて延びる第一壁部を備え、前記第一壁部に対して前記第一端部と前記第二端部とを結ぶ方向と交差する方向において前記連結部の設けられる側とは反対側で前記帽体の縁部に係合してもよい。

帽体の縁部は、帽体の外方に広がる形状を有することがある。この場合であっても、係合部が第一壁部を備えるので、ＨＭＤは、第一壁部に帽体の縁部を当接させることで、帽体に対する装着部の安定性を向上できる。

前記保持部は、前記第一端部側から前記第二端部側に向けて延びる第二壁部と、前記第二壁部のうち前記第二端部側の位置から前記第一端部と前記第二端部とを結ぶ方向に対して交差する方向に延びる第三壁部とを備えてもよい。

締結部材は、帽体の外周に巻回した状態で、帽体の縁部から頂部に向けて移動しやすい。保持部は、第一端部と第二端部とを結ぶ方向に対して交差する第三壁部を、第二壁部の第二端部側に備えるので、締結部材を装着部の第二端部側の位置で保持して、締結部材が帽体の頂部に向けて抜けることを防止できる。

前記係合部は、前記第一壁部から前記連結部の設けられる側とは反対側に向けて延びる第四壁部と、前記第四壁部の前記第一壁部から離間する側の端部から前記第二端部側に向けて延びるリブとを備えてもよい。

係合部が備える第四壁部は、帽体に装着された装着部が帽体の縁部から頂部に向けて移動することを規制する。また、調整部を用いて表示部の位置調整が行われる場合や、帽体に対する装着部の位置調整が行われる場合、帽体の内方から外方に向けた力が、装着部に加わることがある。この場合であっても、係合部がリブを備えるので、帽体の縁部が係合部に係合した状態が保たれやすい。したがって、ＨＭＤは、装着部が帽体から外れることを防止できる。

ＨＭＤ１の使用例を示す斜視図である。 ＨＭＤ１の斜視図である。 ＨＭＤ１（締結部材７を除く）の斜視図である。 ＨＭＤ１（第二ボールジョイント３及び表示部４を除く）を前側から見た断面図である。 ヘルメットＨに対する装着部８の装着位置及び表示部４の位置が異なる例を説明する説明図である。

本発明の一実施形態について説明する。図１に示すように、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display、以下、「ＨＭＤ」という。）１は、ビデオ透過型のＨＭＤである。ＨＭＤ１は、使用者Ｕが着用した（頭に被った）ヘルメットＨに装着されて使用される。ＨＭＤ１は、締結部材７、装着部８、アーム９、調整部７２（第一ボールジョイント２及び第二ボールジョイント３）、及び表示部４を備える。以下、図の説明の理解を助けるため、ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側及び後側を定義する。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側及び後側は、例えば、図１の上側、下側、左斜め上側、右斜め下側、左斜め下側及び右斜め上側にそれぞれ対応する。ＨＭＤ１の上側、下側、左側、右側、前側及び後側は、それぞれ、ＨＭＤ１が頭部に保持され使用者Ｕにとって、上側、下側、右側、左側、前側及び後側に対応する。なお、図３において、締結部材７は省略されている。図４において、第二ボールジョイント３及び表示部４は省略されている。

図１に示すように、ヘルメットＨは、使用者Ｕの頭部に装着される周知の作業用ヘルメットである。ヘルメットＨは、帽体Ｈ１、ツバＨ２、レインガードＨ３を有する。帽体Ｈ１の形状は、略半球体状である。帽体Ｈ１の内面には、内装体及び発泡スチロール製の衝撃吸収用ライナー（図示略）が設けられる。内装体は、ヘルメットＨを使用者Ｕの頭周のサイズに合わせるためのハンモック状のヘッドバンド及びあご紐（図示略）を有する。衝撃吸収用ライナーは、帽体Ｈ１の内面と内装体との間に挟まれる。帽体Ｈ１の内面は、ヘルメットＨが装着された状態で、使用者Ｕの頭部に近接する。ツバＨ２及びレインガードＨ３は、帽体Ｈ１の下縁部を構成する。ツバＨ２は、帽体Ｈ１の前側の縁Ｈ１Ａから前方に向けて延びる。レインガードＨ３は、降雨時等に帽体Ｈ１の外面を伝った水滴が使用者Ｕの顔等に垂れることを防止するため、帽体Ｈ１の縁部を帽体Ｈ１の左側、右側及び後側の縁Ｈ１Ａから外方に反り上げた部位である。

図１に示すように、締結部材７は、ヘルメットＨの帽体Ｈ１の外周に巻回して締結することが可能な帯状体である。本実施形態では、締結部材７は、伸縮性を有する平帯状の布又は合成樹脂の材質が、帽体Ｈ１の外周に巻回可能な径を有する環状に形成されてなる。締結部材７の材質は、皮革等であってもよい。締結部材７は、両端部に面ファスナー、バックル等が設けられた帯状に形成されて、面ファスナー、バックル等によって両端部が互いに接合されることで、帽体Ｈ１の外周に巻回して締結可能に形成されていてもよい。締結部材７の帯状部の長さを調節するための周知のベルトアジャスターが、締結部材７に設けられていてもよい。

図１、図２に示すように、装着部８は、樹脂、金属（例えば、ステンレス）等の、可撓性を有する材質で構成される。装着部８は、帽体Ｈ１の外周に巻回された締結部材７に対して装着される。図２、図３に示すように、装着部８は、ベース部８１、係合部８２、保持部８３及び連結部８４を有する。なお、以下では、理解を容易とするために、装着部８をベース部８１、係合部８２、保持部８３及び連結部８４等の各部分に区分して説明するが、装着部８は、これらの各部分のそれぞれの部材に分かれておらず、全体として一体の部材である。

図２、図３に示すように、ベース部８１は、装着部８のうち中央部に設けられる。ベース部８１は、左右方向に厚みを有して上下方向に延びる細長い板状部材である。ベース部８１の主平面は、左右方向と直交する。係合部８２は、装着部８のうち下端部８Ａに設けられる。係合部８２は、ベース部８１の下端部から下側に向けて、鉤状に屈曲して延びる板状の部材である。保持部８３は、装着部８のうち上端部８Ｂに設けられる。保持部８３は、ベース部８１の上端部から上方に延びて設けられ、締結部材７を保持可能な部位である。装着部８は、ベース部８１の左面を帽体Ｈ１の外面に対向させた状態で、保持部８３に締結部材７を保持し、係合部８２をレインガードＨ３等のヘルメットＨの縁部に係合することで、ヘルメットＨの右側の縁部に装着される。連結部８４は、調整部７２を装着部８に連結するための部位であり、係合部８２の右面側に設けられる。連結部８４は、装着部８の上端部８Ｂと下端部８Ａとの間の位置において、保持部８３よりも係合部８２に近接して設けられる。

図１に示すように、アーム９は、略棒状であり、樹脂、金属等で構成される。アーム９は上下方向に延びる。アーム９の上端部は、後述する第一ボールジョイント２を介して装着部８の連結部８４に連結される。アーム９の下端部は、後述する第二ボールジョイント３を介して表示部４に接続される。すなわち、アーム９は、表示部４に接続し、調整部７２を介して装着部８に連結する。

装着部８及びアーム９は、装着部８がヘルメットＨに装着された状態で、表示部４を使用者Ｕの頭部に保持する。この場合、使用者Ｕは、左眼Ｕ１の前側に表示部４を配置させることができる。なお、図示しないが、使用者Ｕは、装着部８を左右方向に反転させて、ヘルメットＨの左側の縁部に装着してもよい。この場合、使用者Ｕは、右眼Ｕ２の前側に表示部４を配置させることができる。

図３、図４に示すように、第一ボールジョイント２は、ボールスタッド２１及びソケット２２を備える。ボールスタッド２１は、球体部２１Ａ、棒部２１Ｂ、及び基部２１Ｃ（図４参照）を有する。球体部２１Ａは、球状の部位である。球体部２１Ａは、ボールスタッド２１のうちアーム９側と反対側の端部に設けられる。棒部２１Ｂは、球体部２１Ａから右方に向けて延びる円柱型の部位である。棒部２１Ｂは、ソケット２２に設けられている円形の孔２２Ａに挿通する。棒部２１Ｂの断面の径は、球体部２１Ａの直径よりも小さい。基部２１Ｃは、棒部２１Ｂのうち球体部２１Ａ側と反対側に接続する（図３参照）。基部２１Ｃは、アーム９の左面の上端部に形成されている凹部９１１（図４参照）に嵌まる。これによって、ボールスタッド２１は、アーム９に固定される。

図４に示すように、ボールスタッド２１の棒部２１Ｂは、アーム９の上端部から、球体部２１Ａの中心２１１から放射状に延びる仮想線２１２に沿って延び、右斜め下方に曲折し、仮想線２１３に沿ってさらに延びる。基部２１Ｃは、棒部２１Ｂのうち球体部２１Ａと反対側に接続する。ボールスタッド２１の基部２１Ｃは、左側からアーム９の凹部９１１に嵌まる。凹部９１１の底部には左右方向に貫通する孔（図示略）が形成される。この孔に、右側から左側に向けてねじ９１２が挿通する。ねじ９１２は、基部２１Ｃに設けられたねじ孔に螺合する。これによって、ボールスタッド２１は、ねじ９１２によってアーム９に固定される。ソケット２２は、ボールスタッド２１の球体部２１Ａを摺動可能に支持する。ソケット２２は、装着部８の連結部８４に連結する。

この場合、図３に示すように、ボールスタッド２１は、仮想線２１２を軸として、矢印２Ａで示される方向に回転できる。また、ボールスタッド２１は、ソケット２２の孔２２Ａに棒部２１Ｂが接触しない範囲、（球体部２１Ａの中心２１１と壁部２２１の内側の端部とを結ぶ仮想の円錐面２１４で囲まれた範囲）で、矢印２Ｂで示される方向に移動可能となる。したがって、ボールスタッド２１の球体部２１Ａがソケット２２に対して摺動することによって、第一ボールジョイント２は、装着部８とアーム９とを、球体部２１Ａの中心２１１を回転中心として、回転可能に連結する。

図３に示すように、第二ボールジョイント３は、ボールスタッド３１及びソケット３２を備える。ボールスタッド２１は、球体部３１Ａ、棒部３１Ｂ及び基部（図示略）を有する。球体部３１Ａ、棒部３１Ｂ及び基部の形状は、ボールスタッド２１の球体部２１Ａ、棒部２１Ｂ及び基部２１Ｃの形状と同一である。棒部３１Ｂは、ソケット３２に設けられている円形の孔３２Ａに挿通する。基部は、アーム９の左面の下端部に形成されている凹部（図示略）に嵌まる。これによって、ボールスタッド３１は、アーム９に固定される。

ボールスタッド３１の棒部３１Ｂは、アーム９の下端部から、球体部３１Ａの中心３１１から放射状に延びる仮想線３１２に沿って延びる。ソケット３２は、ボールスタッド３１の球体部３１Ａを摺動可能に支持する。ソケット３２は表示部４に接続し、ボールスタッド３１の球体部３１Ａを摺動可能に支持する。

この場合、ボールスタッド３１は、仮想線３１２を軸として、矢印３Ａで示される方向に回転できる。また、ボールスタッド３１は、ソケット３２の孔３２Ａに棒部３１Ｂが接触しない範囲、（球体部３１Ａの中心３１１と壁部３２１の内側の端部とを結ぶ仮想の円錐面３１４で囲まれた範囲）で、矢印３Ｂで示される方向に移動可能となる。したがって、ボールスタッド３１の球体部３１Ａがソケット３２に対して摺動することによって、第二ボールジョイント３は、アーム９と表示部４とを、球体部３１Ａの中心３１１を回転中心として、回転可能に連結する。

調整部７２及びアーム９は、表示部４と装着部８との間に介在する。調整部７２は、装着部８に対する表示部４の位置を回転可能に調整することによって、使用者Ｕの左眼Ｕ１に対する表示部４の位置を調整できる。

図１から図３に示すように、表示部４は筐体４１を備えている。筐体４１は中空箱状である。図１、図３に示すように、筐体４１の後面の右端部から後側に向けて、接続部４３が延びる。接続部４３には、第二ボールジョイント３のソケット３２が接続される。図２に示すように、筐体４１の左側は開放する。筐体４１の内部に収容されたレンズユニットの左側は露出する。筐体４１の開口部にハーフミラー４２が設けられる。筐体４１の内部に、レンズユニット、ピント調節機構、及び、液晶ユニットが収容される。ハーフミラー４２、レンズユニット、及び液晶ユニットは、左側から右側に向けて順番に並ぶ。ピント調節機構は、操作部材４４を有する。操作部材４４は、筐体４１の前面に配置される。

液晶ユニットは、画像を表示させることによって、画像光を射出する。レンズユニットは、液晶ユニットから射出された画像光をハーフミラー４２に導く。ピント調節機構は、操作部材４４の回転に応じて、レンズユニットを左右方向に移動させる。使用者Ｕは、操作部材４４を回転させることによって、表示部４のピント調節を行うことができる。

ハーフミラー４２は矩形板状である。ハーフミラー４２の両面のうち一方の面は、右斜め後方を向く。ハーフミラー４２の両面のうち他方の面は、左斜め前方を向く。ハーフミラー４２は、入射した光の一部（例えば５０％）を反射させ、他部を透過させることができる。ハーフミラー４２は、レンズユニットを通過して右側から入射する画像光を後側に反射させることができる。使用者Ｕの左眼Ｕ１は、ハーフミラー４２によって後側に反射された画像光に基づいて、虚像を視認できる。また、ハーフミラー４２は、外界の光を後側に透過させることができる。

図３、図４を参照して、装着部８の詳細を説明する。ベース部８１は、装着部８の本体部をなす。係合部８２は、第一延伸部８２１、第二延伸部８２２、第三延伸部８２３及びリブ８２４を有する。第一延伸部８２１は、ベース部８１の下端部から右側に向けて延びる。第二延伸部８２２は、第一延伸部８２１の右端部から、下側に向けて延びる。第三延伸部８２３は、第二延伸部８２２の下端部から、左側に向けて延びる。リブ８２４は、第三延伸部８２３の左端部から、上側に向けて延びる。第二延伸部８２２の左面は、第三延伸部８２３の上面から略垂直に、すなわち、装着部８の下端部８Ａ側から上端部８Ｂ側に向けて延びる第一壁部８２２Ａを形成する。第二延伸部８２２の右面の略中央に、連結部８４が設けられる。第三延伸部８２３の上面は、第一壁部８２２Ａから左側に向けて、すなわち、係合部８２に連結部８４が設けられる右側とは反対側に向けて延びる第四壁部８２３Ａを形成する。リブ８２４は、第四壁部８２３Ａの左端部、すなわち、第四壁部８２３Ａのうち第一壁部８２２Ａから離間する側の端部から、装着部８の上端部８Ｂ側に向けて延びる。第一壁部８２２Ａは、上下方向に延びる。リブ８２４の上下方向の長さは、第二延伸部８２２の上下方向の長さよりも短い。リブ８２４の上端部と、第一延伸部８２１とベース部８１との接続部分との間には、隙間８２Ａが形成される。

図４に示すように、装着部８がヘルメットＨに装着された状態で、係合部８２の隙間８２Ａから内側へ向けて、帽体Ｈ１の右側の縁Ｈ１Ａが進入する。これによって、係合部８２は、第一壁部８２２Ａの左側、すなわち、第一壁部８２２Ａに対して上下方向に交差する方向において係合部８２のうち連結部８４が設けられる側と反対側において、ヘルメットＨの右側の下縁部に係合する。ヘルメットＨの形状は様々であるが、ヘルメットＨは下縁部にレインガードＨ３のような外方に広がった形状を有することがある。第一壁部８２２Ａは、係合部８２に係合したヘルメットＨの下縁部の外側の位置において上下方向に延びる。よって、ヘルメットＨの下縁部のうち外方に広がった部分のいずれかの位置が、第一壁部８２２Ａに当接しやすい。ヘルメットＨの下縁部が第一壁部８２２Ａに当接することで、ヘルメットＨに対する係合部８２の左右方向における位置が安定する。

図４では、帽体Ｈ１の右側のレインガードＨ３の上端部が、第一壁部８２２Ａの上下方向における略中央部に当接した状態が示されている。ヘルメットＨはレインガードＨ３を有さないこともあるが、係合部８２に係合したヘルメットＨの下縁部は、係合部８２の内側である第一延伸部８２１の下面、第一壁部８２２Ａ、第三延伸部８２３の上面、リブ８２４の右面のうち少なくともいずれかに当接しうる。図４は、レインガードＨ３の上端部が、第一壁部８２２Ａに当接する位置を通過する直線である仮想線８２９を示す。

図３、図４に示すように、保持部８３は、第一部分８３１、第二部分８３２及び第三部分８３３を有する。第一部分８３１は、ベース部８１の上端部から上側に向けて延びる。第一部分８３１の上下方向の長さは、締結部材７の上下方向の長さよりもやや長い。第一部分８３１の板厚はベース部８１の板厚よりも厚く、第一部分８３１の左面は、ベース部８１の左面よりも左方に突出している。第一部分８３１の右面は、ベース部８１の右面と左右方向において同じ位置で連続して平滑に延びる第二壁部８３１Ａを形成する。第二壁部８３１Ａは、左右方向と直交して、すなわち、装着部８の下端部８Ａから上端部８Ｂに向けて延びる。第二部分８３２は、第一部分８３１の上端部から右側に向けて延びる。第二部分８３２の左右方向の長さは、係合部８２の第一延伸部８２１の左右方向の長さと略同一である。第二部分８３２は、上下方向に略直交する。第二部分８３２の下面は、第二壁部８３１Ａの上端部から略垂直に、すなわち、第二壁部８３１Ａの延びる上下方向に交差する方向に延びる第三壁部８３２Ａを形成する。第三部分８３３は、第二部分８３２の右端部から下側に向けて延びる。第三部分８３３の主平面は、左右方向を向く。第三部分８３３は、第一部分８３１に対して右側に離間する。第三部分８３３の上下方向の長さは、第一部分８３１の上下方向の長さよりも長い。

図４に示すように、保持部８３には、保持部８３の第一部分８３１の第二壁部８３１Ａ、第二部分８３２の第三壁部８３２Ａ及び第三部分８３３の左面に囲まれた溝部８３Ａが形成される。溝部８３Ａにおいて、保持部８３の第一部分８３１と第三部分８３３との左右方向の間に形成される隙間に、締結部材７が挿通される。このとき、第一部分８３１は、ヘルメットＨの帽体Ｈ１の右側の側面と、締結部材７の内面との間に挟まれる。第二壁部８３１Ａは、締結部材７に摺動可能に当接する。このとき、締結部材７のうち第二壁部８３１Ａに当接する側と反対側の外面に対向して第三部分８３３が配置されるので、締結部材７が第二壁部８３１Ａから右方に外れることが防止される。ヘルメットＨの帽体Ｈ１の外周は、下縁部から頂部に向かうほど小さくなるので、帽体Ｈ１の外周に巻回される締結部材７は、上側に向けて移動しやすい。締結部材７が上側に向けて移動しようとしても、締結部材７の上端部が保持部８３の第三壁部８３２Ａに当接するので、締結部材７が上側に向けて保持部８３から抜けることが防止される。

係合部８２がヘルメットＨの下縁部に係合され、且つ、保持部８３の第一部分８３１が帽体Ｈ１側面と締結部材７によって挟まれた状態で、装着部８がヘルメットＨに装着される。これによって、装着部８は、ヘルメットＨを着用した使用者Ｕの頭部の位置に装着される。使用者Ｕは、装着部８がヘルメットＨに装着された状態を保ったまま、第二壁部８３１Ａを締結部材７に摺動させて、帽体Ｈ１の下縁部及び締結部材７に沿って装着部８を帽体Ｈ１に対して前後方向に移動させることができる。すなわち、使用者Ｕは、ヘルメットＨに装着された装着部８をヘルメットＨから外すことなく、帽体Ｈ１に対する装着部８の前後方向の位置を容易に調整することができる。係合部８２がヘルメットＨの下縁部に係合された状態で、リブ８２４がヘルメットＨの内側において上下方向に立設する。装着部８が帽体Ｈ１に対して前後方向に移動されるとき等に、ヘルメットＨの内側から外側に向かう力が係合部８２に加わり、ヘルメットＨの内側から外側に向けて係合部８２が移動することがある。このとき、ヘルメットＨの内側からヘルメットＨの下縁部にリブ８２４が当接するので、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の隙間８２Ａから抜けにくい。すなわち、使用者ＵがヘルメットＨに対する装着部８の前後方向の位置を調整する際、及び調整部７２による表示部４の位置調整が行われる際等に、装着部８がヘルメットＨの外側に向けて外れにくい。

係合部８２がヘルメットＨの下縁部に係合された状態で、第三延伸部８２３がヘルメットＨの下縁部の下側を左右方向に延びる。装着部８が帽体Ｈ１に対して前後方向に移動されるときに、装着部８に上向きの力が加わり、装着部８が帽体Ｈ１に対して上方に移動することがある。このとき、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の第四壁部８２３Ａに当接するので、係合部８２がヘルメットＨの下縁部から外れ、装着部８がヘルメットＨの頂部に向けて抜けることが防止される。また、調整部７２による表示部４の位置調整に起因して装着部８に上方に向けた力が加わっても、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の第四壁部８２３Ａに当接するので、装着部８がヘルメットＨの頂部に向けて抜けにくい。

なお、第三部分８３３には、第三部分８３３の下端部の左右方向略中央から上側に向けて、第三部分８３３の上下方向略中央まで延びる凹部８３３Ａが設けられる。使用者Ｕは、凹部８３３Ａから指等を挿しいれて、第二壁部８３１Ａに当接する締結部材７に触れることができる。例えば、使用者Ｕは、凹部８３３Ａから挿しいれた指で締結部材７と第二壁部８３１Ａとの間に隙間を設ける等により、第二壁部８３１Ａに締結部材７が当接する位置を調整したり、締結部材７に対して第二壁部８３１Ａを摺動させやすくしたりできる。

調整部７２を用いた表示部４の位置調整が行われるとき、調整部７２のうち第一ボールジョイント２及び第二ボールジョイント３（図２参照）の少なくともいずれかが回転される。このとき、ボールスタッド２１の球体部２１Ａとソケット２２との間の摩擦力によって、球体部２１Ａの回転中心である中心２１１の位置を支点とする荷重が、ソケット２２に加わる。ソケット２２に加わる荷重は、ソケット２２と連結する連結部８４を介して、係合部８２に伝達する。係合部８２に伝達した荷重の左右方向成分をＦ１とする。図４に示すように、Ｆ１は、係合部８２のうち球体部２１Ａの中心２１１と上下方向における同じ位置に作用する。このとき、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置と、ボールスタッド２１の球体部２１Ａの中心２１１の位置との上下方向における長さ（仮想線８２９と仮想線２１２との上下方向の間の長さ）をＬ１とする。調整部７２による表示部４の位置調整に起因して連結部８４に加わる荷重に基づいて、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として装着部８に作用するモーメントは、Ｆ１にＬ１を乗じた「Ｆ１×Ｌ１」で表すことができる。Ｆ１が装着部８に対して左方向に作用する場合、Ｆ１×Ｌ１で表されるモーメントは、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として、装着部８を図４において時計回りに回転させる方向に作用する。Ｆ１×Ｌ１で表されるモーメントを、以下、回転モーメントＦ１Ｌ１という。

締結部材７がヘルメットＨの帽体Ｈ１に対して装着部８の保持部８３を締結するときに第一部分８３１に作用する力の左右方向成分をＦ２とする。Ｆ２は、第一部分８３１を帽体Ｈ１に近接させるように、第一部分８３１に左向きに作用する。図４は、Ｆ２の力が第一部分８３１に作用する位置を左右方向に通過する仮想線８３９を示す。このとき、Ｆ２の力が第一部分８３１に作用する位置と、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置との上下方向における長さ（仮想線８３９と仮想線８２９との上下方向の間の長さ）をＬ２とする。なお、図４では、Ｆ２の力が第一部分８３１に作用する位置を、締結部材７の上下方向における中央の位置が保持部８３の第二壁部８３１Ａに当接する位置としている。締結部材７が第一部分８３１を締結する力に基づいて、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として装着部８に作用するモーメントは、Ｆ２にＬ２を乗じた「Ｆ２×Ｌ２」で表すことができる。Ｆ２×Ｌ２で表されるモーメントは、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として、装着部８を図４において反時計回りに回転させる方向に作用する。Ｆ２×Ｌ２で表されるモーメントを、以下、回転モーメントＦ２Ｌ２という。保持部８３は、装着部８において係合部８２が設けられる下端部８Ａと反対側の上端部８Ｂに設けられる。また、連結部８４は、装着部８の上下方向において保持部８３よりも係合部８２に近接して設けられるので、Ｌ２はＬ１よりも長くなる。したがって、Ｆ１×Ｌ１とＦ２×Ｌ２には、式（１）で示す関係が成り立ちやすい。
Ｆ１×Ｌ１＜Ｆ２×Ｌ２ ・・・（１）

式（１）が成り立つ場合、回転モーメントＦ２Ｌ２は、装着部８に対して、回転モーメントＦ１Ｌ１を打ち消す。この場合、調整部７２による表示部４の位置調整がなされて、回転モーメントＦ１Ｌ１が装着部８に作用しても、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として、装着部８が回転することが防止される。特に、Ｌ１の長さがＬ２の長さよりも長いので、調整部７２による表示部４の位置調整によって比較的大きな力でＦ１が係合部８２に作用しても、Ｆ１×Ｌ１とＦ２×Ｌ２との間には、式（１）の関係が保たれやすい。したがって、調整部７２による表示部４の位置調整がなされても、装着部８がヘルメットＨに対してがたつき難い。使用者Ｕは、装着部８がヘルメットＨに対して装着されている位置をずらすことなく、調整部７２による表示部４の位置調整を行うことができる。

なお、ヘルメットＨの形状は様々であるが、装着部８の係合部８２にヘルメットＨの下端部が係合する場合、第一延伸部８２１の下面、第一壁部８２２Ａ、第三延伸部８２３の上面、リブ８２４の右面のうち少なくともいずれかにヘルメットＨの下端部が当接する。この場合、仮想線８２９は、係合部８２の内側を通過するいずれかの位置に配置されるので、Ｌ１の長さは、Ｌ２の長さよりも短くなる。したがって、ヘルメットＨの形状がいずれであっても、Ｆ１×Ｌ１とＦ２×Ｌ２には、式（１）で示す関係が成り立ちやすい。すなわち、装着部８が様々なヘルメットＨに装着されていても、調整部７２による表示部４の位置調整がなされたときに、装着部８がヘルメットＨに対して装着されている位置がずれにくい。

このように、装着部８は、ヘルメットＨに対する前後方向の位置を、装着部８を取り外すことなく調整可能であるとともに、調整部７２によって表示部４の位置調整が行われても、ヘルメットＨに対して装着部８が装着された位置がずれにくい。このため、使用者Ｕは、使用者Ｕの左眼Ｕ１の位置に応じて、装着部８を締結部材７及びヘルメットＨの下縁部に沿って移動させてヘルメットＨに対する装着部８の前後方向の位置を調整し、調整部７２を用いて表示部４の位置を調整できる。すなわち、使用者Ｕは、ヘルメットＨに装着部８を装着させたまま、装着部８の装着位置の調整及び表示部４の位置調整を容易に行うことができる。

ヘルメットＨを着用した使用者Ｕの、ヘルメットＨに対する左眼Ｕ１の位置は、使用者Ｕの頭の大きさ、顔の大きさ等に応じて様々である。ヘルメットＨに対して左眼Ｕ１の位置が比較的近い場合、使用者Ｕは、ヘルメットＨの前後方向略中央の位置に装着部８を装着し、アーム９の下端部をヘルメットＨの下縁部に近接させることで、表示部４の位置を左眼Ｕ１の位置に調整できる。具体的には、図５（Ａ）に示すように、ＨＭＤ１は、ヘルメットＨの下縁部から距離Ｌ３の位置にアーム９の下端部を配置することで、ヘルメットＨに対して比較的近い位置にある左眼Ｕ１の位置に合わせて、表示部４を配置できる。ヘルメットＨに対して左眼Ｕ１の位置が比較的遠い場合、使用者Ｕは、ヘルメットＨの前寄りの位置に装着部８を装着し、アーム９の下端部をヘルメットＨの下縁部から離隔させることで、表示部４の位置を左眼Ｕ１の位置に調整できる。具体的には、図５（Ｂ）に示すように、ＨＭＤ１は、ヘルメットＨの下縁部から距離Ｌ４の位置にアーム９の下端部を配置することで、ヘルメットＨに対して比較的遠い位置にある左眼Ｕ１の位置に合わせて、表示部４を配置できる。ＨＭＤ１は、アーム９を介して装着部８に表示部４を連結しているので、ヘルメットＨに対する装着部８の装着位置及びアーム９の長さを活用して、様々な使用者Ｕの左眼Ｕ１に対して適切に表示部４の位置調整をすることができる。

以上説明したように、ＨＭＤ１は、使用者Ｕが着用したヘルメットＨに締結部材７を用いて装着部８が装着された状態で、調整部７２（第一ボールジョイント２及び第二ボールジョイント３）によって、使用者Ｕの眼前に表示部４を保持させて使用される。装着部８の下端部８Ａは、係合部８２によってヘルメットＨの帽体Ｈ１の下縁部に係合される。装着部８の上端部８Ｂは、保持部８３の第一部分８３１がヘルメットＨの帽体Ｈ１の右側の側面と、締結部材７の内面との間に挟まれることによって、ヘルメットＨに固定される。連結部８４は、装着部８の上端部８Ｂと下端部８Ａとの間の位置において、保持部８３よりも係合部８２に近接して設けられる。装着部８がヘルメットＨに装着された状態で調整部７２を用いて表示部４の位置調整が行われる場合、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として装着部８を右側面視で時計回りに回転させる回転モーメントＦ１Ｌ１が作用する。また、締結部材７がヘルメットＨの帽体Ｈ１に対して装着部８の保持部８３を締結することにより、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の内側に当接する位置を支点として装着部８を右側面視で反時計回りに回転させる回転モーメントＦ２Ｌ２が作用する。連結部８４は、装着部８の上下方向において保持部８３よりも係合部８２に近接して設けられるので、Ｌ２はＬ１よりも長くなる。したがって、回転モーメントＦ１Ｌ１よりも回転モーメントＦ２Ｌ２が大きくなりやすいので、調整部７２による表示部４の位置調整がなされても、装着部８がヘルメットＨに対してがたつき難い。したがって、ＨＭＤ１は、調整部７２による表示部４の位置調整によって、装着部８がヘルメットＨに対して装着されている位置がずれることを効果的に防止できる。

装着部８の保持部８３における溝部８３Ａの第二壁部８３１Ａは、締結部材７に摺動可能に当接する。使用者Ｕは、装着部８がヘルメットＨに装着された状態を保ったまま、帽体Ｈ１の下縁部及び締結部材７に沿って、装着部８を帽体Ｈ１に対して前後方向に移動させることができる。すなわち、ＨＭＤ１は、ヘルメットＨに装着部８を装着させたまま、使用者Ｕに装着部８の装着位置の調整及び表示部４の位置調整を容易に行わせることができる。

アーム９は、調整部７２を介して表示部４に連結する。ＨＭＤ１は、アーム９を介して装着部８に表示部４を連結しているので、アーム９の長さを活用して、様々な使用者Ｕの左眼Ｕ１に対して適切に表示部４の位置調整をすることができる。

ヘルメットＨの形状は様々であり、帽体Ｈ１の下縁部が、帽体Ｈ１の外方に広がる形状を有することがある。係合部８２は、ベース部８１の下端部から右側に向けて延びる第一延伸部８２１、第一延伸部８２１の右端部から下側に向けて延びる第二延伸部８２２、第二延伸部８２２の下端部から左側に向けて延びる第三延伸部８２３を有する。第二延伸部８２２の左面は、第三延伸部８２３の上面から略垂直に立設する第一壁部８２２Ａを形成する。装着部８がヘルメットＨに装着された状態で、第一壁部８２２Ａは、係合部８２に係合したヘルメットＨの下縁部の外側の位置において上下方向に延びる。よって、ヘルメットＨは下縁部のうち外方に広がった部分のいずれかの位置が、第一壁部８２２Ａに当接しやすい。したがって、ＨＭＤ１は、第一壁部８２２ＡにヘルメットＨの下縁部を当接させることで、装着部８を安定してヘルメットＨに装着できる。

ヘルメットＨの帽体Ｈ１の外周は、下縁部から頂部に向かうほど小さくなるので、帽体Ｈ１の外周に巻回される締結部材７は、上側に向けて移動しやすい。保持部８３において締結部材７が上側に向けて移動しようする場合、締結部材７の上端部が、保持部８３の第三壁部８３２Ａに当接する。よって、装着部８は、締結部材７が保持部８３から上側に向けて抜けることを防止できる。

係合部８２がヘルメットＨの下縁部に係合された状態で、第三延伸部８２３がヘルメットＨの下縁部の下側を左右方向に延びる。この場合、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の第四壁部８２３Ａに当接するので、係合部８２がヘルメットＨの下縁部から外れ、装着部８がヘルメットＨの頂部に向けて抜けることが防止される。係合部８２がヘルメットＨの下縁部に係合された状態で、リブ８２４がヘルメットＨの内側において上下方向に立設する。よって、装着部８が帽体Ｈ１に対して前後方向に移動されるとき等に、ヘルメットＨの内側から外側に向かう力が係合部８２に加わっても、ヘルメットＨの下縁部が係合部８２の隙間８２Ａから抜けにくい。したがって、ＨＭＤ１は、ヘルメットＨに対する装着部８の前後方向の位置が調整されたり、調整部７２を用いて表示部４の位置が調整されたりするとき等に、ヘルメットＨに装着された装着部８が、ヘルメットＨから外れることを防止できる。

上記実施形態において、下端部８Ａが、本発明の「第一端部」の一例である。上端部８Ｂが、本発明の「第二端部」の一例である。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。ヘルメットＨは、ＨＭＤ１を使用者Ｕの頭部に配置するための専用のものであってもよいし、汎用の作業用ヘルメット等であってもよい。ＨＭＤ１が装着される対象は、ヘルメットＨに限定されず、使用者Ｕの頭部に着用される他の着用具（例えば、帽子等）であってもよい。装着部８は、ツバＨ２に係合部８２を係合させて、ヘルメットＨの前側に装着されてもよい。

ＨＭＤ１は、締結部材７を含まない構成であってもよい。締結部材７は、ＨＭＤ１の装着部８をヘルメットＨの帽体Ｈ１の外周に対して装着するための専用のものであってもよい。締結部材７は、ヘルメットＨにヘッドライト等を装着するために設けられている汎用のベルト等であってもよい。また、装着部８において、保持部の８３の第三部分８３３の上下方向の長さは、第一部分８３１の上下方向の長さと同じであってもよいし、第三部分８３３の上下方向の長さが、第一部分８３１の上下方向の長さより短くてもよい。

締結部材７は、装着部８に直接接続されてもよい。装着部８において、保持部８３の第三部分８３３の下端部が、係合部８２の第一延伸部８２１まで下側に延び、第一延伸部８２１に接続してもよい。これによって、装着部８にループ状の部位が形成されてもよい。締結部材７は、このループ状の部位に挿通されてもよい。ループ状の部位の下端部は、保持部８３まで達している必要はなく、ベース部８１のいずれかの位置に配置されてもよい。また、保持部８３に溝部８３Ａを設ける代わりに、第一部分８３１の第二壁部８３１Ａから右側に向けて突出する突起が設けられてもよい。また、この突起を挿通可能に左右方向に延びる長孔が、締結部材７に設けられてもよい。締結部材７は、第二壁部８３１Ａの突起に対して長孔を挿通させた状態で、第二壁部８３１Ａに摺動可能に当接してもよい。この場合、保持部８３の第二部分８３２及び第三部分８３３が設けられてもよいし、設けられなくてもよい。

調整部７２として、第一ボールジョイント２及び第二ボールジョイント３のいずれか一方のみが設けられていてもよい。装着部８に対して表示部４を回転可能に連結するための機構は、ボールジョイントに限定されず、自在継手、ラバーマウント等、他の調整機構であってもよい。

装着部８において、連結部８４は、係合部８２に直接接続されていなくてもよく、装着部において係合部８２よりも上側又は下側に設けられていてもよい。この場合であっても、装着部８の上端部８Ｂと下端部８Ａとの間であって、保持部８３よりも係合部８２に近接する位置に連結部８４が設けられていれば、回転モーメントＦ１Ｌ１よりも回転モーメントＦ２Ｌ２が大きくなりやすい。よって、調整部７２による表示部４の位置調整によって、ヘルメットＨに対して装着部８の装着されている位置がずれることが防止される。

表示部４は、液晶ユニットの代わりに、Digital Mirror Device（ＤＭＤ）、有機ＥＬ等の二次元表示装置を用いてもよい。表示部４は、二次元的に走査された光をユーザの網膜上に投影する網膜走査型の投影装置（Retinal Scanning Display）を用いてもよい。表示部４は、ハーフミラー４２の代わりに、プリズムや回折格子のような光路偏向部材を用いてもよい。表示部４は、液晶ユニットに表示される画像の画像光がハーフミラー４２等を介さずに直接に使用者の眼に出射されるように、後側に直接出射してもよい。この場合、表示部４はハーフミラー４２を有さなくてもよい。

１ ＨＭＤ
２ 第一ボールジョイント
３ 第二ボールジョイント
４ 表示部
８ 装着部
８Ａ 下端部
８Ｂ 上端部
９ アーム
２１，３１ ボールスタッド
２２，３２ ソケット
７２ 装着部
８２ 係合部
８３ 保持部
８３Ａ 溝部
８４ 連結部
８２２Ａ 第一壁部
８２３Ａ 第四壁部
８２４ リブ
８３１Ａ 第二壁部
８３２Ａ 第三壁部

Claims (6)

1. 使用者の帽体の外周に巻回する締結部材に装着される装着部と、
   画像を表示する表示部と、
   前記装着部に対して前記表示部を回転可能に連結する調整部と
   を備え、
   前記装着部は、
   前記帽体の縁部に係合可能な係合部と、
   前記装着部における前記係合部が設けられる側の端部である第一端部とは反対側の第二端部において前記締結部材を保持可能な保持部と、
   前記第一端部と前記第二端部との間であって、前記保持部よりも前記係合部に近接する位置において前記調整部と連結する連結部と
   を備えたことを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
2. 前記保持部は、前記締結部材に対して摺動可能に設けられる溝部を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
3. 前記表示部に接続し、前記調整部を介して前記装着部に連結するアームを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
4. 前記係合部は、
   前記第一端部から前記第二端部側に向けて延びる第一壁部を備え、
   前記第一壁部に対して前記第一端部と前記第二端部とを結ぶ方向と交差する方向において前記連結部の設けられる側とは反対側で前記帽体の縁部に係合することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
5. 前記保持部は、前記第一端部側から前記第二端部側に向けて延びる第二壁部と、
   前記第二壁部のうち前記第二端部側の位置から前記第一端部と前記第二端部とを結ぶ方向に対して交差する方向に延びる第三壁部とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
6. 前記係合部は、
   前記第一壁部から前記連結部の設けられる側とは反対側に向けて延びる第四壁部と、
   前記第四壁部の前記第一壁部から離間する側の端部から前記第二端部側に向けて延びるリブとを備えたことを特徴とする請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。

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